Kaskádový systém vytápění

Princip fungování kaskádové instalace

Malé kotle s programovým řízením procházejí procesem připojení k jednomu systému přes chladicí kapalinu. To umožňuje plynule a plynule regulovat výkon celého kotlového systému. Toto zařízení kotle využívá informační technologie, které umožňují dokonalé ovládání systému během provozu.

Systém funguje samostatně, není potřeba zásahu člověka. Kaskádové kotle jsou odpovědí na požadavky uživatelů, a to na spotřebu tepla a teplé vody.

Například při instalaci 10 plynových kotlů o výkonu 80 kW každý bude celkový výkon 800 kW (10 * 80 kW = 800 kW) a minimální výkon 26 kW (800 * 3,3 / 100 = 26 kW při úpravě výkonu 40 % - 100 %).

Výhody těchto topných zařízení:

• možnost získání výkonu až 1mW;
• expedice;
• neznečišťující zařízení je důležitým environmentálním aspektem;
• finanční přitažlivost;
• úspory při používání;
• plná autonomie;
• umístění kdekoli (střecha, místnost, přístavba);
• rychlá instalace připravených zařízení a instalací;
• dlouhá životnost;
• nedostatek výstavby velkých a neestetických vnějších tepelných tras;
• dálkové ovládání.

Tradiční kotlové systémy jsou z hlediska životnosti horší než kaskádové kotle. Dosažení takové spolehlivosti spočívá ve společné práci několika jednotek spolupracujících a zaměřených na jeden společný cíl. Pracovní systém je naprogramován tak, že každý den převezme spouštění všech topných zařízení další kotel: dnes začne pracovat první kotel a zítra bude poslední ve frontě. Tím není vyčerpán zdroj každého kotle.

Rýže. 2

Výhodou kaskádové kotelny je také připojení kotlů k výrobě teplé vody kromě hlavní jednotky v každodenním životě. V souladu s tím, s 10 kotli v systému, lze nainstalovat 9 kotlů. I malé objemy každého bojleru vytvoří obrovskou zásobu vody.

Kotlový systém můžete umístit kamkoli, na tom nezáleží: podkroví, sklep, vedlejší místnost. Software pro řízení kotelny (obrázek 2) řídí nastavenou teplotu po určitou dobu. K udržení požadované kapacity je zahrnut potřebný počet jednotek. Nedojde k chybě, protože chybí „lidský faktor“.

Klimatizace prostor je zajištěna zcela a autonomně. V případě překročení ukazatelů teploty program sám systém vypne a případně spustí klimatizaci. S indikátorem nízké teploty se vše děje přesně naopak. Dispečer pomocí modemu z vlastního počítače bude moci sledovat stav zařízení.

Odkouření kaskády kotlů

Odvod kouře ze systému závisí na typu plynových kotlů a je realizován následujícími metodami:

1. Samostatné koaxiální komíny;
2. Samostatné komíny přeplňovaných kotlů;
3. Skupinový odvod kouře s reverzními kouřovými klapkami;
4. Přirozený odvod kouře - skupinový nebo individuální.

Při skupinovém odvodu kouře nejsou na společný komín připojeny více než 4 kotle. S koaxiálním kolektivním odvodem kouře je každý kotel vybaven zpětným kouřovým ventilem. Zabraňuje pronikání kouře do místnosti při nečinnosti generátoru tepla.

Komíny jsou konstruovány se sklonem 5 až 10 % směrem ke kotlům. Při konstrukci kouřovodu pro kotle s otevřenou spalovací komorou je nutné provést aerodynamický výpočet společného komína pro zajištění potřebného tahu.

Topný okruh s Tichelmanovou smyčkou pro a proti

Dvoutrubkové topné systémy soukromého domu jsou zpravidla slepé systémy, což vede k tomu, že v posledním radiátoru je v důsledku největší vzdálenosti tlak a průtok chladicí kapaliny slabší, resp. ohřívač topí hůř. Tento problém je vyřešen zvýšením počtu sekcí radiátorů nebo přidáním regulátorů ke každému radiátoru.

