Способ наладки систем водяного отопления
METHOD FOR SETTING UP WATER HEATING SYSTEMS

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах водяного отопления жилых, общественных и промышленных зданий при зависимой и независимой схемах присоединения к тепловой сети, или когда котельная служит для отопления группы потребителей.
Основным требованием, которое предъявляется к системам отопления в период их эксплуатации - это поддержание требуемой температуры воздуха в отапливаемых помещениях. Для того чтобы выполнить это требование, система отопления должна быть налажена.
Наладка системы отопления включает: обеспечение расчетного расхода теплоносителя (воды) на систему в целом и по отдельным ее элементам, а также обеспечение расчетных температур воздуха в помещениях. При этом степень соответствия фактического расхода воды расчетному определяют температурным перепадом теплоносителя в системе и в отопительном приборе, см. стр. 25-26 в книге «Рекомендации по испытанию и наладке систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха». Центральное бюро научно-технической информации. Москва, 1989 г., с. 14. Такой способ определения расхода теплоносителя не всегда дает достоверные результаты и поэтому не обеспечивает надежной работы системы отопления после проведения наладки.
Необходимым условием наладки систем является обеспечение на индивидуальном тепловом пункте (ИТП) расчетных теплового и гидравлического режимов, т.е. на ИТП системы отопления необходимо обеспечить расчетные параметры теплоносителя по расходам, давлениям и температурам.
Известен способ наладки системы теплоснабжения путем проектного распределения теплоносителя по системам теплопотребления за счет установки расчетных дроссельных диафрагм у каждого теплопотребляющего элемента системы теплопотребления. См., например, стр. 206-212 в книге: авторы: И.В. Манюк, Я.И. Каплинский и др. «Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей». Справочник. М.: Стройиздат, 1988 г., 432 с.
Недостатки указанного способа: этот способ не обеспечивает оптимальной подачи теплоносителя потребителям, т.к. расход теплоносителя определяют по тепловым нагрузкам, которые, в свою очередь, вычисляют по укрупненным измерителям, т.е. не достаточно точно. Известный способ принят за аналог.
2
По авторскому свидетельству № 729418 М. Кл. F24D 17/00 известен другой способ наладки водяных систем теплоснабжения, который предусматривает изменение гидравлической проводимости в подающем и обратном трубопроводах и дополнительно рассчитывают гидравлическую устойчивость тепловой сети, при этом определяют места расположения распределительных узлов, в которых гидравлическая устойчивость меньше 20-70%, и путем изменения гидравлической проводимости осуществляют стабилизацию разности давлений между подающим и обратным трубопроводами.
Недостатки известного способа. Для реализации такого способа требуются значительные затраты, т.к. распределительные узлы состоят из дорогостоящего оборудования, которое необходимо еще и обслуживать. Кроме того, в каждом ответвлении устанавливается свой гидравлический режим, а это усложняет эксплуатацию системы.
Изобретение направлено на обеспечение оптимальной подачи теплоносителя потребителям и сокращение трудоемких операций при проведении наладочных работ.
Это достигается тем, что в способе наладки системы водяного отопления сначала выбирают места размещения датчиков, обеспечивающих передачу данных, используемых для измерения фактического расхода теплоносителя с расчетными параметрами, затем устанавливают дополнительные устройства, обеспечивающие подачу в систему отопления расчетного расхода теплоносителя с расчетными параметрами, а в узлах присоединения отопительных стояков к магистралям дополнительно установлен кран, а изменением гидравлического сопротивления указанным краном в отопительных стояках осуществляют стабилизацию давлений между подающим и обратным трубопроводами системы отопления.
На фиг. 1 показано устройство и способ наладки работы индивидуального теплового пункта а также устройство и способ наладки работы системы отопления; на фиг. 1 изображена только часть одного стояка вертикальной однотрубной системы отопления с нижней разводкой магистралей.
