СанТехПроект     
Все о проектировании и монтаже

систем водоснабжения,
канализации,
отопления

www.santexproect.web-box.ru

Гидравлические схемы БТЭЦ малой мощности

даже для рынков Западной Европы. Однако процесс внедрения этого оборудования набирает обороты. Развитие направления способствует снижению потребности в первичных энергоресурсах и выбросов СО2. Сегодня блок-ТЭЦ (БТЭЦ) электрической мощностью 3–5 кВт уже оборудуются крупные коттеджи и малосемейные дома. (Такая техника предложена и российским пользователям.) Различными производителями готовится серийный выпуск БТЭЦ мощностью 1–3 кВт – для использования в индивидуальных домах и квартирах. Проработаны технические решения, позволяющие правильно интегрировать когенерационные модули в системы отопления, ГВС, электроснабжения объектов. Предлагаемая вниманию читателей публикация подготовлена по материалам немецкого профессионального объединения ASUE, деятельность которого направлена на продвижение энергосберегающих и экологически чистых технологий энергоснабжения.

Для оптимального использования тепла, вырабатываемого БТЭЦ, их интегрируют в схему теплоснабжения объекта, где эти установки работают в сочетании с другими источниками тепла; отопительными приборами и системами поверхностного обогрева («теплый пол» и др.); водонагревателями и теплоаккумуляторами; циркуляционными насосами; регулирующей и балансировочной арматурой; приборами учета, измерения, управления; трубопроводами; дымоходами; системами подачи воздуха и т.д. 

Важно, чтобы при проектировании устанавливаемые компоненты сочетались друг с другом, были правильно рассчитаны и смонтированы. Поэтому особое значение на стадии проектирования имеет систематический контроль технической совместимости отопительной системы и БТЭЦ. 

Это касается, прежде всего, гидравлической части установок. Под гидравлической схемой понимают соединение БТЭЦ с системой трубопроводов отопительной установки. Необходимое оборудование часто размещается в общем корпусе. В этом случае при проектировании и подключении установки необходимо учитывать рекомендации изготовителя когенератора. Производители БТЭЦ обычно приводят примеры таких подсоединений в технических руководствах. Отопительные системы, оснащенные БТЭЦ электрической мощностью 1–3 кВт, занимают особое положение. Они функционируют по тепловому графику, а получаемую при этом электроэнергию либо потребляют сами, либо отпускают в сеть. Эти установки часто оснащаются теплоаккумуляторами или бойлерами ГВС. 

Если тепловая мощность БТЭЦ недостаточна, используется отопительный котел. В любом случае подключение БТЭЦ к правильно рассчитанной системе теплоснабжения объекта не вызывает трудностей. При проектировании важно учитывать следующие моменты:

-чтобы обеспечить оптимальную загрузку БТЭЦ, преимущественно она должна использоваться для теплоснабжения объекта, если работает совместно с одним или несколькими отопительными котлами. БТЭЦ должна покрывать примерно треть общей тепловой нагрузки или работать не менее 4 тыс. ч в год, что следует учитывать при настройке регулирования;
-температура прямой сетевой воды должна быть по возможности высокой (80–90 °С), чтобы благодаря результирующей разности температур обеспечивалась хорошая теплопередача;
-БТЭЦ не должна включаться в схему после котла;
-в комбинации с низкотемпературными или конденсационными котлами БТЭЦ должна включаться не последовательно перед ними, а параллельно. ---- При слишком высоких температурах прямой воды нельзя использовать эффект утилизации тепла конденсации дымовых газов;
-температура обратной сетевой воды, т.е. на входе в БТЭЦ не должна быть выше установленного изготовителем значения (обычно – 70 °С). В противном случае возможны частые нарушениями стабильности работы установки. Для этого условия в схеме предусматривают термостатический клапан или насосы с электронным регулированием. Необходимо учитывать и другие предписания производителей оборудования - по объемным расходам, давлению, качеству воды, используемой в отопительных контурах;
-объемный расход теплоносителя должен соответствовать тепловой нагрузке потребителя;
-насосы котлового контура должны иметь относительно высокий объемный расход при небольших потерях давления. Для этого в схеме предусматривают компенсирующий гидравлический элемент (в качестве него часто применяют буферный накопитель). В противном случае циркуляционный насос котлового контура способен неконтролируемо влиять на давление в отопительном контуре, что может привести к неправильной работе термостатического клапана. При встраивании в схему вышеупомянутого гидравлического элемента следует исключить возможность попадания воды из прямого трубопровода в обратный.

