Автоматический регулятор давления воды в системе отопления
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Автоматический регулятор давления воды в системе отопления

Выбор регулятора давления отопления

Здравствуйте, друзья! Эта статья написана мной в соавторстве с Александром Фокиным, начальником отдела маркетинга ОАО «Теплоконтроль», г.Сафоново, Смоленская область. Александр отлично знаком с устройством и работой регуляторов давления в системе отопления.

В одной из самых распространенных схем для тепловых пунктов здании – зависимой, с элеваторным смешением, регуляторы давления прямого действия РД «после себя» служат для создания необходимого напора перед элеватором. Рассмотрим немного, что представляет собой регулятор давления прямого действия. Прежде всего, нужно сказать, что регуляторы давления прямого действия не требуют дополнительных источников энергии, и в этом их несомненное достоинство и преимущество.

Принцип работы регулятора давления состоит в уравновешивании давления пружины настройки и давления теплоносителя, предаваемого через мембрану (мягкую диафрагму). Мембрана воспринимает импульсы давления с обеих сторон и сопоставляет их разницу с заданной, устанавливаемой посредством соответствующего сжатия пружины гайкой настройки.

Каждому числу оборотов соответствует автоматически поддерживаемый перепад давлений. Отличительная особенность мембраны в регуляторе давления после себя – это то, что по обе стороны мембраны воздействуют не два импульса давления теплоносителя, как у регулятора перепада давлений (расхода), а один, а со второй стороны мембраны присутствует атмосферное давление.

Импульс давления РД «после себя» отбирается на выходе из клапана по направлению движения теплоносителя, поддерживая заданное давление постоянным в точке отбора этого импульса.

При увеличении давления на входе в РД, он прикрывается, защищая систему от избыточного давления. Установку РД на требуемое давление осуществляют гайкой настройки.

Рассмотрим конкретный случай. На входе в ИТП давление 8 кгс/см2, температурный график 150/70 °С, и мы предварительно сделали расчет элеватора и просчитали минимально необходимый располагаемый напор перед элеватором, эта цифра получилась у нас равной 2 кгс/см2. Располагаемый напор — это разница давлений между подачей и обраткой перед элеватором.

Для температурного графика 150/70 °C минимально необходимый располагаемый напор, как правило, в результате расчета получается 1,8-2,4 кгс/см2, а для температурного графика 130/70 °С минимально необходимый располагаемый напор обычно составляет 1,4-1,7 кгс/см2. У нас напомню, получилась цифра 2 кгс/см2, и график — 150/70 °С. Давление в обратке — 4 кгс/см2.

Следовательно, чтобы добиться необходимого просчитанного нами располагаемого напора, давление перед элеватором должно быть 6 кгс/см2. А на вводе в тепловой пункт, давление у нас, напомню, 8 кгс/см2. Значит, РД у нас должен сработать так, чтобы сбросить давление с 8 до 6 кгс/см2, и держать его постоянным «после себя» равным 6 кгс/см2.

Подходим к основной теме статьи – как выбрать регулятор давления для данного конкретного случая. Сразу поясню, регулятор давления выбирают по пропускной способности. Пропускная способность обозначается как Kv, реже встречается обозначение KN. Пропускная способность Kv считается по формуле: Kv = G/√∆P. Пропускную способность можно понимать как способность РД пропускать необходимое количество теплоносителя при наличии нужного постоянного перепада давлений.

В технической литературе встречается также понятие Kvs – это пропускная способность клапана в максимально открытом положении. На практике зачастую наблюдал и наблюдаю, РД подбирают и затем приобретают по диаметру трубопровода. Это не совсем верно.

Производим далее наш расчет. Цифру расхода G, м3/час получить несложно. Она рассчитывается из формулы G = Q/((t1-t2)*0,001). Необходимая цифра Q у нас есть обязательно, в договоре теплоснабжения. Примем Q = 0,98 Гкал/час. Температурный график 150/70 С, следовательно t = 150, t2 = 70 °С. В результате расчета у нас получится цифра 12,25 м3/час. Теперь необходимо определить перепад давлений ∆P. Что в общем случае обозначает эта цифра? Это разница между давлением на входе в тепловой пункт (в нашем случае 8 кгс/см2) и необходимым давлением после регулятора (в нашем случае 6 кгс/см2).

Производим расчет.
Kv = 12,25/√(8-6) = 8,67 м3/час.
В технико — методических пособиях рекомендуют эту цифру умножать еще на 1,2. После умножения на 1,2 получаем 10,404 м3/час.

Итак, пропускная способность клапана у нас есть. Что необходимо делать дальше? Дальше нужно определиться РД какой фирмы вы будете приобретать, и посмотреть технические данные. Скажем, вы решили приобрести РД-НО от компании ОАО Теплоконтроль. Заходим на сайт компании http://www.tcontrol.ru/ , находим необходимый регулятор РД-НО, смотрим его технические характеристики.

Видим, что для диаметра dу 32 мм пропускная способность 10 м3/час, а для диаметра dу 40мм пропускная способность 16 м3/час. В нашем случае Kv = 10,404, и следовательно, так как рекомендуется выбирать ближайший больший диаметр, то выбираем — dу 40 мм. На этом расчет и выбор регулятора давления считаем законченным.