На фиг. 2 показана схема измерения расходов теплоносителя при помощи ультразвукового расходомера.
Осуществление указанного способа наладки системы отопления проводится в индивидуальном тепловом пункте (ИТП) и непосредственно в системе отопления на каждом стояке и при необходимости и у каждого отопительного прибора.
Рассмотрим вначале наладку, осуществляемую в индивидуальном тепловом пункте.
Способ наладки системы водяного отопления осуществляется следующим образом.
1
2
1
2
3
3
Сетевая вода (см. фиг. 1) в количестве G из подающей магистрали 1 тепловой сети проходит задвижку 2 и грязевик 3, предназначенный для предварительной очистки сетевой воды, и поступает в водоструйный элеватор 4, в который одновременно по трубопроводу 5 поступает вода в количестве G из обратной магистрали 6 теплового пункта; в результате смешения в элеваторе двух потоков G и G, образуется суммарный поток в количестве G, кг/ч, а температура воды в указанном суммарном потоке равна расчетной температуре T11, °С, (это может быть 95°С или 105°С и др.) для системы отопления. Суммарный поток теплоносителя в количестве G, кг/ч, проходит по трубе 7 и задвижку 8, затем поступает в подающую магистраль 9 системы отопления (температура теплоносителя Т11, °С). Из подающей магистрали 9 вода поступает в подъемную часть 10 стояка системы отопления; вода проходит запорный кран 11 для отключения подъемной части стояка, кран для регулирования расхода воды в стояке 12; к подъемной части стояка присоединен кран 13 со штуцером для спуска воды. Затем теплоноситель (вода) движется вверх, затекая в отопительные приборы 14, 15 и 16, проходит по горизонтальной 17 части стояка и поступает в опускную 18 часть стояка, затем проходит запорный кран 19 (кран для отключения опускной части стояка) и поступает в обратную магистраль 20 системы отопления; температура воды равна Т21. Далее вода, пройдя задвижку 21, грязевик 22, задвижку 23 поступает в обратную магистраль 24 тепловой сети. На опускной части стояка установлен кран 25 для спуска воды. Для измерения расхода воды указаны места установки накладных датчиков: 26, 27, 28 и 29.
Предлагаемый способ наладки систем водяного отопления включает измерение фактического расхода воды (теплоносителя) в трех местах в ИТП и в каждом стояке системы отопления. Измерение фактических расходов воды (теплоносителя) необходимо проводить без нарушения целостности трубопроводов, например, при помощи ультразвуковых расходомеров неинвазивным прямым методом. Принцип измерения расхода указанным методом представлен в «Руководство по эксплуатации ультразвукового расходомера Streamlux SLS-720» (www.streamlux.ru).
Места установки ультразвуковых датчиков показаны на фиг. 1. На фиг. 2 показана схема измерения скорости движения воды в трубопроводе по времени прохождения ультразвука.
На трубопроводе 1 (см. фиг. 2) для подачи теплоносителя (воды) в систему отопления установлены два накладных датчика: датчик 2, установленный вниз по потоку и датчик 3, установленный вверх по потоку; указанные датчики устанавливаются с соблюдением определенных правил (здесь правила не приведены). Датчики 2 и 3 прикреплены к трубопроводу при помощи хомутов 4 и 5. Преобразователь 6 установлен на некотором расстоянии и закрепляется, например, на стене здания. Преобразователь 6 соединяется с датчиком 3 кабелем (проводом) 7, а датчик 2 - кабелем (проводом) 8. Накладные ультразвуковые датчики устанавливаются снаружи на трубопроводе, на некотором расстоянии L друг от друга и работают одновременно как ультразвуковой передатчик и как ультразвуковой приемник.
Измерение скорости движения воды в трубопроводе осуществляется следующим образом.
При включении ультразвукового расходомера накладной датчик 2 передает частотно-модульный всплеск звуковой энергии, а датчик 3 принимает указанный всплеск звуковой энергии; время прохождения указанного всплеска от датчика 2 до датчика 3 фиксируется преобразователем 6.