Druhým řešením, které se používá při instalaci dvoutrubkových topných systémů pro soukromý dům, je vyvážení systému.

Tichelmanovo schéma je celkem jednoduché. V klasickém dvoutrubkovém schématu začíná vratné topné potrubí od posledního radiátoru a končí u kotle a přívod začíná od kotle a končí u posledního radiátoru.

Vlastnosti Tichelmanovy smyčky spočívají v tom, že „návrat“ začíná od prvního radiátoru, dosahuje posledního a vrací se do kotle a přívod, jako v klasickém schématu, začíná od kotle a končí posledním radiátorem.

Ukazuje se, že první radiátor z kotle je první na přívodu a poslední na zpátečce, respektive poslední radiátor je poslední na přívodu, ale první na zpátečce.

Jedná se o druh systému s přímým prouděním, ve kterém se chladicí kapalina v přívodním a vratném topném potrubí pohybuje stejným směrem.

Toto schéma umožňuje zajistit jednotný odpor a průtok ve dvoutrubkových systémech.

Výhody a nevýhody smyčky Albert Tichelmann

Dvoutrubkové topné systémy soukromého domu, které byly instalovány podle schématu Tichelman, mají výhody jednotrubkových systémů s přímým průtokem („Leningradka“) a dvoutrubkových systémů, jakož i řadu dalších výhod.

Nejprve si všimneme vyváženosti systému a absence nutnosti instalace různých nastavovacích zařízení, což je poměrně drahé.

Současně je průtok chladicí kapaliny v celém systému stejný a provoz zařízení produkujících teplo je optimální a má vysokou účinnost.

Nevýhody Tichelmanova schématu zahrnují nutnost použití dalších trubek a nejlépe velkého průměru, a to jsou dodatečné náklady.

Navíc architektonické prvky soukromého domu neumožňují vždy instalaci otevřeného topného systému se třemi trubkami. Například dveře a řada dalších architektonických forem mohou narušovat instalaci topného systému tohoto typu.

Proto není vždy možné zorganizovat kruhový pohyb mezilehlého chladicího média ve dvoutrubkovém topném systému soukromého domu.

Poznamenáváme také, že ve většině případů se při instalaci vratných topných systémů reverzibilního typu podle schématu Tichelman používá horizontální vedení.

Ostatními charakteristikami a použitým topným zařízením a generátory tepla se Tichelmanova smyčka neliší od svých dvoutrubkových protějšků.

Vlastnosti činnosti a princip činnosti

Nejprve je třeba zdůraznit, že celá konstrukce bude připomínat jednoduchý kotel, který je napojen na radiátory. Ale ve skutečnosti mají všechny použité uzly své vlastní charakteristiky, vytvořené právě pro podobná zařízení. Právě na základě toho by se takovou instalací měli zabývat odborníci, pokud existuje hotový projekt (viz také článek „Výběr otopných těles: kritéria výběru daná praxí“).

Kotel a jeho výhody

Zásadně důležité je hned prohlásit, že takové kotle patří k nejekonomičtějším. Spolu s tím je jejich cena jako vybavení také relativně malá.

Vzhledem k tomu se předpokládá, že takový systém bude co nejúčinnější a sníží náklady na vytápění.

Princip činnosti tohoto zařízení je založen na průběhu polarizace vody pomocí střídavého proudu

Na základě toho výkon celého systému někdy nedosahuje ani 400 wattů.
Zvláštní pozornost je třeba věnovat tomu, že pro efektivní realizaci podobného projektu je vyžadována anoda vyrobená ze speciálních technologických materiálů, které neobsahují ani kyselinu, ani zásadu. Stejný požadavek je ve skutečnosti kladen na celou dálnici.

Pro efektivnější přenos vody u podobných konstrukcí se používají malá čerpadla. Ale kromě toho, pokud vezmeme v úvahu dodatečné náklady na jejich provoz, stejně nebudou úspory obrovské.

