Каскадна отоплителна система

Принципът на действие на каскадната инсталация

Малките котли, които имат програмно управление, преминават през процеса на свързване към една система чрез охлаждаща течност. Това дава възможност за плавно и безстепенно регулиране на мощността на цялата котелна система. Това котелно оборудване използва информационни технологии, които ви позволяват да контролирате перфектно системата по време на работа.

Системата работи самостоятелно, няма нужда от човешка намеса. Каскадните котли са отговор на изискванията на потребителя, а именно консумацията на топлина и топла вода.

Например, при инсталиране на 10 газови котла с мощност 80 kW всеки, общата мощност ще бъде 800 kW (10 * 80 kW = 800 kW), а минималната мощност ще бъде 26 kW (800 * 3,3 / 100 = 26 kW при регулиране на мощността 40% - 100%).

Предимства на тези отоплителни инсталации:

възможност за получаване на мощност до 1mW;
изпращане;
незамърсяващото оборудване е важен екологичен аспект;
финансова привлекателност;
спестявания при използване;
пълна автономия;
поставяне навсякъде (покрив, стая, разширение);
бърз монтаж на подготвено оборудване и инсталации;
дълъг експлоатационен живот;
липса на изграждане на големи и неестетични външни термални трасета;
дистанционно.

Традиционните котелни системи са по-ниски от каскадния котел по отношение на експлоатационния живот. Постигането на такава надеждност се крие в общата работа на няколко звена, работещи заедно и насочени към една обща цел. Работната система е програмирана така, че всеки ден следващият котел поема пускането на цялото отоплително оборудване: днес започва работа първият котел, а утре ще бъде последният в списъка на опашката. Следователно ресурсът на всеки котел не е изчерпан.

Ориз. 2

Свързването на котли за производство на топла вода, в допълнение към основния блок, в ежедневието също е предимство на каскадна котелна къща. Съответно, имайки 10 котела в системата, могат да се монтират 9 котела. Дори малките обеми на всеки бойлер ще доведат до огромно количество вода.

Можете да поставите котелната система навсякъде, няма значение: таванско помещение, мазе, прикачена стая. Софтуерът за управление на котелното помещение (Фигура 2) контролира зададената температура за определен период от време. Необходимият брой единици е включен за поддържане на необходимия капацитет. Няма да възникне грешка, тъй като "човешкият фактор" отсъства.

Климатичният контрол на помещенията е осигурен напълно и автономно. В случай на превишаване на температурните показатели, програмата ще изключи самата система и, ако е необходимо, ще стартира климатика. При индикатор за ниска температура всичко се прави точно обратното. Диспечерът, използвайки модем, от собствения си компютър ще може да следи състоянието на оборудването.

Димоотвеждане на каскада от котли

Отстраняването на дима на системата зависи от вида на газовите котли и се осъществява по следните методи:

Отделни коаксиални комини;
Отделни комини на котли с турбокомпресор;
Групов димоотвод с обратни клапи за дим;
Естествено димоотвеждане - групово или индивидуално.

При групово отстраняване на дима към общ комин са свързани не повече от 4 котела. С коаксиален колективен димоотвод, всеки котел е оборудван с противодимна клапа. Той предотвратява проникването на дим в помещението, когато топлогенераторът не работи.

Комините се изграждат с наклон от 5 до 10% към котлите. При изграждане на димоотводна система за котли с отворена горивна камера е необходимо да се направи аеродинамично изчисление на общия комин, за да се осигури необходимата тяга.

Отоплителен кръг с Tichelman контур плюсове и минуси

Двутръбните отоплителни системи на частна къща, като правило, са системи в задънена улица, което води до факта, че в последния радиатор, поради най-голямото разстояние, налягането и потокът на охлаждащата течност са по-слаби, съответно, нагревателят загрява по-зле. Този проблем се решава чрез увеличаване на броя на секциите на радиаторите или добавяне на регулатори към всеки радиатор.

Второто решение, което се използва при инсталиране на двутръбни отоплителни системи за частна къща, е балансирането на системата.

Схемата на Тихелман е доста проста. При класическата двутръбна схема връщащата отоплителна магистрала започва от последния радиатор и завършва с котела, а захранването започва от котела и завършва с последния радиатор.

Характеристиките на цикъла на Tichelman са, че „връщането“ започва от първия радиатор, достига последния и се връща към котела, а захранването, както в класическата схема, започва от котела и завършва с последния радиатор.