Далее я попросил Александра Фокина рассказать о технических характеристиках регуляторов давления РД НО ОАО «Теплоконтроль» в системе отопления.

Касаемо, РД-НО нашего производства. Действительно раньше была проблема с мембранами: качество российской резины оставляло желать лучшего. Но уже года 2 с половиной мы делаем мембраны из материала компании EFBE (Франция) — мирового лидера в области производства резинотканных мембранных полотен. Как только заменили материал мембран, так сразу фактически прекратились жалобы на их разрыв.

При этом хотелось бы отметить один из нюансов конструкции мембранного узла у РД-НО. В отличие от представленных на рынке российских и импортных аналогов мембрана у РД-НО не формованная, а плоская, что позволяет при ее разрыве заменить на любой сходный по эластичности кусок резины (от автомобильной камеры, транспортерной ленты и т.д.).

У регуляторов давления других производителей, как правило, необходимо заказывать именно «родную» мембрану. Хотя честно стоит сказать, что разрыв мембраны особенно при работе на воде температурой до 130˚С — это болезнь, как правило, отечественных регуляторов. Зарубежные производители изначально используют высоконадежные материалы при изготовлении мембраны.

Сальники.

Изначально в конструкции РД-НО было сальниковое уплотнение, представлявшее собой подпружиненные фторопластовые манжеты (3-4 штуки). Несмотря на всю простоту и надежность конструкции, периодически их приходилось поджимать гайкой сальника, чтобы предотвратить утечку среды.

Вообще, исходя из опыта, любое сальниковое уплотнение имеет склонность к потере герметичности: фторкаучук (EPDM), фторопласт, политетрафторэтилен (PTFE), терморасширенный графит — ил-за попаданий механических частиц в область сальника, из «корявой сборки», недостаточной чистоты обработки штока, термического расширения деталей и т.д. Течет все: и Данфосс (чтобы они не говорили), и Самсон с LDM (хотя здесь это исключение), про отечественную регулирующую арматуру я вообще молчу. Вопрос только в том, когда потечет: в течение первых месяцев эксплуатации или в дальнейшем.

Поэтому мы приняли стратегическое решение отказаться от традиционного сальникового уплотнения и заменить его сильфоном. Т.е. использовать так называемое «сильфонное уплотнение», дающее абсолютную герметичность сальникового узла. Т.е. герметичность сальникового узла теперь не зависит ни от перепадов температур, ни от попадания механических частиц в область штока и т.д. — она зависит исключительно от ресурса и циклопрочности применяемых сильфонов. Дополнительно, на случай выхода из строя сильфона, предусмотрено дублирующее уплотняющее кольцо из фторопласта.

Впервые мы применили это решение на регуляторах давления РДПД, а с конца 2013 года начали выпускать и модернизированный РД-НО. При этом нам удалось вместить сильфоны в существующие корпуса. Обычно самым большим (да и по сути единственным минусом) сильфонных клапанов является увеличенные габаритные размеры.

Хотя, мы считаем, что примененные сильфоны не полностью подходят для решения этих задач: думаем, что их ресурса не хватит на все положенные 10 лет работы регулятора (которые обозначены в ГОСТе). Поэтому сейчас мы пробуем заменить используемые трубчатые сильфоны на новые мембранные (их ещё мало кто использует), которые имеют в несколько раз больший ресурс, меньшие габариты при большей «эластичности» и т.д. Но пока за год выпуска сильфонных РД-НО и за 4 года выпуска РДПД ни одной жалобы на разрыв сильфона и утечку среды не было.

Ещё хотел бы отметить, разгруженную клеточную конструкцию клапана РД-НО. Благодаря этой конструкции, он имеет почти идеальную линейную характеристику. А так же невозможность перекоса клапана в результате попадания всякого хлама, плавающего в трубах.

РЕГУЛЯТОРЫ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ RDT

Область применения

Регулятор перепада давления представляет собой нормально открытый регулирующий орган, принцип действия которого основан на уравновешивании силы упругой деформации пружины и силы, создаваемой разностью давлений рабочей среды в мембранных камерах привода.

Регуляторы перепада давления прямого действия предназначены для автоматического поддержания перепада давления в контурах отопления, горячего водоснабжения, вентиляции в тепловых пунктах объектов теплоснабжения, а также на других участках гидравлических систем.

НОМЕНКЛАТУРА

RDT-Х1-Х2-Х3
где
RDT – обозначение регулятора перепада давления;
Х1 – исполнение диапазона настройки регулятора;
Х2 – значение условного диаметра;
Х3 – значение условной пропускной способности.