После этого ультразвуковой накладной датчик 3 передает частотно-модульный всплеск звуковой энергии, а датчик 2 принимает указанный всплеск звуковой энергии; время прохождения указанного сигнала (всплеска) определяется преобразователем 6.
Разница в измерении времени прохождения сигнала (от датчика 2 до датчика 3 и от датчика 3 до датчика 2) прямо и точно определяет скорость движения воды в трубопроводе; скорость движения воды вычисляется по нижеприведенной формуле (см. «Руководство по эксплуатации ультразвукового расходомера Streamlux SLS-720», www.streamlux.ru):
где Θ - угол между траекторией звукового сигнала и направлением движения потока;
М - количество прохождений звукового сигнала через поток;
up
T - время прохождения звукового пучка от датчика, установленного вверх по потоку, до датчика, установленного вниз по потоку;
down
T - время прохождения звукового пучка от датчика, установленного вниз по потоку, до датчика, установленного вверх по потоку;
up
down
ΔT=T - T.
1
2
3
По приведенной методике измеряют фактические расходы воды в элементах ИТП, т.е. G, G и G и фактические расходы в каждом стояке системы отопления и при необходимости в каждом отопительном приборе.
Задвижки 2, 8, 21 и 23 предназначены для отключения индивидуального теплового пункта (ИТП) и системы отопления и не предназначены для регулирования расхода теплоносителя (воды).
1
1
3
Наладку системы отопления целесообразно начинать с измерения расхода сетевой воды G, поступающей в индивидуальный тепловой пункт (ИТП) из тепловой сети. До начала расположения накладных датчиков на места 26, 27 и 28 (см. фиг. 1) необходимо установить дополнительные устройства для регулирования (изменения) количества сетевой воды G, поступающей в водоструйный элеватор 4 и воды G, поступающей в систему отопления. Такими устройствами могут быть: регулятор расхода, задвижка, заслонка и т.п. На фиг. 1 такими устройствами (для простоты изложения) показана задвижка 30, установленная перед элеватором 4, и задвижка 31, установленная после элеватора 4. Наладку проводят следующим образом: система отопления включена, сетевая вода из тепловой сети проходит задвижку 2, грязевик 3, задвижку 30 и поступает в элеватор 4 и проходит дальше в систему отопления (в стояк); после этого устанавливают датчики в месте 26 (см. фиг. 1) и проводят необходимое количество измерений фактического расхода сетевой воды . Если фактический расход  больше проектного расхода, то маховик задвижки 30 вращают по часовой стрелке на несколько оборотов, т.е. прикрывают (уменьшают живое сечение задвижки).
После этого вновь проводят измерение . Измерения заканчивают, если фактический (замеренный) расход равен проектному, в кг/ч.
Если измеренный расход  оказался меньше проектного, то маховик задвижки 30 вращают против часовой стрелки, т.е. задвижку открывают, увеличивают площадь живого сечения задвижки 30 и расход сетевой воды увеличивается.
Измерения заканчивают, если фактический (замеренный) расход  равен проектному расходу.
2
2
2
Аналогично проводят измерения подмешиваемой в элеватор воды G. Датчики устанавливают в месте 27. Если фактический расход подмешиваемой воды G равен проектному, то измерения заканчивают. Если же фактический расход G не равен проектному, то выясняют причину и ее устраняют; в первую очередь выполняют проверочный расчет водоструйного элеватора и уточняют диаметр сопла и номер элеватора.
В случае необходимости изменяют диаметр сопла (увеличивают или уменьшают; например, если расход подмешиваемой воды больше, чем требуется, то можно уменьшить диаметр трубопровода 5, т.е. увеличить сопротивление, а если расход подмешиваемой воды меньше, чем требуется, то следует увеличить диаметр трубопровода 5, тем самым уменьшить гидравлические потери, а при уменьшении гидравлических потерь, расход подмешиваемой воды увеличивается.