Оказва се, че първият радиатор от котела е първи на подаването и последния на връщането, съответно последният радиатор е последен на подаването, но първи на връщането.

Това е вид система с директен поток, при която охлаждащата течност в захранващата и връщащата отоплителна мрежа се движи в една и съща посока.

Тази схема ви позволява да осигурите равномерно съпротивление и поток в двутръбни системи.

Предимства и недостатъци на контура на Алберт Тихелман

Двутръбните отоплителни системи на частна къща, които са монтирани по схемата Tichelman, имат предимствата на еднотръбните системи с директен поток („Ленинградка“) и двутръбните системи, както и редица допълнителни предимства.

На първо място отбелязваме баланса на системата и липсата на необходимост от инсталиране на различно оборудване за настройка, което е доста скъпо.

В същото време потокът на охлаждащата течност в цялата система е еднакъв, а работата на топлогенериращото оборудване е оптимална и има висока ефективност.

Недостатъците на схемата Tichelman включват необходимостта от използване на допълнителни тръби и за предпочитане голям диаметър, а това са допълнителни разходи.

Освен това архитектурните характеристики на частна къща не винаги позволяват инсталирането на отворена отоплителна система с три тръби. Например, вратите и редица други архитектурни форми могат да попречат на инсталирането на отоплителна система от този тип.

Следователно не винаги е възможно да се организира кръгово движение на междинната охлаждаща течност в двутръбна отоплителна система на частна къща.

Също така отбелязваме, че в повечето случаи при инсталиране на обратни отоплителни системи от реверсивен тип според схемата на Tichelman се използва хоризонтално окабеляване.

По отношение на другите характеристики и използваното отоплително оборудване и топлогенератори, контурът на Tichelman не се различава от своите двутръбни колеги.

Характеристики на работа и принцип на действие

Първо трябва да подчертаете, че цялата конструкция ще прилича на обикновен бойлер, който е свързан към радиатори. Но всъщност всички използвани възли имат свои собствени характеристики, създадени само за подобно оборудване. Само въз основа на това експертите трябва да се занимават с такава инсталация, ако има завършен проект (вижте също статията „Избор на радиатори за отопление: критерии за избор, диктувани от практиката“).

Котел и неговите предимства

Принципно важно е незабавно да се заяви, че такива котли са сред най-икономичните. Наред с това цената им като оборудване също е сравнително малка.

Предвид това се смята, че такава система ще бъде възможно най-ефективна и ще намали разходите за отопление.

Принципът на действие на това оборудване се основава на хода на поляризация на водата чрез променлив ток

Въз основа на това мощността на цялата система понякога дори не достига 400 вата.
Специално внимание трябва да се обърне на факта, че за ефективното изпълнение на подобен проект е необходимо да има анод, изработен от специални технологични материали, които не съдържат нито киселина, нито алкали. Същото изискване се поставя на практика за цялата магистрала.

За по-ефективно прехвърляне на вода в подобни конструкции се използват малки помпи. Но освен това, ако вземем предвид допълнителните разходи за тяхната експлоатация, тогава все пак спестяванията няма да са огромни.

Съвет! по-добре е да закупите пълен комплект от необходимото оборудване от един производител. Това ще помогне да се избегнат несъответствия при докинг.

Радиатори

Във времето, когато се споменават анодизирани отоплителни радиатори, много по-често се имат предвид алуминиеви изделия, покрити със защитен слой чрез прилагане на метода на електролиза. Но веднага трябва да се каже, че тези дизайни първоначално са разработени само за работа с тези котли.

Факт е, че поляризацията на водата е активен процес, който изисква спазване на цял набор от условия, за да се постигне страхотен резултат, по-специално липсата на киселини, соли и други елементи, способни да участват в реакцията.

Като се вземат предвид такива характеристики на отопление, е създаден анодизиран радиатор за отопление, който трябва да издържи на тези реакции и да има достатъчно ниво на топлопреминаване. Струва си да се подчертае, че такова пръскане се извършва и от външната страна на продукта, за да се предпази от външни фактори.

Специално внимание трябва да се обърне на факта, че има батерии, които имат вградени независими електроди. Имайки предвид това, готовият продукт се трансформира в персонални отоплителни системи, които могат да бъдат прехвърлени

Но кристалът трябва да подчертае, че ефективността на елемента е сравнима с обикновен електрически нагревателен елемент.

Съвет! Принципно важно е да се разбере, че използването на котли, за да спре да се притеснявате от прегряване, но това не означава, че е възможно да се демонтират защитните клапани или филтри. Ако се борави неправилно, тази система също може да стане опасна.