ПРИМЕР ЗАКАЗА:

Регулятор перепада давления прямого действия условным диаметром 40 мм, с пропускной способностью 16 м 3 /ч , максимальной температурой рабочей среды 150°С, с диапазоном настройки регулятора 0,2 – 1,6 бар. RDT-1.1-40-16

Наименование параметров,
единицы измерения
Значения параметров
Условный диаметр DN, мм 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150
Условная пропускная способность Кvs, м 3 /ч 0,63
1,0
1,6
2,5
4,0
4,0
6,3
6,3
8,0
10
12,5
16
16
20
25
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
280
Коэффициент начала кавитации, Z 0,6 0,6 0,6 0,55 0,55 0,5 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3
Температура рабочей среды Т, °С +5 . +150°С
Условное давление РN, бар (МПа) 16 (1,6)
Рабочая среда Вода с температурой до 150°С, 30% водный раствор этиленгликоля
Тип присоединения фланцевый
Исполнения диапазона настройки
регулятора, бар (МПа):

0,2 – 1,6 (0,02 – 0,16) (оранжевая пружина)
0,6 – 3,0 (0,06 – 0,30) (серая пружина)
1,0 – 4,5 (0,10 – 0,45) (оранжевая пружина + серая пружина)
0,7 – 3,5 (0,07 – 0,35) (красная пружина)
2,0 – 6,5 (0,20 – 0,65) (желтая пружина)
3,0 – 9,0 (0,30 – 0,90) (красная пружина + желтая пружина)
Зона пропорциональности, % от верхнего
предела настройки, не более
6
Относительная протечка, % от Кvs, не более 0,05%
Окружающая среда Воздух с температурой от +5°С до +50°С и влажностью 30-80%
Материалы:
-корпус
-крышка
-шток
-плунжер
-седло
-сменный блок уплотнения штока
-уплотнение в затворе
-мембрана
Чугун
Сталь 20
Нержавеющая сталь 40Х13
Нержавеющая сталь 40Х13
Нержавеющая сталь 40Х13
Направляющие-PTFE, прокладки-EPDM
“металл по металлу”
EPDM на тканевой основе

ПРИМЕНЕНИЕ

Установка регулятора перепада давления
на подающем трубопроводе
Установка регулятора перепада давления
на обратном трубопроводе

КОНСТРУКЦИЯ

Общая конструкция регулятора перепада давления
состоит из трех главных элементов:
клапана 01,
привода 02
исполнительного механизма-устройства, задающего
необходимое давление (далее – задатчик) 03.
Тарелка клапана разгружена от гидростатических сил.

Регулятор перепада давления RDT

МОНТАЖНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Монтажные положения регулятора на трубопроводе при температуре среды до 100°С (Прямолинейные участки до и после регулятора не требуются) Монтажные положения регулятора на трубопроводе при температуре среды свыше 100°С (Прямолинейные участки до и после регулятора не требуются)

ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ

Наименование параметров,
единицы измерения
Значения параметров
Условный диаметр DN, мм 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150
Длина L, мм 130 150 160 180 200 230 290 310 350 400 480
Высота H, мм не более 405 410 415 430 445 461 583 611 672 695 735
Масса, кг не более 12 12,5 13,1 14,9 16,9 20 25 31 43,5 55 67

Монтажный комплект исполнительного механизма регулятора:
для Ду 15-100:

  • – медной импульсной трубкой Ду 6х1 мм длиной 1,5 м – 1 шт;
  • – медной импульсной трубкой Ду 6х1 мм длиной 1,0 м – 1 шт;
  • – латунной гайкой с внутренней резьбой – М10х1 – 2 шт;
  • – латунным штуцером с наружной трубной резьбой G1/2” (для подключения
    к шаровому крану) – 2 шт;

для Ду 125-150:

  • – медной импульсной трубкой Ду 10х1 мм длиной 1,5 м – 1 шт;
  • – медной импульсной трубкой Ду 10х1 мм длиной 1,0 м – 1 шт;
  • – латунной гайкой с внутренней резьбой – М14х1,5 – 2 шт;
  • – латунным штуцером с наружной трубной резьбой G1/2” (для подключения
    к шаровому крану) – 2 шт;

Импульсные трубки рекомендуется подключать через шаровый кран.

ПРИМЕР ПОДБОРА

Требуется подобрать регулятор перепада давлений.
Расход сетевого теплоносителя: 10 м³/ч.
Давление в подающем трубопроводе 6 бар.
Давление в обратном трубопроводе 3 бар.
Перепад давлений на внешнем контуре теплообменного аппарата: 0,1 бар
Перепад давлений на двухходовом регулирующем клапане 0,39 бар.
Регулятор перепада давлений требуется установить на обратный трубопровод теплового пункта с температурой теплоносителя 75°С.

В соответствии с рекомендациями по подбору клапанов регуляторов прямого действия:

1. По формуле (4) определяем минимальный условный диаметр клапана:
(4) Ду = 18,8* (G/V) = 18,8*(10/3) = 34,3 мм.
Скорость в выходном сечении V клапана выбираем равной максимально допустимой (3 м/с) для клапанов в ИТП в соответствии с рекомендациями по подбору регулирующих клапанов и регуляторов давления прямого действия ГК «Теплосила» в ИТП/ЦТП.
2. По формуле (1) определяем требуемую пропускную способность клапана:
(1) Kv=G/ΔP = 10/3,9 = 5,1 м 3 /ч.
Перепад давления на клапане ΔP выбираем на 30% больше, чем необходимо срезать в тепловом пункте ((5,74 – 3)/0,7 = 3,9) соответствии с рекомендациями по подбору регулирующих клапанов и регуляторов давления прямого действия ГК «Теплосила» в ИТП/ЦТП.
3. Выбираем регулятор перепада давления (Тип RDT) с ближайшим большим условным диаметром и ближайшей большей (или равной) условной пропускной способностью Kvs:
Ду = 40 мм, Кvs = 16 м 3 /ч.
4. По формуле (2) определяем фактический перепад на полностью открытом клапане при максимальном расходе 10 м 3 /ч:
(2) ΔPф = (G/Kvs) 2 = (10/16) 2 = 0,39 бар.
5. Выбираем диапазон настройки регулятора перепада давлений: dP = dТО + dРК = 0,1+0,16 = 0,26 бар. Из таблицы подбора диапазона регулятора перепада давлений выбираем исполнение 1.1 (0,2-1,6 бар).
5. Определяем по формуле (5) и значению Рнас из таблицы 2 рекомендаций максимальный перепад давлений, который может на себе «погасить» регулятор при требуемой настройке поддержания перепада давлений 0,26 бар и температуре теплоносителя 75°С:
(5) ΔPпред = Z*(P1-Pнас) = 0,55*(5,74 – (–0,61))=3,49 бар.
6. Проверяем значение максимального перепада на схемном решении: 5,74 – 3,0 = 2,74 бар