Измерения расхода подмешиваемой воды  заканчиваются, когда фактический (замеренный) расход равен проектному расходу воды.
Для измерения расхода воды , выходящей из элеватора 4, используют переносные датчики, которые установлены после элеватора (см. позиции 28, фиг. 1), а измерения проводят аналогично выше представленному.
1
2
3
Если фактические расходы G, G и G равны проектным расходам, то приступают к наладке системы отопления, т.е. измеряют расходы воды в каждом стояке и в случае необходимости осуществляют измерения расхода воды, проходящей через отопительные приборы.
На фиг. 1 представлена схема одного отопительного стояка системы отопления, в том числе узел присоединения подъемной части стояка к подающей 9 магистрали системы отопления с нижней разводкой и узел присоединения опускной части этого стояка к обратной магистрали 20 системы отопления. Место установки накладного датчика 29 (см. фиг. 1) для измерения расхода воды в стояке показано на опускной части стояка.
Измерение фактического расхода  кг/ч, теплоносителя в стояках осуществляют аналогично выше представленному. Накладные датчики могут быть установлены на подъемной или опускной части стояка.
После определения расхода воды (теплоносителя) в стояке, фактический расход  кг/ч, сравнивают с проектным, , кг/ч; если расход  кг/ч, равен расходу проектному, , кг/ч, то осуществляют замеры в других стояках. Если  больше, чем , то кран 12 (см. фиг. 1) прикрывают, т.е. в кране 12 уменьшают площадь проходного (живого сечения) и вновь измеряют расход. Измерение расхода считается законченным, если выполняется условие , т.е. фактический расход равен проектному.
3
Если расход воды в стояке меньше проектного, то выясняют причину и ее устраняют. Например, общий расход воды в системе отопления G, кг/ч, равен проектному, но в некоторых стояках расход может быть больше проектного, а в некоторых - меньше. В этом случае целесообразно установить проектный расход во всех стояках, а после этого повторно замерить расходы воды во всех стояках, т.е. окончательно определить расход и температуру воды, поступающей в каждый стояк.
При необходимости следует измерить фактический расход теплоносителя (воды), проходящей через отопительный прибор; накладные датчики устанавливают на любой подводке к отопительному прибору. На фиг. 1 не показано. Расход воды, проходящей через отопительный прибор, определяют аналогично рассмотренному. Если фактический расход больше проектного, то кран, установленный у отопительного прибора, прикрывают. И наоборот, если фактический расход меньше расчетного, то кран открывают на большую величину. Измерение расхода считается законченным, если фактический расход равен проектному расходу.
Одновременно с измерением расхода воды в стояке измеряют и температуру воды, проходящей по стояку. Измерение температуры воды осуществляют тем же расходомером или используют другой известный электронный прибор (на фиг. 1 не показан). Измеренную температуру воды в стояке сравнивают с расчетной и в случае необходимости принимают соответствующее решение, т.е. устанавливают причину, если температура значительно меньше или больше расчетной.
Предложенный способ наладки систем водяного отопления является универсальным. С его помощью можно осуществлять наладку любых систем водяного отопления: двухтрубных и однотрубных, вертикальных и горизонтальных, автоматизированных и не автоматизированных и поквартирных.
Предложенный способ даст хорошие результаты, т.к. при известном фактическом расходе теплоносителя и измеренных (фактических) температурах теплоносителя, возможно установить количество поданного тепла в систему отопления или в тот или иной стояк или отопительный прибор. На основании полученных результатов можно точно и быстро выявить причину неудовлетворительной работы системы отопления и оценить качество ее работы. При данном способе наладки систем отопления не требуется проведения трудоемких и не очень точных расчетов по определению потерь давления или величины проводимости отдельных участков или системы отопления в целом с целью определения расхода теплоносителя косвенным путем.