Ниже представлены различные варианты подключения БТЭЦ к системе теплоснабжения. Отметим: показаны принципиальные схемы; для наглядности в них использованы упрощенные графические обозначения, а ряд элементов (например, расширительный бак, воздухоотводчики) не приведены. В данных примерах можно видеть два подхода к организации управления тепловыми потоками – с индивидуальными насосами в соответствующих ответвлениях, в других – с общими насосами и соответствующей арматурой, открываемой при необходимости подачи воды в конкретный трубопровод

Вариант 1. Повышение температуры обратной воды с помощью БТЭЦ (рис. 1). Это простейшее соединение когенератора с котлом. Поскольку в схеме не предусмотрен буферный накопитель тепла, БТЭЦ может работать только в случаях, когда одновременно необходимы электроэнергия и тепло или если потребляется тепло, а электроэнергия отпускается в сеть. Такое решение применимо, когда благодаря одновременному использованию электроэнергии и тепла достигается продолжительное время работы БТЭЦ. 

Выработанное БТЭЦ тепло с помощью насоса 1 передается в отопительный контур и насосами 2 и 3 доставляется потребителям – в системы отопления и приготовления горячей воды. Насосы контуров потребления работают до тех пор, пока сохраняется потребность в тепле и выключаются вместе с котлом, когда тепла больше не требуется. Обратные клапаны препятствуют движению воды в нежелательном направлении. Часть «обратки» от потребителей подогревается в теплообменниках БТЭЦ. 

Если температура воды на выходе из когенератора выше заданной, автоматика отключает котел. Внимание: температура нагрева воды в котле должна быть, по меньшей мере, на 5 °С ниже, чем на выходе из БТЭЦ. Это исключает срабатывание защиты когенератора от перегрева в случае, если вода, возвращаемая от потребителя, имеет слишком высокую температуру. В противном случае даже при потребности в электроэнергии БТЭЦ может быть выведена из работы, и котел должен будет самостоятельно обеспечивать требуемую температуру в линии подачи системы отопления. Одновременно, чтобы избежать потерь тепла, следует исключить протекание горячей воды от БТЭЦ через неработающий котел. Вариант 2. БТЭЦ в сочетании с конденсационным или низкотемпературным котлом, без буферного теплоаккумулятора (рис. 2а). При использовании конденсационного котла повышение температуры обратной воды нецелесообразно, так как в этом случае не обеспечивается необходимое для конденсации водяных паров охлаждение дымовых газов ниже температуры точки росы. Поэтому БТЭЦ и котел включаются параллельно. Регулирование здесь рассчитывается и настраивается так, чтобы БТЭЦ давала максимально возможное количество тепла. На рис. 2б показана схема включения БТЭЦ в систему с конденсационным или низкотемпературным котлом без буферного теплоаккумулятора. Она позволяет обойтись без дополнительного насоса, но на трубопроводе от котла и байпасе устанавливаются двухходовые клапаны с дистанционно управляемым приводом. 

С помощью байпаса можно обеспечить соответствующее регулирование с тем, чтобы горячая вода от БТЭЦ не попадала в котел. Этот вариант требует стабильных гидравлических параметров всей установки и в контурах отдельных потребителей.

Наилучшие экономические показатели достигаются при максимальной по времени загрузке когенератора. Однако во многих случаях потребности в электрической и тепловой энергии не совпадают. Тогда следует использовать промежуточный аккумулятор тепла. Как правило, это рассчитанный соответствующим образом буферный накопитель. Вариант 3. Повышение с помощью БТЭЦ температуры обратной воды в системе с обычным котлом и буферным накопителем (рис. 3а). В целом эта схема соответствует схеме, показанной на рис. 1. Если потребляется только электроэнергия, когенератор отдает тепло в буферный накопитель: работает насос 4; котел и насос 1 выключены. Когда электропотребление мало (например, ночью) и БТЭЦ не работает, горячая вода из буферного бака подается потребителям насосом 5. Для наиболее эффективной эксплуатации когенератора следует: 1) при отсутствии потребности в электроэнергии расходовать тепло из аккумулятора, чтобы он был вновь готов к зарядке; 2) при работе БТЭЦ использовать ее тепло; 3) если теплоаккумулятор не заряжен и электроэнергии не требуется, получать тепло от котла. Так как теплоаккумулятор выравнивает графики электрической и тепловой нагрузок, для оптимального использования БТЭЦ он не должен заряжаться от котла. Поэтому эти два элемента не соединены трубопроводом. Оснащенный сервоприводом клапан М, закрывающийся при зарядке теплоаккумулятора, препятствует неконтролируемой утечке тепла из него путем естественной циркуляции теплоносителя. Если в схеме имеется насос 5 (как показано на рис. 3а), клапан не нужен. Наряду с включением и выключением насосов, управлением потоками тепла в схеме данного типа может осуществляться клапанами с сервоприводами (рис. 3б). При этом следует учитывать, что потоки по расходу примерно одинаковы. Примером является трубопровод от БТЭЦ, разделяющийся в двух направлениях – к отопительному контуру и теплоаккумулятору.