Принцип работы регулятора давления воды в водоснабжении, системе отопления

Каков принцип работы регулятора давления воды? За счет чего он повышает или понижает напор в системе? Чем отличаются разные типы регуляторов и какой лучше? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в этой статье.

Из этой публикации вы узнаете, как работает регулятор давления воды и как он устроен, какие бывают типы регуляторов по назначению и внутренней конструкции. Также мы дадим советы по их выбору, установке и настройке.

Виды регуляторов давления воды

Существует пять видов регуляторов давления воды:

  • Проточные:
  • Мембранные;
  • Поршневые;
  • Автоматические;
  • Электронные.

По принципу монтажа и использования различают два типа регуляторов:

Регулятор «до себя» выравнивает давление в системе, находящейся перед ним. Такие регуляторы используются там, где нужно защитить магистраль и сантехприборы от гидроудара и повышенного давления. Например, в системах отопления, охлаждения.

Регулятор давления воды «после себя» выравнивает напор воды на выходе. Такие регуляторы используются там, где вода подается к конечному потребителю:

  • В системе водоснабжения в квартире;
  • Системы орошения;
  • Скважины, колонки, бюветы;
  • Подача воды для технических нужд.

Что касается материалов, из которых изготавливают регуляторы давления воды, они могут быть:

  1. Чугунными;
  2. Стальными;
  3. Латунными;
  4. Титановыми.

Отличаются они и комплектацией. В качестве опций в комплект могут входить:

  • Манометр;
  • Фильтр механической очистки;
  • Шаровые краны;
  • Запасной комплект прокладок;
  • Воздухоотводчик.

Проточные регуляторы давления

Это самое простое по конструкции устройство, которое по принципу работы является редуктором давления. Внутри него одна магистраль разделяется на несколько меньших по сечению потоков разной длины. За счет этого напор воды в системе понижается.

Из-за того, что в проточных регуляторах нет механических движущихся деталей, они имеют большой срок работы. Но для регулирования потока на выходе необходимо устанавливать дополнительный регулятор.

Принцип работы мембранного регулятора давления воды после себя

Такой регулятор давления состоит из следующих частей (см. рис):

  • A – Вход клапана;
  • B – Выход клапана;
  • C – Патрубок к мембранной камере;
  • D – Мембранная камера;
  • E – Пружина;
  • F – Запорный диск.

Устройство регулятора давления воды «после себя».

Работает он следующим образом:

  1. Когда давление воды после запорного диска увеличивается, она наполняет мембранную камеру;
  2. По мере заполнения мембранной камеры, мембрана давит на шток, соединенный с запорным диском;
  3. Диск перекрывает отверстие в клапане и давление после клапана снижается.

При уменьшении давления происходит следующее:

  1. Вода из мембранной камеры по патрубку возвращается в клапан;
  2. Давление в камере уменьшается, пружина оттягивает запорный диск;
  3. Поток воды через отверстие в клапане увеличивается и давление поднимается.

Как работает мембранный регулятор давления воды до себя

Устройство регулятора давления воды до себя сложнее, чем работающего по принципу после себя. Он состоит из (см. рис):

  • A – Вход клапана;
  • B – Выход клапана;
  • C – Патрубок от входа клапана к пилотному регулятору;
  • D – Патрубок от мембранной камеры к выходу клапана;
  • E – Пилотный регулятор;
  • F – Мембранная камера;
  • G – Запорный диск.

Устройство регулятора давления воды до себя.

Принцип работы регулятора давления воды до себя можно разделить на два этапа: повышение давления и понижение. Когда давление на входе клапана повышается, происходит следующее:

  1. Вода по патрубку из входа в клапан поступает в пилотный регулятор, где давит на пружину;
  2. Пилотный регулятор открывает отверстие между мембранной камерой и патрубком к выходу из клапана;
  3. Вода выходит из мембранной камеры, пружина оттягивает запорный диск;
  4. Давление на входе в клапан понижается.

При понижении давления на входе в клапан происходит следующее:

  1. Вода из пилотного регулятора возвращается по патрубку ко входу в клапан;
  2. Пружина пилотного регулятора разжимается и открывается отверстие между мембранной камерой и патрубком ко входу в клапан;
  3. Мембранная камера наполняется водой и запорный диск перекрывает отверстие;
  4. Давление на входе в клапан повышается.