Rada! je lepší koupit kompletní sadu potřebného vybavení od jednoho výrobce. To pomůže vyhnout se nesrovnalostem při dokování.

Radiátory

V době, kdy se mluví o eloxovaných topných radiátorech, se mnohem častěji myslí hliníkové výrobky potažené ochrannou vrstvou aplikací elektrolýzy. Ale hned je třeba říci, že tyto konstrukce byly původně vyvinuty právě pro práci s těmito kotli.

Faktem je, že polarizace vody je aktivní proces, který vyžaduje dodržení celé řady podmínek pro dosažení skvělého výsledku, zejména nepřítomnosti kyselin, solí a dalších prvků schopných se reakce zúčastnit.

S přihlédnutím k takovým topným vlastnostem byl vytvořen eloxovaný topný radiátor, který musí odolávat těmto reakcím a mít dostatečnou úroveň přenosu tepla. Je třeba zdůraznit, že takový nástřik se provádí také na vnější straně výrobku, aby byl chráněn před vnějšími faktory.

Zvláštní pozornost by měla být věnována skutečnosti, že existují baterie, které mají vestavěné nezávislé elektrody. S ohledem na to je hotový produkt přeměněn na osobní topné systémy, které lze přenášet

Ale drahokam by měl zdůraznit, že účinnost prvku je srovnatelná s jednoduchým elektrickým topným prvkem.

Rada! Je zásadně důležité pochopit, že používání kotlů, aby se přestalo bát přehřívání, ale to neznamená, že je možné demontovat ochranné ventily nebo filtry. Při nesprávné manipulaci se tento systém může stát také nebezpečným.

Odborná rada

Typické instalační pokyny pro takové produkty se mohou zdát velmi jednoduché a zcela srozumitelné. Ale většina výrobců, aby zařízení důrazně doporučuje využít služeb specialistů. Spolu s tím některé z nich vyžadují přítomnost přísně definovaných mistrů.

V poslední době jsou obzvláště oblíbené izolované podlahy fungující na bázi stejných systémů. Jedná se o poměrně ekonomickou možnost uspořádat vysoce kvalitní vnitřní vytápění bez použití baterií. Ale mistři doporučují kombinovat tyto návrhy a vytvářet různé obrysy.
Jasným ukazatelem kvality zařízení je obrovská záruční doba

To je zvláště důležité, pokud má výrobce osobní servisní střediska.

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

Paralelní zapojení kotlů pro a proti

Hlavní kotle jsme zvážili výše. Nyní zvažte připojení záložních kotlů, které by měly být v systému každého moderního domova.

Pokud jsou záložní kotle zapojeny paralelně, pak má tato možnost své pro i proti.

Výhody paralelního připojení záložních kotlů jsou následující:

• Každý kotel lze připojovat a odpojovat nezávisle na sobě.
• Každý generátor tepla můžete nahradit jakýmkoli jiným zařízením. S nastavením kotle můžete experimentovat.

Nevýhody paralelního připojení záložních kotlů:

• Budeme muset více pracovat s potrubím kotle, více pájet polypropylenové trubky, více svařovat ocelové trubky.
• V důsledku toho bude použito více materiálů, potrubí a armatur a ventilů.
• Kotle nebudou schopny pracovat společně, v jediném systému, bez použití přídavného zařízení - hydraulických šipek.
• I po použití hydraulické šipky zůstává potřeba komplexního seřizování a koordinace takového systému kotlů podle teploty přiváděné vody do systému, popř.

Naznačené klady a zápory paralelního zapojení lze aplikovat jak na připojení hlavního a záložního generátoru tepla, tak i na připojení dvou a více záložních generátorů tepla na jakýkoli druh paliva.

Provozní režimy regulátorů

Většina kaskádových regulátorů je schopna pracovat alespoň ve dvou provozních režimech. V režimu vytápění je realizován princip regulace ekvitermní, tj. nastavená hodnota teploty topného média přiváděného do systému závisí na venkovní teplotě.

Čím nižší je venkovní teplota, tím vyšší je nastavená teplota přívodu. Tento systém eliminuje potřebu směšovače mezi kotlem a spotřebiči vytápění.

V režimu TUV je systém naprogramován tak, aby řídil systém, když nastavená hodnota výstupní teploty nezávisí na venkovních teplotách. Jinými slovy, je nastavena určitá, dostatečně vysoká hodnota teploty, která zajišťuje vysokou úroveň přenosu tepla sekundárním výměníkem tepla.

Tento režim se obvykle používá k zajištění vyšší teploty nosiče tepla dodávaného přes výměník tepla spotřebitelům TUV a systémům proti námraze. Modulace výkonu kotle vede k výraznému snížení rozdílu mezi požadovanou a skutečnou teplotou chladicí kapaliny, což zabraňuje častému „taktování“ (zapnutí / vypnutí) kotle.

Některé ovladače jsou také odpovědné za provoz hlavního oběhového čerpadla a jsou napojeny na systém řízení budovy. Moderní generace nízkopříkonových kotlů s modulačními hořáky poskytuje úsporu místa, vysokou účinnost, tichý chod a spolehlivost. Toto je ideální řešení v nízkoteplotních systémech; tyto kotle jsou ideální pro podlahové vytápění, ochranu proti námraze, ohřev bazénů, teplovodní systémy a systémy tepelných čerpadel, včetně geotermálních. V oblasti vytápění soukromých domů si již vybojovali pozici.

Kotle s modulačními hořáky představují jako součást kaskádového systému novou alternativu k průmyslovým topným systémům.

Během topné sezóny a mimo sezónu mívá jakýkoli topný systém nerovnoměrné a často nízké zatížení zařízení. Tento problém je potřeba řešit tam, kde je potřeba široké možnosti nastavení tepelného výkonu jednotlivého kotle a kotlového systému. To však často vede ke snížení účinku kotelny, snížení účinnosti a zvýšení spotřeby spalitelných surovin. Kaskádové kotle (obrázek 1) představují optimální řešení problému.

Kaskáda - připojení, které zahrnuje připojení malých topných jednotek do jednoho systému.

Rýže. jeden

Automatizace kaskádových kotelen

Úlohu automatizačních nástrojů nelze přeceňovat z hlediska pohodlí organizace kaskádových kotelen, jejich spolehlivosti a účinnosti.

Je to automatizace, která je zodpovědná za „vytlačení“ maximální účinnosti z kotlů pracujících v kaskádě a zároveň zajišťuje citlivost generátorů tepla na signály od spotřebitelů.

U moderních kondenzačních kotlů průmyslové řady je kaskádová logika zahrnuta v základní automatizaci a optimalizována pro konkrétní zařízení.

Hlavní funkce automatizace kaskádové kotelny:

• Sběr požadavků spotřebitelů na výrobu tepla a prioritizaci (TUV, vytápění, větrání atd.)

• Stanovení optimálního režimu provozu každého jednotlivého kotle pro zajištění požadovaného výkonu.

• Zajištění jednotného rozvoje zdroje kotlů (až na vzácné výjimky uvedené výše).

• Sledování havárií na kotlích a signalizace o nich.
   

Pokud mluvíme o zvláštnostech provozu automatizace s kaskádou kondenzačních kotlů, pak spočívá ve strategii zapínání a vyřazování kotlů z aktuálního provozu. Existují tři hlavní strategie:

1. Zapnout později, vypnout dříve.
   V tomto režimu provozu jsou další kotle přidávány do provozu co nejpozději s nárůstem potřeby tepla, to znamená, že již zapnuté kotle pracují na maximální výkon. Při poklesu potřeby výkonu jsou kotle co nejdříve vyřazeny z kaskády. Tato strategie zajišťuje nejmenší počet současně pracujících kotlů, jejich provoz na maximální výkon a nejkratší dobu provozu přídavných kotlů.

   Standard pro nekondenzační kotle. Je to dáno tím, že u nekondenzačních kotlů dochází k mírnému poklesu účinnosti při provozu na sníženou modulaci.
    

2. Zapnout později, vypnout později.
   Zapínání dalších kotlů co nejpozději, ale i vypínání co nejpozději. Používá se, pokud je potřeba zajistit minimální počet operací pro zapnutí hořáků kotle.
    

3. Zapnout dříve, vypnout později.
   Zapínání přídavných kotlů co nejdříve při zvýšení potřeby tepla a vypínání co nejpozději při poklesu potřeby tepla.

Právě tato strategie regulace se používá u moderních kondenzačních kotlů. Každý jednotlivý kotel přitom pracuje s minimální modulací, která zajišťuje potřebu tepla. Počet provozovaných kotlů je maximální. V důsledku toho získáme maximální účinnost kaskádové instalace s nejrovnoměrnějším vyčerpáním zdroje kotle.
 

Sériové zapojení kotlů pro a proti

Pokud jsou dva nebo více kotlů zapojeny do série, budou pracovat stejným způsobem jako hlavní kotle zapojené do kaskády. První kotel bude vodu ohřívat, druhý kotel ohřívat.

V tomto případě je první věcí, kterou musíte udělat, je postavit kotel na pro vás nejlevnější druh paliva. Může to být kotel na dřevo, uhlí nebo odpadní olej. A za ním může kaskádovitě stát jakýkoli záložní kotel – i dieselový, dokonce i peletový.

Hlavní výhody paralelního zapojení kotlů:

• V případě práce jako první budou tepelné výměníky druhého kotle hrát roli jakéhosi hydraulického separátoru, změkčujícího dopad na celý topný systém.
• Druhý záložní kotel lze zapnout pro ohřev vody v topném systému v nejchladnějších dnech.

Nevýhody při použití paralelního způsobu připojení záložních generátorů tepla v kotelně:

Delší cesta vody systémem s větším počtem zákrutů ve spojích a armaturách.

Přirozeně není možné přímo pustit průtok z jednoho kotle do vstupu druhého kotle. V tomto případě nebudete moci v případě potřeby odpojit ani první, ani druhý kotel.

I když z hlediska koordinovaného ohřevu kotlové vody bude právě tento způsob nejúčinnější. Lze jej realizovat instalací obtokových smyček pro každý kotel.

Hlavní výhody použití kaskád kotlů

Většinu z níže uvedených výhod lze připsat nejen kondenzačním kotlům, ale budeme samostatně věnovat pozornost tomu, co konkrétně odlišuje tento typ zařízení v rámci příslušného tématu

Zvýšení celkového rozsahu modulace výkonu

Jak bylo uvedeno výše, hlavním důvodem pro instalaci několika kotlů do kaskády je zvýšení maximální kapacity kotelny při současném omezení výkonu jedné jednotky.Z tohoto pohledu jsou jakékoliv kotle, dalo by se říci, v rovnocenném postavení.

Zároveň bychom neměli zapomínat, že na moderní topné systémy jsou kladeny zvýšené požadavky z hlediska energetické účinnosti. A jednou z hlavních zásad při zajišťování tohoto principu je zajistit, aby se aktuální výkon generátorů tepla rovnal potřebám systému, nic víc a nic méně. Podle toho také hraje důležitou roli spodní mez modulace výkonu kotle. Použití kaskády pomáhá výrazně snížit tuto hranici. Je také třeba si uvědomit, že ve středních zeměpisných šířkách většinu roku není potřeba tepla větší než 30–40 % maxima.

Při použití identických generátorů tepla v kaskádě se spodní hranice výkonu určí jednoduše vydělením minimálního výkonu jednotlivého kotle jejich počtem. A zde je dobře vidět, v jakém příznivém světle se kondenzační kotle objevují. Minimální modulace u nejmodernějších nástěnných kotlů je přibližně 15 %. Při použití například čtyř takových kotlů tedy získáme celkový rozsah plynulé modulace 4-100 %. Navíc na rozdíl od tradičních kotlů se účinnost kondenzačních kotlů zvyšuje až s poklesem modulace.
 