Експертен съвет

Типичните инструкции за инсталиране на такива продукти може да изглеждат много прости и напълно разбираеми. Но повечето производители за оборудване силно препоръчват да използвате услугите на специалисти. Наред с това някои от тях изискват присъствието на строго определени майстори.

Напоследък особено популярни станаха изолираните подове, работещи на базата на същите системи. Това е доста икономичен вариант за организиране на висококачествено вътрешно отопление, без да се прибягва до използването на батерии. Но майсторите съветват да комбинирате тези дизайни, създавайки различни контури.
Ясен индикатор за качеството на оборудването е огромният гаранционен срок

Това е особено важно, ако производителят има персонални сервизни центрове.

https://youtube.com/watch?v=S8gy75gxLz8

Паралелно свързване на котли плюсове и минуси

По-горе разгледахме основните котли. Сега помислете за свързването на резервни котли, които трябва да бъдат в системата на всеки модерен дом.

Ако резервните котли са свързани паралелно, тогава тази опция има своите плюсове и минуси.

Предимствата на паралелното свързване на резервни котли са както следва:

Всеки котел може да се свързва и изключва независимо един от друг.
Можете да замените всеки топлогенератор с всяко друго оборудване. Можете да експериментирате с настройките на котела.

Недостатъци на паралелното свързване на резервни котли:

Ще трябва да работим повече с тръбопроводите на котела, повече да спояваме полипропиленови тръби, повече да заваряваме стоманени тръби.
В резултат на това ще бъдат използвани повече материали, тръби и фитинги и клапани.
Котлите няма да могат да работят заедно, в една система, без използването на допълнително оборудване - хидравлични стрелки.
Дори след използване на хидравличната стрелка, остава необходимостта от комплексно регулиране и координиране на такава система от котли според температурата на водоснабдяването на системата и.

Посочените плюсове и минуси на паралелното свързване могат да се прилагат както към свързването на основния и резервния топлогенератор, така и към свързването на два или повече резервни топлогенератори на всякакъв вид гориво.

Режими на работа на контролерите

Повечето каскадни контролери могат да работят в поне два работни режима. В режим на отопление се прилага принципът на управление, компенсиран от времето, т.е. зададената стойност за температурата на топлинната среда, подавана към системата, зависи от външната температура.

Колкото по-ниска е външната температура, толкова по-висока е зададената точка на температурата на подаващата линия. Тази система елиминира необходимостта от смесител между котела и консуматорите за отопление.

В режим БГВ системата е програмирана да управлява системата, когато зададената стойност на подаващата температура не зависи от външните температури. С други думи, задава се определена, достатъчно висока стойност на температурата, която осигурява високо ниво на топлопреминаване през вторичния топлообменник.

Този режим обикновено се използва за осигуряване на по-висока температура на топлоносителя, подаван през топлообменника към консуматорите на БГВ и системите против заледяване. Модулирането на мощността на котела води до значително намаляване на разликата между необходимата и действителната температура на охлаждащата течност, което предотвратява честото „тактиране“ (включване/изключване) на котела.

Някои контролери са отговорни и за работата на главната циркулационна помпа и са свързани към системата за управление на сградата. Съвременното поколение котли с ниска мощност с модулиращи горелки осигурява спестяване на пространство, висока ефективност, тиха работа и надеждност. Това е идеалното решение при нискотемпературни системи; тези котли са идеални за подово отопление, против заледяване, отопление на басейни, системи за топла вода и термопомпени системи, включително геотермални. Те вече са спечелили позиция в областта на отоплението на частни къщи.

Като част от каскадна система, котлите с модулиращи горелки представляват нова алтернатива на промишлените отоплителни системи.

През отоплителния сезон и извън сезона всяка отоплителна система има тенденция да има неравномерно и често ниско натоварване на оборудването. Този проблем трябва да бъде решен, когато има нужда от широк диапазон на регулиране на топлинната мощност на отделен котел и котелна система. Но това често води до намаляване на ефекта на котелната инсталация, намаляване на ефективността и увеличаване на потреблението на горими суровини. Каскадните котли (Фигура 1) представляват оптималното решение на проблема.

Каскада - връзка, която включва свързването на малки отоплителни тела в една система.

Ориз. един

Автоматизация на каскадни котелни

Ролята на средствата за автоматизация не може да бъде надценена по отношение на удобството при организиране на каскадни котелни, тяхната надеждност и ефективност.