Принцип действия редуктора давления воды до себя.

Поршневой регулятор воды: принцип работы

В поршневом регуляторе баланс входящего и выходящего давления достигается за счет пружины, толкающей поршень (см. рис. ниже). Работает он следующим образом:

Вода попадает в первую камеру, из которой переходит во вторую через пропускное отверстие. При повышении давления во второй камере, она толкает поршень, который сжимает пружину. Запорный диск перекрывает проходное отверстие и давление во второй камере понижается.

При понижении напора воды давление в первой камере понижается. Пружина выталкивает поршень и запорный диск. Через пропускное отверстие вода попадает во вторую камеру и давление повышается.

Устройство поршневого регулятора давления воды.

Регулировать силу потока можно перемещая пружину и поршень по второй камере. Для это в таких устройствах есть регулировочный винт. Закручивая его, вы уменьшаете давление на выходе, откручивая – увеличиваете.

Как работает автоматический регулятор давления

По своему принципу работы автоматический регулятор похож на поршневой. Разница лишь в том, что в роли поршня в нем выступает мембрана (см. рис), а заслонка подпружинена.

Устройство автоматического мембранного регулятора давления.

При повышении давления входящей воды, она толкает мембрану вверх. Та тянет за собой заслонку и отверстие частично перекрывается. При этом давление выходящего потока уменьшается.

При уменьшении давления входящего потока мембрана опускается вниз, опуская заслонку. Отверстие протока открывается больше и давление на выходе повышается.

Отличительной особенностью автоматических мембранных клапанов является наличие второй пружины на заслонке. Она позволяет более точно регулировать давление. настройка необходимого давления на выходе осуществляется с помощью регулировочного винта.

Электронные регуляторы

На нынешний момент это самые продвинутые и точные устройства. Они могут работать в режимах до себя и после себя. Их принцип работы следующий:

  1. Датчик на входе и выходе определяет давление воды;
  2. Сигналы от датчиков поступают в управляющее устройство;
  3. Устройство приводит в действие запорный механизм, либо регулирует работу циркуляционного насоса.

Электронные регуляторы давления воды позволяют максимально точно выставить настройки. Благодаря этому они используются в системах, предназначенных для специфических нужд. Но и стоимость их велика.

Электронный регулятор давления воды.

Выбираем с умом

При выборе регулятора давления воды нужно обратить внимание на следующее:

  1. Максимальное рабочее давление устройства (оно должно быть выше максимума в системе на 20-30%);
  2. Диаметр входа и выхода должны точно соответствовать диаметру труб системы;
  3. Чем больше диапазон регулировки давления – тем лучше, но стоит учитывать особенности системы отопления или водоснабжения;
  4. Перед тем как остановиться на виде регулятора удостоверьтесь, что он удовлетворит ваши потребности. Тот вариант, который подойдет для системы водоснабжения, не всегда можно использовать в системе отопления;
  5. Выбирая электронный регулятор для подключения к циркуляционному насосу, проверьте их совместимость.

Правильная установка регулятора давления воды

Монтаж регулятора давления не составляет труда. При его установке или врезке в систему все делается так же, как и при монтаже любого сантехустройства или запорной арматуры. Но есть определенные правила, которые следует знать.

В квартире

Установка регулятора давления воды в квартире требует соблюдения следующих правил:

Влияние автоматических регуляторов на гидравлический режим систем водяного отопления

В статье исследуется влияние регулирующей арматуры в совокупности с циркуляционным насосом на распределение теплоносителя в системе отопления с помощью компьютерного моделирования. Дана оценка воздействию балансировочных клапанов и терморегуляторов на гидравлику системы отопления в целом и ее отдельных участков с учетом их конструктивных особенностей.

Современный рынок оборудования для систем отопления наполнен широким ассортиментом арматуры. В отечественной практике стали чаще использоваться балансировочные клапаны, терморегуляторы, узлы регулирования, регуляторы перепада давления и расхода различных конструкций. Встает вопрос о том, какую регулирующую арматуру необходимо устанавливать в системах отопления, в каком количестве и на каких участках.

Важным элементом, предназначенным для регулирования системы, а значит, и для достижения максимально комфортных условий для пребывания людей в помещении, является терморегулятор. Он позволяет не только обеспечить необходимое количество теплоты, отдаваемое отопительным прибором, но и воздействовать на всю систему отопления в целом, непроизвольно изменяя гидравлический режим ее работы.

Конечной целью расчета системы отопления и подбора оборудования для нее является обеспечение необходимого значения теплового потока от каждого отопительного прибора для компенсации теплопотерь помещений здания в целом и достижения комфортных условий для пребывания людей в здании на протяжении всего отопительного сезона. Для соблюдения этих условий применяются два метода. Первый заключается в максимально возможном увязывании колец системы диаметрами отдельных трубных участков системы и установки наименьшего количества регулирующей арматуры. Второй метод пришел в отечественную практику вместе с новыми видами арматуры из Западной Европы. Он заключается в установке наибольшего количества арматуры на стояках, в тепловых пунктах и на ответвлениях для увязки циркуляционных колец непосредственно самой арматурой.

Оба метода имеют свои преимущества и недостатки.