Zajištění vysoké úrovně poruchové odolnosti kotelny

Poměrně zřejmá výhoda. Čím více kotlů v kaskádě se používá, tím menší je pokles celkového výkonu při poruše jednotlivého zdroje tepla a při jeho údržbě.
 

Snadná instalace a údržba zařízení

Bez ohledu na celkovou kapacitu kotelny se často setkáváme s prostorovými omezeními jak při návrhu, tak při instalaci.
 

	Použití kaskády více kotlů umožňuje z pohledu projektanta flexibilnější využití dostupného prostoru, zejména při použití nástěnných kotlů. Pro většinu sérií průmyslových nástěnných kotlů existují hotová hydraulická řešení pro organizování kaskád.
	Nejmodernější stojací kondenzační kotle poskytují také možnost kompaktní instalace a pohodlné hydraulické potrubí.

Pohodlí pro montážní a servisní organizace spočívá ve snadném dodání samostatného kotle na místo přímé instalace v jakékoli fázi. To platí zejména pro střešní kotle, kde v případě nutnosti výměny generátoru tepla (i když krajně nepravděpodobné) může hrát zásadní roli jeho lehkost a kompaktnost. V této souvislosti nezapomeňte na předchozí odstavec této části.
 

Možnost postupného navyšování výkonu kotle

V poslední době se stále více využívá možnost rozložení investic do různých fází výstavby.

Kaskádová řešení umožňují postupně přidávat kapacitu do stávajícího systému. Hydraulická část by samozřejmě měla umožňovat takové rozšíření.
 

Článek: Kaskádová řešení pro podlahové kotle HL

Předpoklady pro modulovanou kaskádu

Při návrhu „modulovaného“ kaskádového systému musí být splněny tři důležité podmínky.

Za prvé,
připojení vedení a regulátory musí být provedeny tak, aby bylo možné nezávislé nastavení cirkulace průtoku každým kotlem. Neprovozním kotlem nesmí cirkulovat voda, jinak dojde k odvodu tepla topného média přes výměník nebo plášť kotle.

To platí i pro jednoduchý kaskádový systém. Nezávislého nastavení průtoku teplonosného média je dosaženo vybavením každého kotle samostatným oběhovým čerpadlem.Při paralelní instalaci oběhových čerpadel by měly být instalovány zpětné ventily, aby se zabránilo zpětnému toku chladicí kapaliny přes nečinné kotle za čerpadly.

Přívod chladiva do každého kotle pomocí jednotlivých oběhových čerpadel umožňuje zvýšit tlak ve výměníku tepla v provozu kotle, aby nedocházelo ke kavitaci a explozivnímu odpařování.

Za druhé,
Připojení přívodu a zpátečky pro každý kotel musí být provedeno paralelně (zejména při použití kondenzačních kotlů).

To umožňuje udržovat stejnou teplotu vody na vstupu do každého kotle a v případě potřeby vyloučit proudění chladicí kapaliny mezi okruhy. Nízká teplota chladicí kapaliny přiváděné do kotle přispívá ke kondenzaci vodní pára z produktů spalování a zlepšit efektivitu systému. Některé kaskádové regulátory pro kotle s modulačními hořáky jsou vybaveny funkcí „časového zpoždění“, to znamená, že jsou schopny zapnout oběhové čerpadlo určitého kotle krátce před zapnutím hořáku.

Navíc dokážou nechat čerpadla v chodu ještě nějakou dobu po vypnutí hořáku.

První zajišťuje ohřev tepelného výměníku kotle teplonosným nosičem tepla systému, který zabraňuje tepelnému šoku v důsledku výrazného rozdílu teplot (a kondenzace spalin u klasických kotlů) při zapálení hořáku. Druhým je využití zbytkového tepla výměníku tepla a jeho neodvádění ventilačním systémem po ukončení provozu kotle.

a za třetí,
Je velmi důležité, aby oběhová čerpadla zajišťovala dostatečný průtok chladicí kapaliny provozními kotli, bez ohledu na průtok otopnou soustavou. Přirozeným řešením tohoto problému je použití nízkotlakého hydraulického separátoru