Именно автоматизацията е отговорна за „изстискването“ на максимална ефективност от котлите, работещи в каскада, като същевременно гарантира отзивчивостта на топлогенераторите към сигналите от потребителите.

В съвременните кондензни котли от индустриални серии каскадната логика е включена в основната автоматизация и оптимизирана за конкретно оборудване.

Основните функции на автоматизацията на каскадна котелна къща:

Събиране на изисквания от потребителите за генериране на топлина и приоритизиране (БГВ, отопление, вентилация и др.)
Определяне на оптималния режим на работа на всеки отделен котел за осигуряване на необходимата мощност.
Осигуряване на равномерно развитие на ресурса на котлите (с рядкото изключение, обсъдено по-горе).
Мониторинг на аварии на котли и сигнализиране за тях.

Ако говорим за особеностите на работата на автоматизацията с каскада от кондензационни котли, тогава тя се състои в стратегията за включване и извеждане на котлите от текущата работа. Има три основни стратегии:

Включете по-късно, изключете по-рано.
При този режим на работа допълнителни котли се добавят към работата възможно най-късно с увеличаване на нуждата от топлина, тоест вече включени котли работят на максимална мощност. Когато потреблението на мощност намалее, котлите се извеждат от каскадата възможно най-скоро. Тази стратегия осигурява най-малък брой едновременно работещи котли, тяхната работа на максимална мощност и най-кратко време на работа на допълнителните котли.

Стандартно за безкондензни котли. Това се дължи на факта, че при безкондензни котли има леко намаляване на ефективността при работа с намалена модулация.
Включете по-късно, изключете по-късно.
Включване на допълнителни котли възможно най-късно, но и изключване възможно най-късно. Използва се, ако е необходимо да се осигури минимален брой операции за включване на горелките на котела.
Включете по-рано, изключете по-късно.
Включване на допълнителни котли възможно най-рано с увеличаване на търсенето на топлина и изключване възможно най-късно с намаляване на потреблението на топлина.

Именно тази стратегия за управление се използва при съвременните кондензни котли. В същото време всеки отделен котел работи с минимална модулация, която осигурява нуждата от топлина. Броят на работещите котли е максимален. В резултат на това получаваме максимална ефективност на каскадната инсталация с най-равномерно изчерпване на ресурса на котела.

Серийно свързване на котли плюсове и минуси

Ако два или повече котли са свързани последователно, те ще работят по същия начин като главните котли, свързани в каскада. Първият котел ще загрее водата, вторият котел ще я загрее.

В този случай първото нещо, което трябва да направите, е да поставите котела на най-евтиния за вас вид гориво. Може да бъде котел на дърва, въглища или отработено масло. А зад него всеки резервен котел може да стои в каскада - дори дизелов, дори и пелетен.

Основните предимства на паралелното свързване на котли:

В случай на работа първи, топлообменниците на втория котел ще играят ролята на един вид хидравличен сепаратор, омекотявайки въздействието върху цялата отоплителна система.
Вторият резервен котел може да се включи за загряване на вода в отоплителната система в най-студените дни.

Недостатъци при използване на паралелен метод за свързване на резервни топлогенератори в котелното помещение:

По-дълъг път на водата през системата с повече завои на връзки и фитинги.

Естествено е невъзможно директно да се пусне потокът от един котел към входа на друг. В този случай няма да можете да изключите нито първия, нито втория бойлер, ако е необходимо.

Въпреки че от гледна точка на координираното нагряване на котелна вода, този метод просто ще бъде най-ефективният. Може да се реализира чрез инсталиране на байпасни контури за всеки котел.

Основните предимства на използването на котелни каскади

Повечето от предимствата, изброени по-долу, могат да бъдат приписани не само на кондензационните котли, но отделно ще обърнем внимание на това какво конкретно отличава този тип оборудване в рамките на съответната тема

Увеличаване на общия диапазон на модулация на мощността

Както бе отбелязано по-горе, основната причина за инсталирането на няколко котела в каскада е да се увеличи максималният капацитет на котелната, като същевременно се ограничи производителността на един блок.От тази гледна точка всички котли са, може да се каже, в еднакво положение.

В същото време не трябва да се забравя, че съвременните отоплителни системи са обект на повишени изисквания по отношение на енергийната ефективност. И един от основните принципи при осигуряването на този принцип е да се гарантира, че текущата мощност на топлогенераторите е равна на нуждите на системата, не повече и не по-малко. Съответно долната граница на модулацията на мощността на котела също играе важна роля. Използването на каскада помага значително да се намали тази граница. Също така си струва да се помни, че за средните ширини през по-голямата част от годината нуждата от топлина е не повече от 30-40% от максимума.