Пока есть потребность в электроэнергии и тепле для отопления и горячего водоснабжения, насос 1 работает, а клапан на выходе из БТЭЦ открыт для подачи теплоносителя к котлу. Если же тепло потребителю не нужно, клапан направляет горячую воду в теплоаккумулятор. БТЭЦ останавливается только после его зарядки. Здесь также можно использовать либо насос 4, либо клапан М, чтобы воспрепятствовать неконтролируемой отдаче тепла теплоаккумулятора при его зарядке через насос 1. Оба варианта построения схемы непригодны при использовании конденсационного или низкотемпературного котла, так как при последовательном соединении БТЭЦ и котла температура в последнем не сможет обеспечить эффективной теплопередачи или утилизации тепла дымовых газов. Вариант 4. БТЭЦ в схеме с конденсационным или низкотемпературным котлом и буферным накопителем (рис. 4а). Как и в схемах варианта 2, котел и когенератор включаются параллельно. При наличии только электропотребления работает БТЭЦ, заряжая теплоаккумулятор с помощью насоса 4. Если электроэнергия больше не нужна, а буферный накопитель заряжен, БТЭЦ останавливается. Когда требуется тепло, работа идет в следующем порядке: разрядка теплоаккумулятора – включение БТЭЦ (если нужна и электроэнергия) – пуск котла (если тепла аккумулятора и БТЭЦ недостаточно или отсутствует потребность в электроэнергии). Управление тепловыми потоками осуществляется переключением насосов или с применением трехходового клапана (рис. 4б).

В заключение рассмотрены примеры гидравлического соединения БТЭЦ со сниженными затратами на систему регулирования Вариант 5. Присоединение БТЭЦ через буферный накопитель. При использовании обычного котла схема строится так, как показано на рис. 5а: тепло, получаемое при работе когенератора, направляется в теплоаккумулятор, а оттуда – в обратную линию системы потребителям. Котел пускается только тогда, когда запасенного тепла не хватает для поддержания требуемой температуры в линии подачи системы отопления. Достоинства такого решения: простота схемы; упрощенная техника регулирования; значительное покрытие тепловой нагрузки с помощью БТЭЦ. Недостаток – несколько более высокие, чем в описанных ранее случаях, тепловые потери, связанные с наличием между БТЭС и потребителем промежуточного звена – буферного накопителя. Оптимизировать загрузку котла можно за счет применения аппарата конденсационного типа. В таком случае, как и в других схемах с конденсационным или низкотемпературным котлом, теплогенераторы включаются параллельно друг другу (рис. 5б).

Вариант 6. Параллельное соединение теплогенераторов и потребителей при использовании конденсатного или низкотемпературного котла (рис. 6). В этой схеме соответствующие элементы регулирования препятствуют работе котла на зарядку теплоаккумулятора. Поскольку в контуре буферного накопителя нет насоса с обратным клапаном, должен быть предусмотрен клапан Мс электроприводом. При правильном расчете БТЭЦ накопителя он может играть роль гидравлической стрелки.

По материалам сайта  http://www.aqua-therm.ru/articles/

 Все материалы предоставлены исключительно в ознакомительных целях, после ознакомления файлы необходимо удалить с жёсткого диска

    р   

Rambler's Top100    Рейтинг@Mail.ru      МЕТА - Украина. Рейтинг сайтов   
2009-2011  г. СанТехПроект
ВебСтолица.РУ: создай свой бесплатный сайт!  | Пожаловаться  
Движок: Amiro CMS