Гидравлика систем отопления и охлаждения

СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА Гидравлический режим

Система обеспечения микроклимата представляет собой развет­вленную сеть трубопроводов, которые берут начало у генераторов теплоты либо холода. Вода по трубопроводам доносит энергию от гене­раторов к теплообменным приборам и возвращается обратно, образовы­вая циркуляционные кольца.

Количество циркуляционных колец в системе обеспечения микро­климата равно количеству путей, для прохода теплоносителя: в одно­трубной — количеству стояков или приборных веток, в двухтрубной — количеству теплообменных приборов. Так, на рис. 9.1,а весь стояк явля­ется одним циркуляционным кольцом. Циркуляционные кольца в за­мыкающих участках узлов обвязки теплообменных приборов однотруб­ных систем учитывают с помощью характеристики сопротивления или пропускной способности узла в целом. Малые циркуляционные кольца внутри теплообменного прибора не учитывают. На рис. 9.1,6 и 9.1,в каж­дый теплообменный прибор двухтрубной системы образовывает от­дельное циркуляционное кольцо, поэтому их по три в данных стояках. Циркуляционное кольцо через замыкающий участок узла обвязки теп­лообменного прибора на рис. 9.1,в учитывают с помощью характеристи­ки сопротивления или пропускной способности узла в целом.

Циркуляционные кольца параллельны между собой. Их гидравли­ческое сопротивление должно быть одинаковым, если не учитывать изменение гравитационного давления теплоносителя по высоте двух­трубного стояка.

Избежать полного влияния гравитационного давления теплоноси­теля невозможно, поэтому даже в системах без терморегуляторов гид­равлический режим будет квазистационарным. Это означает, что в сис­теме возникают перетоки теплоносителя между циркуляционными кольцами, создающие неравномерную температурную обстановку в помещениях.

В системах с терморегуляторами основным возмущающим воздей­ствием гидравлического режима в дополнение к гравитационному давлению теплоносителя является сам терморегулятор. Эти возмуще­ния приводят к перераспределению теплоносителя между циркуляци­онными кольцами. Чем выше возмущение потока, тем больше переток теплоносителя. Система с терморегуляторами может самостоятельно перейти на новый уровень гидравлического перераспределения тепло­носителя, но процесс перехода происходит медленно из-за инерцион­ности системы, инерционности здания и времени запаздывания тер­морегуляторов. Это снижает энергоэффективность системы в целом, поэтому применяют разные способы устранения перетока теплоноси­теля между циркуляционными кольцами. Их разделяют на:

• пассивные;

• активные.

Самым простым способом пассивной стабилизации гидравличе­ского режима является применение замыкающего (при наличии двухходового терморегулятора) либо обводного (при наличии трех­ходового терморегулятора) участка на узле обвязки теплообменного прибора (рис. 9.1,в). Эти системы называют системами с постоянным гидравлическим режимом. На самом деле этот режим также непосто­янен. Невозможно на стояке обеспечить одинаковые гидравлические условия для всех узлов без применения автоматических регуляторов расхода. У терморегуляторов разные внешние авторитеты, следова­тельно, возникает переток теплоносителя, вызванный их работой (см. рис. 3.21...3.23). Данные перетоки значительно меньше, чем в двухтрубных системах с переменным гидравлическим режимом (рис. 9.1,6), поэтому системы, показанные на рис. 9.1,в, с гидравличе­ской точки зрения являются более предпочтительными. В то же вре­мя, у них при закрывании терморегуляторов происходит подмешива­ние теплоносителя из подающего в обратный трубопровод через за­мыкающий либо обводной участок. Этот недостаток аналогичен недо­статкам однотрубных систем (рис. 9.1,а) и, с точки зрения теплотех­ники, не является лучшим решением для работы котлов и чиллеров.

В системах с переменным гидравлическим режимом достигается мак­симально возможная разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, что положительно влияет на работу генерато­ров теплоты. Однако, вероятность образования малого либо нулевого расхода теплоносителя может привести к образованию обледенения хо­лодильных машин, перегреву котлов с инерционными теплообменника­ми, поэтому наилучшим проектным решением является применение многоконтурных систем с различными гидравлическими режимами. Например, в теплообменном приборе с терморегулятором — перемен­ный гидравлический режим, в трубопроводах системы — переменный либо постоянный режим, в трубопроводах обвязки котлов или чилле - ров — постоянный режим. Такой подход не только улучшает работу кот­лов, чиллеров и насосов, но и улучшает работу регулирующих клапанов и терморегуляторов системы обеспечения микроклимата. Это происхо­дит вследствие выделения в отдельный циркуляционный контур сопро­тивления котлов или чиллеров, что уменьшает сопротивление регули­руемого участка с регулирующими клапанами и терморегуляторами, а, следовательно, увеличивает их внешние авторитеты. Наличие контура с постоянным гидравлическим режимом всегда оказывает положитель­ное влияние на присоединяемый к нему контур с переменным гидрав­лическим режимом. Это следует из определений регулируемого участка и внешнего авторитета (см. п. р. 3.3).

Применение пассивных способов стабилизации гидравлического режима системы при помощи перемычек и замыкающих участков лишь частично решает поставленную задачу. Для этого следует еще раз обра­титься к рис. 3.21...3.23. Кривая суммарного расхода А+В через теплооб­менный прибор и обводной участок является тому подтверждением. В системах с постоянным гидравлическим режимом она должна быть прямой, т. е. V/Vl00 = const. Такую работу системы можно обеспечить только активными способами гидравлической стабилизации в дополне­ние к пассивным способам. Для этого необходимо применять автомати­ческие регуляторы расхода (см. п. р. 5.3) или стабилизаторы расхода (см. п. р. 5.4) на стояках и приборных ветках, либо в узлах обвязки теп­лообменных приборов (см. рис. 3.4,а). Последний вариант является наиболее предпочтительным, т. к. переменный гидравлический режим будет только в теплообменном приборе, а в остальной части системы — постоянный гидравлический режим.

Разделение системы обеспечения микроклимата на контуры с по­стоянным и переменным гидравлическим режимом оказывает поло­жительное влияние на работу терморегуляторов.