Для подбора терморегуляторов, регуляторов расхода и балансировочных клапанов в современной практике используется характеристика, называемая пропускной способностью. Ее определяют как объемный расход воды в м 3 /ч с плотностью 1000 кг/м 3 , проходящей через клапан при перепаде давления 10 5 Па (1 бар). Размерность его (м 3 /ч)/бар 0,5 или, пренебрегая физическим смыслом, в каталогах часто пишут просто – м 3 /ч.

За счет изменения kv на клапанах происходит изменение двух параметров: расхода теплоносителя через клапан G и перепада давления на клапане ∆P. Это влияет не только на гидравлику отдельных участков, но и на систему отопления в целом. Это важный фактор, который должен учитываться проектировщиками.

Клапан отопительного прибора способен автоматически изменять свою пропускную способность в зависимости от температуры воздуха в помещении за счет термостатической головки, датчиков внутреннего воздуха или же за счет ручного регулирования потребителем.

Важно также заметить, что необходим тщательный подбор термоклапанов у отопительных приборов, потому что зависимость их теплоотдачи от расхода теплоносителя нелинейная. Также и у клапанов. Они бывают различного конструктивного исполнения, и зависимость хода штока от пропускной способности имеет свои особенности. Сопоставляя эти две характеристики, мы получим общую характеристику регулируемого участка [1].

Однако изменения характеристик регулируемого участка может привести к разрегулировке всей системы. Под разрегулировкой будем понимать несоответствие расходов теплоносителя в отопительных приборах относительно расчетных или необходимых, вследствие чего произойдет недостаток или избыток теплоподачи в помещения.

В системе отопления факторами разрегулировки являются:

  • отключение ветвей, стояков, отопительных приборов и других элементов системы в связи с аварией или за ненадобностью;
  • изменение расчетного расхода теплоносителя в отопительном приборе с целью поддержания необходимой температуры или минимальной температуры помещения из-за временного его неиспользования;
  • изменения схемы или элементов системы отопления после реконструкции и ремонта.

Циркуляционный насос системы отопления тоже имеет различные изменяющиеся характеристики, которые должны учитываться при регулировке системы. В данном исследовании был применен стандартный (современный бесфундаментный) насос. Ошибочно убеждение современных проектировщиков в том, что для качественной и «беспроигрышной» увязки гидравлических колец необходимо подбирать циркуляционный насос с большим запасом по располагаемому давлению. Это приводит к неоправданно завышенным стоимости системы и расходу электроэнергии.

Современные конструкции насосов позволяют более экономно расходовать электроэнергию и более точно поддерживать заданное располагаемое давление и расход в системе (насосы с электрическим управлением). При увеличенных капитальных затратах на эти насосы можно выиграть в пониженных эксплуатационных затратах на электроэнергию.

Однако, ориентируясь на новые технологии, в ходе конструирования системы отопления необходимо комплексно подходить к возможным гидравлическим и, соответственно, тепловым разрегулировкам при эксплуатации системы.

На примере конкретных схем систем отопления рассмотрим достоинства и недостатки двух методов конструирования системы отопления, о которых говорилось ранее. Анализ схем проводился с помощью компьютерного моделирования.

Система отопления без применения балансировочного клапана

На рис. 1 приведена схема без применения балансировочного клапана.

Схемы системы отопления без применения балансировочных клапанов

1 – оборудование теплового пункта; 2 – циркуляционный насос; 3 – отопительный прибор;
4 – отключающий шаровой кран; 5 – термоклапан

Для начала был выполнен стандартный гидравлический расчет по методу удельных линейных потерь давления для подбора диаметров. Клапаны были подобраны по каталогам фирмы-производителя, после чего была задана их установочная характеристика (пропускная способность, перепад давления и положение установки). Затем методом гидравлического расчета по характеристикам сопротивления определены коэффициенты затекания в каждый стояк и в каждый прибор.

В первом случае из регулирующей арматуры имеются только клапаны у отопительных приборов. Для анализа системы отключим один прибор на верхнем этаже первого стояка. Характеристика сопротивления увеличится и на графике (рис. 2) примет положение S1, а необходимый расход теплоносителя понизится на величину расчетного расхода в отключенном приборе (до 288,3 кг/ч). В самом начале отопительные приборы начнут получать больше теплоты, что приведет к перегреву помещений. Термостатические головки, электроника или же потребители вручную, реагируя на это, начнут воздействовать на клапан, который будет опускать шток клапана, уменьшая тем самым свою пропускную способность и увеличивая сопротивление всей системы. Каждый клапан будет опускать шток ровно на столько, на сколько расход теплоносителя должен измениться в отопительном прибое. В конце концов, установится стационарный режим, когда температура в помещениях стабилизируется, и штоки клапанов перестанут двигаться.

Характеристика насоса и системы отопления без использования балансировочных клапанов
S, ΔP, G – характеристика сопротивления, потери давления и расход теплоносителя в системе отопления соответственно; значения индексов этих параметров: «расч» – в исходном (расчетном) режиме; «1» – при отключении верхнего прибора первого стояка; «2» – при отключении первого стояка

Чтобы описать физику процесса, использовано понятие коэффициента затекания [2]. Для начала он был определен для всех стояков системы, чтобы получить требуемую характеристику сопротивления на каждом участке стояков, тем самым, определив, какую пропускную способность будет иметь клапан у отопительных приборов в данном конкретном состоянии системы.