При използване на идентични топлогенератори в каскада, долната граница на мощността се определя просто чрез разделяне на минималната производителност на отделен котел на техния брой. И тук е лесно да се види в каква благоприятна светлина се появяват кондензационните котли. Минималната модулация за най-модерните стенни котли е приблизително 15%. Съответно, използвайки например четири такива котела, получаваме общ безстепенен диапазон на модулация от 4-100%. Освен това, за разлика от традиционните котли, ефективността на кондензационните котли се увеличава само с намаляване на модулацията.

Осигуряване на високо ниво на отказоустойчивост на котелното помещение

Доста очевидно предимство. Колкото повече котли в каскада се използват, толкова по-малък е спадът на общата мощност, когато отделен топлогенератор откаже и бъде обслужен.

Лесна инсталация и поддръжка на оборудването

Независимо от общия капацитет на котелната, често се сблъскваме с ограничения на пространството както при проектирането, така и при монтажа.

От гледна точка на дизайнера, използването на каскада от няколко котела позволява по-гъвкаво използване на наличното пространство, особено при използване на стенни котли. За повечето серии индустриални стенни котли има готови хидравлични решения за организиране на каскади.

Най-модерните подови кондензни котли осигуряват и възможност за компактен монтаж и удобен хидравличен тръбопровод.

Удобството за организациите за монтаж и обслужване се състои в лекотата на доставка на отделен котел до мястото на директна инсталация на всеки етап. Това е особено вярно за котлите на покрива, където, ако е необходимо да се смени топлогенератора (макар и изключително малко вероятно), неговата лекота и компактност могат да играят решаваща роля. В този контекст не забравяйте за предишния параграф на този раздел.

Възможност за последователно увеличаване на мощността на котела

Все по-често се използва в последно време възможността за разпределяне на инвестициите на различни етапи на строителство.

Каскадните решения ви позволяват последователно да добавяте капацитет към съществуваща система. Естествено, хидравличната част трябва да осигурява възможност за такова разширение.

Артикул: Каскадни решения за подови котли HL

Предпоставки за модулирана каскада

Има три важни условия, които трябва да бъдат изпълнени при проектирането на "модулирана" каскадна система.

първо,
тръбопроводните връзки и контролерите трябва да бъдат изпълнени по такъв начин, че да е възможно независимо регулиране на циркулацията на потока през всеки котел. Водата не трябва да циркулира през неработещ котел, в противен случай топлината на отоплителната среда ще се разсейва през топлообменника или корпуса на котела.

Това важи и за обикновената каскадна система. Независимото регулиране на потока на топлоносителя се постига чрез оборудване на всеки котел с индивидуална циркулационна помпа.При паралелно монтиране на циркулационни помпи трябва да се монтират възвратни клапани, за да се предотврати връщането на охлаждащата течност през празни котли след помпите.

Подаването на охлаждаща течност към всеки котел с помощта на индивидуални циркулационни помпи дава възможност за повишаване на налягането в топлообменника на работещия котел, за да се предотврати кавитация и експлозивно изпаряване.

второ,
Връзките за подаване и връщане за всеки котел трябва да бъдат направени паралелно (особено при използване на кондензни котли).

Това ви позволява да поддържате една и съща температура на водата на входа на всеки котел и, ако е необходимо, да изключите потока на охлаждащата течност между веригите. Ниската температура на охлаждащата течност, подадена към котела, допринася за кондензация водна пара от продуктите на горенето и подобряване на ефективността на системата. Някои каскадни контролери за котли с модулиращи горелки са оборудвани с функция „закъснение във времето“, тоест те могат да включат циркулационната помпа на определен котел малко преди включване на горелката.

Освен това те могат да поддържат помпите да работят известно време след изключване на горелката.

Първият гарантира, че топлообменникът на котела се нагрява от топлоподаващия топлоносител на системата, което предотвратява термичен удар поради значителна температурна разлика (и кондензация на димни газове за конвенционалните котли) при запалване на горелката. Второто е да се оползотвори остатъчната топлина на топлообменника, а не да се отстрани през вентилационната система след приключване на работата на котела.

и трето,
Много е важно циркулационните помпи да осигуряват достатъчен поток на охлаждащата течност през работещите котли, независимо от дебита на отоплителната система. Естествено решение на този проблем е използването на хидравличен сепаратор с ниско налягане