Важно заметить, что клапан имеет определенные рамки изменения величины пропускной способности. Для данного случая он был ограничен пределами 0,04…0,54 (м 3 /ч)/бар 0,5 . Верхний предел является величиной при полном (максимальном) открытии клапана. Так же нормируется перепад давления на клапане. На клапане он не должен превышать 0,5 бар или примерно 5000 Па. В случае превышения максимального перепада давлений возможно некорректное регулирование температуры.

В процессе расчета системы и определения величин затекания участков было выявлено, что при расчетном режиме работы системы пропускная способность колеблется в пределах от 0,23 до 0,44 (м 3 /ч)/бар 0,5 , а перепад давления – от 1020 до 2497 Па. Данные значения полностью удовлетворяют требованиям, принятым ранее.

Если отключается первый прибор первого стояка, то после автоматического регулирования и установившегося стационарного теплового режима в помещениях пропускные способности клапанов уменьшаются и находятся в пределах значений 0,19…0,53 (м 3 /ч)/бар 0,5 . Перепады давления, соответственно,– 700…3551 Па. Это тоже вполне удовлетворяет требованиям.

Аналогичная ситуация и при отключении первого стояка. Пропускные способности клапанов уменьшаются и находятся в пределах значений 0,16…0,25 (м 3 /ч)/бар 0,5 . Перепады давления – 3186…3714 Па. Характеристика сети принимает положение S2 на графике (рис. 2)

Видно, что при различном разрегулировочном воздействии на систему отопления происходит изменение характеристики сопротивления системы. Однако клапаны вполне могут «отрегулировать» системы так, чтобы в каждый прибор поступало необходимое количество теплоносителя.

Стоит заметить, что такое регулирование имеет определенные рамки, связанные с перепадом давлений на клапане и фиксированным диапазоном его пропускной способности. К примеру, если бы каждый стояк состоял не из трех, а из 10 приборов и был отключен бы первый стояк, то, возможно, пропускная способность клапанов второго стояка должна была упасть до минимальных значений. При этом резко повысился бы перепад давления на них. Но этот факт необходимо доказать расчетом для конкретной системы. Если таких стояков было бы не три, а 20, то отключение одного стояка слабо бы воздействовало на гидравлику всей системы отопления. Этот фактор также обусловлен характеристикой насоса.

Литература

  1. Пырков В.В. Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика. Киев, 2005.
  2. Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление: Учебник для вузов.М., 2008.

Окончание статьи читайте в следующем номере

В каких случаях нужен редуктор давления воды

Редуктор давления воды — специальный прибор, который стабилизирует напор жидкости в водопроводной сети. Чаще всего он устанавливается в многоквартирных домах, где получить необходимое водяное давление практически невозможно в связи с большим количеством пользователей. В таком варианте водяной напор постоянно изменяется, что может привести к неприятным последствиям, в том числе и ожогам от кипятка, льющегося из крана. Такое устройство также устанавливают и в частных домовладениях, когда подведение воды осуществляется с использованием скважин.

В каких случаях нужно ставить?

Установить редуктор целесообразно в следующих случаях:

  1. Очень маленький напор воды в системе водоснабжения.

В этом случае низкое водяное давление может привести к отказу некоторых бытовых приборов, например, машинки-автомата. Да и ванна будет набираться в течение длительного времени, что приведет к дискомфорту, тем более, если человек спешит на работу. Решить такую неприятную ситуацию поможет редуктор с помпой, которая значительно увеличивает скорость потока воды.

  1. Постоянно меняющееся давление воды

Ситуация случается довольно-таки часто. При открытии вентиля напор воды -одной интенсивности, а через несколько секунд он ослабевает. В этом варианте отрегулировать нужную температуру воды практически невозможно.

  1. Мощный напор воды

Такая проблема обычно возникает в квартирах, расположенных на 1-м этаже в многоквартирных домах. Высокое давление воды необходимо, чтобы она доходила до верхних этажей. Но у жителей, проживающих внизу, могут возникнуть аварийные ситуации, например, лопнуть соединительные детали водопровода и возникнуть протечка.

Кроме регулирования напора воды редуктор давления также защищает от поломок бытовые приборы, подключенные к водопроводной сети: бойлеры, водонагреватели, посудомоечные машины, душевые кабины и т.п.

Типы редукторов

В настоящий момент выпускается 3 разновидности приборов:

1. Механические

Приобретаются чаще всего, так как имеют доступную цену, компактны, просты в эксплуатации. Имеют достаточно простой способ регулировки.

2. Автоматические

Усовершенствованный вариант механических редукторов давления воды со встроенным выключателем. Устанавливаются в системах водоснабжения, оснащенных помпой. При определенной отметке давления в водопроводе такой прибор в автоматическом режиме включает помпу, которая повышает напор воды до необходимого уровня.

3. Электронные

Используются недавно. Являются автоматическим прибором, в который встроен дополнительный водонагнетатель. Управление осуществляется с помощью заложенной программы. Такой редуктор работает от электрической сети.

Виды редукторов

Поршневой

Обладает несложной конструкцией, а следовательно, находятся в самой доступной ценовой категории. Недостаток – может довольно легко сломаться, если на его входе не установить дополнительный фильтр. В настоящий момент уже выпускаются приборы со встроенным устройством фильтрации.

Мембранный

Обладает большой пропускной способностью, надежен и прост в эксплуатации. Обеспечивает достаточно высокую скорость потока воды до 3-х кубических метров за час. Таким изделиям не страшна вода с незначительными загрязнениями, так как они имеют надежную защиту от ржавчины в виде кожуха.

Проточный

Такие агрегаты особенно надежны и служат на протяжении длительного времени, благодаря полному отсутствию в них подвижных элементов. Такие приборы чаще всего применяют в системах орошения. Самый большой недостаток – наличие дополнительного выходного регулирующего устройства.

Основные параметры

  • Входной диаметр. В идеале он должен соответствовать размеру водопроводных труб;
  • Максимальное предельное давление, при котором гарантирована эксплуатация прибора в течение длительного времени без поломок;
  • Пропускная способность ( измеряется в кубических метрах в час);
  • Диапазон давлений, который возможно отрегулировать;
  • Диапазон рабочих температур, который определяет способность функционирования прибора в условиях высоких и низких температур

Установка редуктора

Процесс установки редуктора давления воды не вызывает сложностей. Рекомендуется монтировать устройство в горизонтальном положении, чтобы обеспечить его нормальную работоспособность. Если редуктор оборудован манометром, то прибор устанавливается таким образом, чтобы манометр находился вверху.

При установке необходимо:

  • Перекрыть поступление воды в систему.
  • Измерить размер редуктора и 2 –х вентилей, в соответствии с которым вырезать кусок трубы в том месте, где планируется установить прибор.
  • Установить один вентиль на резьбу, предварительно обмотанную проклеенной паклей. Вентиль накручивается по часовой стрелке без излишних усилий, чтобы не допустить его повреждение.
  • Присоединить редуктор, а затем установить другой кран. С помощью второго вентиля можно будет произвести демонтаж редуктора в экстренных случаях.
    Для уплотнения всех соединений можно использовать паклю, пропитанную специальным клеем или прокладки из резины.

Если трубы выполнены из пластика, то их необходимо будет запаять специальным устройством. Необходимо также, чтобы диаметр редуктора соответствовал диаметру труб водопровода, в противном случае придется дополнительно приобретать соответствующие переходники.

Принцип работы

Все 3 вида редукторов давления воды (поршневой, мембранный, проточный) имеют схожий принцип работы. При определенном уровне давления в водопроводной сети приводится в работу клапан, оснащенный пружиной. Давление приводится к нормальному состоянию посредством регулировки ширины, на которую открывается клапан.

В поршневых редукторах регулировка потока воды осуществляется при помощи поршня с пружиной. Необходимый уровень выходного давления выставляется с помощью вращения крана, ослабляющего или сжимающего пружину. Последняя управляет поршнем, заставляя его уменьшать или увеличивать специальное отверстие, через которое и проходит жидкость.

В мембранных устройствах основной управляющий элемент — мембрана, помещенная в специальную камеру, которая защищает ее от засорения, благодаря своей герметичности. Мембрана соединена с пружиной, которая, сжимаясь, оказывает давление на клапан редуктора воды, отвечающий за пропускную способность прибора. Последняя уменьшается или увеличивается в прямой зависимости от степени сжатия пружины.

Устройство проточных редукторов напоминает лабиринт со множеством поворотов и каналов, то разделяющих поток воды на несколько составляющих, то вновь его объединяющих. Этими манипуляциями достигается уменьшение водяного давления на выходе.

Настройка уровня давления

После установки прибора производится его регулировка в целях установки требуемого давления. Эта процедура осуществляется при нулевом расходе воды. Поэтому необходимо закрыть входной вентиль и открыть кран на выходе. На редукторе имеется регулировочный винт. Прибор комплектуется специальным ключом, с помощью которого осуществляется регулировка. Чтобы увеличить давление в системе водоснабжения винт поворачивается ключом в направлении часовой стрелки. Затем необходимо медленно раскручивать регулировочный винт в противоположную сторону, пока давление не достигнет величины 3-х атмосфер.

Устройство устанавливается сразу после счетчика расхода воды при его наличии. При отсутствии водяного счетчика агрегат монтируется до первого разветвления водопроводной системы. Если на входе водопровода нет фильтра грубой очистки, то он устанавливается перед редуктором в обязательном порядке.

Редуктор – это автоматизированный прибор для водопроводной сети. Специфических требований по его обслуживанию и уходу нет. Настраивать его необходимо 1 раз после установки. При дальнейшей эксплуатации 1 раз в полгода можно самостоятельно провести корректировку давления в случае необходимости. В зависимости от качества поступаемой воды устройство нужно будет один раз в год или 2 года снять и почистить средствами для водопроводных труб, растворяющими солевые накопления. Можно также в отверстие под болтом для регулировании добавить масло для эффективной работы клапана.
При выборе прибора, стабилизирующего напор воды в системе водоснабжения, предпочтение следует отдавать известным производителям. Желательно, чтобы в его конструкцию входил манометр.

Читать еще:  Батареи для газового отопления в частном доме
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector