Зависимая схема не требует использования дорогого тепломеханического оборудования. Главным ее элементом является насос, который необходим при автоматизации узла, а также при применении радиаторных терморегуляторов в системе отопления. Гидроэлеватор в качестве побудителя циркуляции не рассматривается как устройство, создающее недостаточные напоры и не поддающееся автоматизации.

Насос рекомендуется устанавливать в контуре системы отопления на подающем или обратном трубопроводе. Он подбирается на расчетный расход теплоносителя в системе отопления и при напоре, соответствующем суммарным потерям давления в ней с запасом в 10 %.

Автоматизация зависимо присоединенной к тепловой сети системы отопления осуществляется с помощью электронных регуляторов температуры (погодных компенсаторов).

2.2.1 Расчет тепловых нагрузок здания для выбора технологического оборудования отопительного теплового пункта

В настоящем дипломном проекте в качестве отапливаемого здания рассматривается пятиэтажное жилое здание с габаритными размерами 10х60х15 м. Поскольку отапливаемое здание является жилым, помимо нагрузки отопления в нем имеется нагрузка горячего водоснабжения. Количество жильцов равно 350 человек. Для выбора технологического оборудования отопительного теплового пункта необходимо вычислить расчетные расходы теплоты на отопление, а также среднечасовой расчетный и максимально часовой расходы теплоты на горячее водоснабжение, суммарную тепловую мощность систем отопления и ГВС.

По СНиП 2.04.07-86 наименьшей температурой воды в подающем трубопроводе для закрытых систем теплоснабжения, необходимым для подогрева воды, поступающей в системы горячего теплоснабжения потребителей должно быть не менее 70 °С, в нашем случае температура равна 95 °С.

Тепловые нагрузки принимают по проектным данным, если в результате обследования установлено соответствие проектам систем отопления и горячего водоснабжения. При отсутствии проектов или их несоответствии фактическим данным тепловые нагрузки для жилых зданий - по удельным характеристикам [5].

Расчетные расходы теплоты (Гкал/ч) на отопление жилых зданий определяют по укрупненным показателям:

, Гкал/ч, (2.4)

где q - удельная отопительная характеристика здания при t_н.р= минус 30 ⁰С,

кал/(м³*ч*⁰С), q = 0,40 ккал/(м³*ч*⁰С);

- поправочный коэффициент, учитывающий климатические условия и применяемый в случаях, когда расчетная температура наружного воздуха отличается от 30 ⁰С, = 0,95;

V - объем здания по наружному обмеру, м³, V = 10*60*15 = 9000м³;

t_в - расчетная температура внутри здания, ⁰С, t_в = 20 ⁰С;

t_н.р - расчетная температура наружного воздуха, ⁰С, t_н.р = минус 33 ⁰С;

Q_от = 0,95Ч0,40Ч9000Ч(20-(-33)) Ч10^-6=0,18126 Гкал/ч = 210.03 кВт.

Расход воды на отопление рассчитывается по формуле:

 , (2.5)

где -расход на отопление, ;

-тепловая нагрузка на отопление, Гкал/ч;

-температура в падающем и обратном трубопроводах, ⁰С

(95 - 70 ⁰С соответственно).

.

Расходы теплоты системы горячего водоснабжения

Расход горячей воды среднечасовой за сутки наибольшего потребления определяется по формуле:

, (2.6)

где N - число потребителей равно 350 человек;

A - норма расхода горячей воды на одного потребителя, 120л;

G^ср_г - среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м³/ч;

10^-3 - коэффициент перевода расхода воды из л/ч в м³/ч.

Максимально часовой расход горячей воды:

, (2.7)

где G^ср_г - среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м³/ч;

G^макс_г - максимально часовой расход воды на горячее водоснабжение, м³/ч;

к - коэффициент часовой неравномерности (при N=350, к=3,55).

Среднечасовой расход горячей воды:

, (2.8)

где -температура холодной воды, 5 ⁰С;

-температура горячей воды для закрытых, 55 ⁰С.

Среднечасовой расчетный и максимально часовой расходы теплоты на горячее водоснабжение (Гкал/ч) определяют по формулам:

, (2.9)

Q_г^cp = 1.75 х 50 х 0.001 = 0.0875 Гкал/ч = 101,5 кВт,

, (2.10)

Q_г^макс = 6,2125 * 50 * 0,001 = 0,310625 Гкал/ч = 360,325 кВт,

где 55 - принятая температура горячей воды;

-температура холодной воды, 5 ⁰С;

G^ср_г - среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м³/ч;

G_г^макс- максимально часовой расход горячей воды, м³/ч.

Суммарный расход теплоты на системы отопление и горячего водоснабжения жилого здания можем рассчитать по формуле:

, (2.11)

где Q - суммарный расход теплоты на отопление и ГВС, Гкал/ч;

Q_от^ср - расход теплоты на отопление, Гкал/ч;

Q_г^макс - расход теплоты на горячее водоснабжение, Гкал/ч.

2.2.2 Выбор технологического оборудования автоматизированного теплового пункта

2.2.2.1 Выбор регулятора перепада давления для систем отопления и горячего водоснабжения

Автоматические регуляторы перепада давления - устройства, стабилизирующие располагаемое давление регулируемого участка на заданном уровне. Регуляторы перепада давления имеют многообразное конструктивное исполнение, позволяющее применять их для любых проектных решений по стабилизации давления теплоносителя. Они могут быть с внутренней или наружной резьбой, с фланцами, с приварными патрубками. Каковы бы ни были конструктивные отличия регуляторов перепада давления все они основаны на одном принципе работы - начальном уравновешивании давления пружины настройки 10 и давления теплоносителя, передаваемого через гибкую диафрагму (мембрану) 7 (рисунок 2.6).

Диафрагма - измерительный элемент. Она воспринимает импульсы давления с обеих сторон и сопоставляет их разницу с заданной величиной, устанавливаемой посредством соответствующего сжатия пружины рукояткой настройки 9. Каждому числу оборотов рукоятки настройки соответствует автоматически поддерживаемый перепад давления. При наличии рассогласования образующаяся активация диафрагмы передается на шток 5 и перемещает затвор клапана 2 относительно регулирующего отверстия. Импульс давления попадает в подмембранное и надмембранное пространство, образуемое крышками 6 и 8, через перепускное отверстие 12 и штуцер 11.

Выбор регулятора осуществляют по его максимальной пропускной способности. Следует стремиться к тому, чтобы требуемая пропускная способность регулятора была ниже максимальной пропускной способности, но не более чем на 70 %. Требуемый автоматически поддерживаемый перепад давления, либо автоматически поддерживаемое давление регулятором должно находиться примерно в середине регулируемого им диапазона. Установку регулятора на требуемый перепад давления, либо на давление осуществляют соответствующим поворотом гайки настройки.

Исходной величиной для выбора перепада давлений на регулирующих клапанах теплового пункта является перепад давлений в трубопроводах тепловой сети на вводе в здание (на узле ввода теплового пункта) ДРс. В соответствии с требованиями нормативных документов этот перепад должен быть не менее 1,5 бар. Обычно перепад давлений на вводе в здание принимается по официальным данным теплоснабжающей организации с запасом 10 % (0,9ДРс) [8].

Регулятор перепада давления для систем отопления и горячего водоснабжения выбирается программой «Danfoss SAC Selector» версии 1.1 (http://ru.heating.danfoss.com). В память программы вводятся исходные данные, приведенные в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные для выбора регулятора перепада давления для контуров отопления и горячего водоснабжения

Технические параметры	Значения
Область применения	Вода/ Гликолевые растворы
Основная функция	Давление/ Перепад давлений
Функция регулятора	Регулятор перепада давлений
Среда	Вода
Температура подаваемого теплоносителя, °C	95
Температура возвращаемого теплоносителя, °C	70
Тепловая мощность нагрузки, кВт	571
Вычисления риска кавитации	Нет
dP на клапане, бар	0,4
Величина расхода, м3/ч	19,64
величина kv, м3/ч	31,05
Давление/ перепад давления, бар	0,9

Машинные результаты программы приведены в таблицах 2.2 и 2.3.

Таблица 2.2 - Технические характеристики клапана регулятора перепада давления для контуров отопления и ГВС

Параметры клапана	Значения
Тип	VFG2
dP клапана, бар	0.38
Условный проход, мм	50
Максимальная пропускная способность, м3/ч	32
Рабочее давление, бар	16
Параметры клапана	Значения
Место установки	Любое место
Среда	Циркуляционная вода
Альтернативная среда 1	30% гликолевый раствор
Тмин, оС	2
Тмакс, оС	200
Количество ходов	два
Позиция шпинделя	Нормально открытый
Тип присоединения	Фланцевый
Материал клапана	GG-25
Макс. устанавливаемый перепад давлений, бар	16
Ход штока, мм	12
Характеристика регулирования	Линейная
Фактор кавитации	0,5
Протечка (макс)	Макс. 0,05 % kvs
Разгруженный по давлению	Да
Внешний вид

Таблица 2.3 - Информация о приводе регулятора перепада давления

Технические параметры привода	Значения
Тип	AFPA
Место установка	На байпасе
Среда	Циркуляционная вода
Альтернативная среда	30% гликолевый раствор
Тмин, оС	2
Тмакс, оС	150
Материал	Сталь, материал № 1,0338, оцинкованная с покрытием
Функция	Разгруженный регулятор перепада давления
Настройка	Изменяемая
Мин. допустимый перепад давления, бар	0,5
Макс. допустимый перепад давления, бар	2,5
Максимальное рабочее давления, бар	16
Технические параметры привода	Значения
Внешний вид

2.2.2.2 Выбор регулирующих клапанов и исполнительных механизмов

Регулирующие клапаны с электроприводами применяются в качестве исполнительных механизмов систем регулирования температуры. Управляющими устройствами для клапанов могут быть специализированные электронные регуляторы температуры серии ECL или регуляторы глобальной системы диспетчеризации.

Клапаны различаются следующими параметрами:

по количеству регулируемых потоков -- проходные (двухходовые) (VS2, VM2, VB2, VF2, VFS2, VFG2), трехходовые (VMV, VRG3, VF3, VFG33, HRE3, HFE3) и четырехходовые (HRE4, HFE4);

по принципу действия -- поворотные серии HRE и HFE и седельные -- все остальные. По сравнению с поворотными седельные клапаны обеспечивают более качественное регулирование и меньшую протечку в закрытом состоянии, а также способны работать при высоких параметрах регулируемой среды и перепадах давлений.

Седельные клапаны бывают нажимного действия (нормально открытые, например, типа VMV, VM2, VFG2 или VB2) и возвратно-поступательного (например, типа VF2, VF3,VRG3).

Электропривод - исполнительный механизм, воспринимающий командный сигнал от электронного регулятора и преобразующий его в воздействие на регулирующий клапан. Он представляет собой электромотор, вращение которого через передаточный механизм преобразуется в поступательное движение, передаваемое на шток регулирующего клапана. Между количеством оборотов двигателя и ходом штока клапана создана четкая взаимосвязь, позволяющая устанавливать необходимую пропускную способность регулирующего клапана адекватно изменениям регулируемого объекта.

Объекты регулирования могут иметь различную инерционность, поэтому для них применяют приводы с соответствующей скоростью перемещения штока. По скорости действия различают быстрые и медленные электроприводы: у быстрых - время перемещения штока регулирующего клапана на 1 мм до 3 с; у медленных - свыше 14 с. В соответствии с этим выбирают область применения электроприводов. Например, быстрые - для систем горячего водоснабжения со скоростным теплообменником, а медленные - для инерционных систем, таких как системы отопления и горячего водоснабжения с емкостными бойлерами.

При выборе электропривода следует обращать внимание на развиваемое им усилие, т. е. противодействие давлению теплоносителя, передаваемого через шток клапана на двигатель. Для клапана с неразгруженным по давлению затвором максимально допустимое усилие на привод указано в техническом описании к клапану и является функцией перепада давления на клапане и условного диаметра клапана. По этим значениям необходимо осуществлять проверку работоспособности клапана. Если перепад давления теплоносителя при закрытом клапане не превышает допустимого усилия на электропривод, значит, эти элементы совместимы. Если нет, то следует перед клапаном снизить давление регулятором перепада давления, либо заменить клапан на разгруженный по давлению. У такого клапана конструктивно минимизировано влияние давления теплоносителя на затвор и, следовательно, на электропривод. Максимально допустимое усилие на его штоке не зависит ни от перепада давления теплоносителя, ни от типоразмера.

По управляющему сигналу электроприводы классифицированы: на AME и AMV. Положение штока клапана с приводом AME зависит от значения управляемого сигнала - силы тока, либо напряжения. Положение штока клапана с приводом AMV зависит от так называемого трехпозиционного сигнала. При этом за счет длительности и полярности управляющего сигнала шток клапана может занимать любое промежуточное положение.

Регулирующие клапаны с исполнительными механизмами для систем отопления и горячего водоснабжения выбираются программой подбора клапанов компании «Danfoss» версии 1.2, который находится на сайте: http://ru.heating.danfoss.com. Для выбора регулирующего клапана с исполнительным механизмом (электроприводом) для контуров отопления и ГВС необходимо ввести в память программы подбора клапанов исходные данные, приведенные в таблице 2.4. Технические характеристики выбранных регулирующих клапанов и приводов для контуров отопления и горячего водоснабжения приведены соответственно в таблицы 2.5 и 2.6.

Таблица 2.4 - Исходные данные для выбора регулирующих клапанов и исполнительных механизмов для контура отопления и ГВС

Параметры настройки	Значения
	для отопление	для ГВС
Область применения	Отопление и холодоснабжение
Ограничение расхода	нет
Среда	Вода
Температура подаваемого теплоносителя, °C	95
Температура возвращаемого теплоносителя, °C	70
Тепловая мощность нагрузки, кВт	210,21	360,65
dP на клапане, бар	0,102
Доля потерь давления на клапане Va	0,5
Параметры настройки	Значения
	для отопление	для ГВС
Располагаемый напор dP, бар	0,204
Потеря давления в системе, бар	0,102
Величина расхода, л/с	2,01	3,45
величина kv, м3/ч	22,86	39,22

Таблица 2.5 - Технические характеристики регулирующих клапанов для систем отопления и горячего водоснабжения

Технические параметры клапана	Значения
Вид тепловой нагрузки	система отопления	система ГВС
Тип	VF 2
dP клапана, бар	0,0852	0.0962245
Доля потерь давления на клапане	0,42	0,48
Условный проход, мм	40	50
Максимальная пропускная способность, м3/ч	25	40
Макс. рабочее давление, бар	16
Среда	циркуляционная вода
Альтернативная среда 1	50% гликолевый раствор
Тмин, °C	минус 10
Тмакс, °C	130
Количество ходов	двухходовой
Позиция шпинделя	Нет
Тип присоединения	фланцевый
Материал клапана	серый чугун EN-GJL-250 (GG-25)
Ход штока, мм	15
Характеристика регулирования	логарифмическая
Фактор кавитации	0,5
Относительный диапазон регулирования	Min. 100:1
Протечка (макс.)	макс. 0,05 % kvs
Разгруженный по давлению	нет
Примечание	максимальное рабочее давление для воды 16 бар при 120 °C
Технические параметры клапана	Значения
Вид тепловой нагрузки	система отопления	система ГВС
Внешний вид

Таблица 2.6 - Информация о электроприводах к регулирующим клапанам контуров отопления и ГВС

Технические параметры электропривода	Численные значения
Вид тепловой нагрузки	Система отопления	Система ГВС
Тип	AMV 15	AMV 25
Время перемещения штока, с	165
dP макс, кПa	100	900
Функция безопасности	Нет
Напряжение, В	230
Частота, Гц	50
Потребляемая мощность, Вт	2,15
Класс защиты корпуса	54 IP
Управление сигналом	трехпозиционным
Развиваемое усилие, Н	500	1000
Макс. ход штока, мм	15
Время перемещения штока, с/мм	11
Время поворота на 90°, с	0
Функция безопасности	0
Ручное управление	Да
С опускной (возвратной) пружиной	Нет
С подъёмной пружиной	Нет
Скорость перемещения штока	нормальный
Тмин окр. среды, °C	0
Тмакс окр. среды, °C	55
Т мин хранения и транспортировки, °C	минус 40

Окончание таблицы 2.6

Технические параметры электропривода	Численные значения
Вид тепловой нагрузки	Система отопления	Система ГВС
Тмакс хранения и транспортировки, °C	70
Примечание	Не допускается установка под клапаном. Макс. температура среды 150°C (200°C с адаптером или при горизонтальной установке).
Внешний вид

2.2.2.3 Выбор теплообменника для системы горячего водоснабжения

Тепловые пункты могут оснащаться водоподогревателями на базе пластинчатых теплообменников фирмы «Danfoss», которые разработаны специально для систем централизованного теплоснабжения. Основой теплообменника являются профилированные тонколистовые пластины из нержавеющей стали различных размеров, которые собираются в пакеты в зависимости от индивидуальных теплотехнических, гидравлических и конструктивных требований к водоподогревателю. В зависимости от технологии изготовления теплообменники могут быть паяными или разборными

Паяные теплообменники бывают одноходовыми и двухходовыми, в которые вода поступает последовательно через две секции подогревателя, выполненного в едином блоке. Эти теплообменники компактны, надежны, легки, но не подлежат ремонту или модернизации. Очистка паяного теплообменника производится методом промывки специальным раствором с использованием установки BOY-C-30.

Разборные теплообменники изготавливаются, как правило, в одноходовом исполнении и позволяют видоизменять подогреватель (наращивать или уменьшать поверхность теплообмена), производить его ремонт (заменять пластины или прокладки), механически чистить пластины в процессе эксплуатации, однако они более громоздкие и дорогие.

Общепринятых рекомендаций по области применения неразборных или разборных пластинчатых теплообменников нет. Общим подходом является применение разборных конструкций при теплоносителе плохого качества. В то же время, неразборные теплообменники предпочтительнее для большинства случаев применения по экономическим показателям. Кроме того, они прочнее разборных теплообменников. К тому же большинство из них имеют меньший вес и размеры.

Теплообменник для системы горячего водоснабжения выбирается программой «Heat Exchanger Calculation Tool» производства фирмы «Danfoss». В программу вводится максимально часовая мощность системы горячего водоснабжения, расход горячей воды и температуры входящей и выходящей из теплообменника сетевой воды. Пользовательский интерфейс программы приведен на рисунке 2.7. Технические параметры выбранного теплообменника приведены в таблице 2.7. Габаритные размеры теплообменника показаны на рисунке 2.8.

Таблица 2.7 - Параметры теплообменника для системы ГВС

Технические параметры теплообменника	Значения
Тип теплообменника	XG 10-1 30
Мощность, КВт.	362,8
	первичная сторона	вторичная сторона
Расход, м3/ч	12,772	5,829
Входная температура,°C	95	5
Выходная температура, °C	70	58,9
Деств. обр. темп.	70
LMTD	49,1
Потери напора, бар	3,42	0,741
Скорость, м/с	6,1	2,8
Скорость, м/с	1,049	0,447
Число/Контур	14	15
Объем воды, л.	0,63	0,68
Технические параметры теплообменника	Значения
	первичная сторона	вторичная сторона
Максимально допустимое давление, бар	16
Максим. допустимая температура, 0С	150
Запас поверхности, %	0,00
Поверхность теплообмена, м2	0,60
Вес, кг	22,0

A - 76 мм. B - 158 мм. C - 65 мм. D - 235 мм. E - 188 мм. F - 460 мм. L_max - 500мм.

T₁₁ на входе греющего контура

T₁₂ на выходе греющего контура

T₂₁ на входе нагреваемого контура

T₂₂ на выходе нагреваемого контура

2.2.2.4 Выбор циркуляционных насосов для контуров отопления и горячего водоснабжения

Насос является основным элементом водяной инженерной системы здания. Его работа полностью взаимосвязана со всем оборудованием системы, в том числе и запорно-регулирующей арматурой. От их совместной работы зависит эффективность функционирования всей системы. Особенно это касается систем с переменным гидравлическим режимом, где регулирование расходом теплоносителя приводит к изменению гидравлических и электрических параметров насоса.

Подбирают насос по расчетному расходу и потерям давления в системе при частично закрытых терморегуляторах

Для системы отопления следует выбрать насос с расчетным расходом теплоносителя более 7,2524 м³/ч. и напором насоса больше 9 м. Допустимая температура перекачиваемой среды насоса до 100⁰С.

Параметры циркуляционного насоса Wilo TOP-S 30/10 EM достаточны для применения его в системе отопления. Внешний вид насоса Wilo TOP-S 30/10 EM показан на рисунке 2.9.

Циркуляционный насос с резьбовым соединением Wilo TOP-S 30/10 EM применяется в системах охлаждения, водяного отопления, кондиционирования.

К основным достоинствам можно отнести простой монтаж, надежность в работе, три ступени частоты вращения. Насос состоит из чугунного корпуса, вала из нержавеющей стали и рабочего колеса, изготовленного из композитных материалов. Допустимые перекачиваемые жидкости: вода систем отопления и водогликолевая смесь. Данные циркуляционного насоса Wilo TOP-S 30/10 EM для контура отопления получены из сайта http://www.pompa.kiev.ua/find_goods.php.

Основные технические характеристики:

напор макс……………………………...……………………………11 м.

расход макс……………………………………….……………….11 м³/ч.

подключение к сети………...………………….……….. 1~230 В, 50 Гц

температура перекачиваемой среды…….....от минус 10°С до + 130°С

рабочее давление макс………........…………...……….……….10 бар

трубное соединение………….…...……………………………… Rp11/4

Для системы горячего водоснабжения насос необходимо выбирать по расчетному расходу потребляемой горячей воды, который является равным 1,75м³/ч. и по падению давления в системе горячего водоснабжения 0,6 атм. Этим требованиям отвечают технические характеристики насоса Wilo Star-Z 20/7 CircoStar. Внешний вид выбранного насоса показан на рисунке 2.10.

Циркуляционный насос системы горячего водоснабжения Wilo Star-Z 20/7 CircoStar. применяется для системы циркуляции горячей питьевой воды. К основным особенностям можно отнести три ступени частоты вращения, возможность использования в системах отопления до 110 ⁰С. Допустимые перекачиваемые жидкости - питьевая вода и вода для пищевых производств. Насос устойчив к коррозии. Мотор не требует дополнительной защиты [12].

Насос изготовлен из керамического вала и бронзового корпуса, рабочее колесо изготовлено из композитных материалов. Данные циркуляционного насоса Wilo TOP-S 30/10 EM для контура горячего водоснабжения получены из сайта http://www.pompa.kiev.ua/find_goods.php.

Основные технические характеристики насоса:

напор макс………………….………………..………………………..6 м.

расход макс…………..………………………….……………..5,5 м³/ч.

подключение к сети…..…………………………….1~230 В, 50 Гц

минимальный подпор во всасывающем патрубке……0,5 м при (+50°С)

температура жидкости в системах ГВС ……....до 65°С (2ч. до +70°С)

рабочее давление макс………………..……………………….. 10 бар

подсоединение к трубопроводу…..………………………….. Rp 3/4"

монтажная длинна……………….………………………………150 мм.

вес………………..……………………………………………... 2,3 кг.

2.2.2.5 Выбор шаровых кранов для контуров отопления и ГВС

Для подключения к теплосети систем отопления и горячего водоснабжения применяют специально предназначенную группу шаровых кранов типа JIP, обеспечивающих высокую степень безопасности. Они выполнены полностью из стального сварного корпуса и отвечают всем требованиям, которые предъявляют к современной арматуре. Краны снабжены уникальным уплотнением штока с применением фторопласта, что гарантирует герметичность и повышенную цикличность даже при высоких и изменяющихся температурах теплоносителя. В кране применена самообжимная конструкция шара за счет специальной пружины с двумя кольцами из армированного углеволокном фторопласта. Этим обеспечено герметичное запирание потока теплоносителя и оптимальное требуемое усилие для поворота шара. Краны выполняют под резьбовое, фланцевое, сварное или комбинированное присоединения (с одной стороны фланец или резьба, с другой - патрубок под сварку). Для этого используют специальные свёрла. Главная особенность такого крана, кроме применения термоустойчивых уплотнителей, состоит в недопущении какого либо негативного влияния температуры и давления теплоносителя на шар и уплотнители. Внешний вид и габаритные размеры шарового крана типа Х1666 приведены на рисунке 2.11. Технические характеристики шарового крана приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Технические характеристики шарового крана типа Х1666

Параметры крана	Значения
Условный проход (Ду), мм.	50
Размер присоединительной резьбы (R), дюймы	2
Условное давление (Ру), бар	69
Темпераура перемещемой среды, 0С	минус 25 - 230
Условная пропускная способность (Kv), м3/ч	128,2

2.2.2.6 Выбор обратного клапана

Клапаны обратные предназначены для предотвращения движения перемещаемой по трубопроводам среды в обратном направлении. В таблице 2.9 приведены основные технические характеристики обратного клапана типа 402.

Таблица 2.9 - Технические характеристики обратного клапана типа 402

Технические параметры обратного клапана	Значения
Условный проход (Ду), мм.	50
Условное давление (Ру), бар	16
Темпераура перемещемой среды, 0С	минус 10 - 100
Условная пропускная способность (Kvs), м3/ч	99
Минимальное давление открытия клапана, мм.вод.ст.	440/110

Клапаны обратные состоят из:

- корпуса;

- золотника различного исполнения;

- направляющей;

- пружины;

- уплотнений золотника.

Клапаны обратные подразделяются по:

- материалу корпуса -- латунь, нержавеющая сталь или чугун (материал указан в заголовке технического описания конкретного клапана);

- типу золотника -- конический с направляющим штоком, тарельчатый;

- материалу золотника -- чугун (клапан типа 402), полиацетат (клапан типа EURA), латунь (клапан типа 223), нержавеющая сталь или чугун (клапан типа 802), нержавеющая сталь (клапан типа 812);

- параметрам перемещаемой среды;

- способу соединения с трубопроводом -- с внутренней резьбой (EURA), фланцевый (402), с наружной резьбой и дополнительно заказываемыми резьбовыми или приварными при соединительнымипатрубками с накидными гайками (223) и зажимаемый между двумя ответными фланцами (802, 812).

Все представленные клапаны обратные и закрываются под действием пружины, могут устанавливаться в любом положении.

Из обратных клапанов типов 402, и 802 и 812 можно удалить пружину. При этом давление открытия клапана значительно уменьшается. Клапаны обратные со снятой пружиной должны устанавливаться только на вертикальном трубопроводе при направлении движения перемещаемой среды «снизу-вверх». На рисунке 2.12 показаны внешний вид и габаритные размеры обратного клапана типа 402.

2.2.2.7 Фильтр сетчатый латунный, муфтовый со спускным краном типа Y222P

Фильтры сетчатые предназначены для установки перед регулирующей арматурой, расходомерами, насосами с «мокрым» ротором электродвигателя и другими устройствами с повышенными требованиями к чистоте проходящей через них воды.

Фильтры состоят из:

- корпуса;

- крышки со сливным отверстием;

- сетчатого цилиндра из нержавеющей стали;

- заглушки сливного отверстия или крана для спуска грязи;

- уплотнительной прокладки.

Фильтры подразделяются:

- по материалу корпуса и крышки -- латунь, чугун или нержавеющая сталь;

- по наличию заглушки или спускного крана;

- по способу соединения с трубопроводом -- муфтовый или фланцевый.

На рисунке 2.13 показан внешний вид сетчатого фильтра со спускным краном типа Y222P. Размеры приведены на рисунке 2.14.

Основные технические характеристики фильтра:

условный проход (Ду), мм………………………………………….....50

условное давление (Р_у), бар………………………………………...…25

температура перемещемой среды, ⁰С……..……... от 0 ^оС до 110 ^оС

условная пропускная способность (K_vs), м³/ч………………...…46.8

размер ячейки сетки, мм…………………………………………....0,5

масса, кг……………………………………………………………1,29

3. Обоснование и выбор аппаратуры учета, контроля и регулирования

3.1 Технические требования и выбор аппаратуры учета теплопотребления зданием

Здания, присоединяемые к сетям централизованного теплоснабжения, должны быть оборудованы устройствами коммерческого учета потребляемой тепловой энергии, устанавливаемыми на абонентских вводах. Коммерческий учет теплопотребления осуществляют для определения стоимости тепловой энергии, израсходованной абонентом. Эту стоимость рассчитывают по показаниям прибора учета, называемого тепловычислителем.

Тепловычислитель определяет количество потребленной энергии за установленный период времени на основании массового расхода и разности энтальпий теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.

Для тепловых пунктов с расчетной тепловой нагрузкой менее 2,5 МВт (рисунок 3.1) установка расходомера на обратной магистрали строго не обусловлена, поэтому на схеме он выделен пунктирной линией. Однако большинство теплоснабжающих организаций требуют его установки, мотивируя необходимостью учета утечек теплоносителя [8].

Выбор средств аппаратуры учета тепловой энергии следует производить согласно правилам учета тепловой энергии и теплоносителя. Согласно пунктам с 5.1.5 по 5.1.10 настоящего нормативного документа, аппаратура учета должна соответствовать следующим требованиям:

- приборы узла учета должны быть защищены от несанкционированного вмешательства в их работу, нарушающего достоверный учет тепловой энергии, массы и регистрацию параметров теплоносителя;

- теплосчетчики и информационно - измерительные системы должны иметь возможность ввода энтальпии или температуры подпиточной воды на источнике тепла;

- теплосчетчики и информационно - измерительные системы должны автоматически проводить диагностику работоспособности приборов узла учета и, в случае появления неисправности любого прибора, фиксировать время нахождения в неисправности и выдавать сообщение на табло;

- теплосчетчики и информационно - измерительные системы должны иметь возможность архивирования почасовых значений основных параметров теплопотребления на период не менее 10 суток;

- теплосчетчики и информационно - измерительные системы должны иметь выход для подключения приборов регистрации на бумажном носителе.

- теплосчетчики и информационно - измерительные системы должны иметь стандартный выход для передачи информации на диспетчерские пункты энергоснабжающей организации [9].

Тепловычислитель СПТ 943.1 предназначен для измерения и учета тепловой энергии и количества теплоносителя в закрытых и открытых водяных системах теплоснабжения. Тепловычислитель рассчитан для работы в составе теплосчетчиков, обслуживающих два теплообменных контура (тепловых ввода), в каждом из которых могут быть установлены три датчика объема, три датчика температуры и два датчика давления. Совместно с тепловычислителем применяются:

- преобразователи объема, имеющие числоимпульсный выходной

сигнал с частотой следования импульсов 0-18 или 0-1000 Гц;

- преобразователи температуры ТСП или ТСМ с R₀=100 Ом и

W100={1,3850, 1,3910, 1,4280};

- преобразователи давления с выходным сигналом 4-20 мА.

Электропитание тепловычислителя осуществляется от литиевой батареи или от внешнего источника постоянного тока. Датчики объема, работающие при напряжении питания 3,2-3,6 В, могут получать его непосредственно от тепловычислителя. Тепловычислитель снабжен дискретным выходом для сигнализации о нарушении допустимых диапазонов измеряемых параметров и дискретным входом для фиксации внешнего события. Внешний вид тепловычислителя СПТ943.1 показан на рисунке 3.2. Классификационные параметры моделей тепловычислителей приведены в таблице 3.1, где приняты обозначения: ТВ1, ТВ2 - первый и второй тепловые вводы, V - датчик объема, t - датчик температуры, P - датчик давления.

Таблица 3.1 - Классификационные параметры тепловычислителей

Модель	Количество подключаемых датчиков	Питание датчиков объема	Дискоетный выход	Дискретный вход
	ТВ1	ТВ2
	V	t	P	V	t	P
СПТ943.1	3	3	2	3	3	2	+	+	+

Эксплуатационные характеристики:

Условия эксплуатации:

температура окружающего воздуха …….……… от минус 10 до 50 ⁰С

относительная влажность ……………..……………. до 95 % при 35 ⁰С

атмосферное давление …………………….………….. от 84 до 106,7 кПа

вибрация - амплитуда …………………….…….0,35 мм, частота 5-35 Гц

Механические параметры:

габаритные размеры ………………….………………...….208х206х87 мм

масса ……………………………………………….………не более 0,95 кг

степень защиты от пыли и воды……………………………………... IP54

Параметры электропитания:

литиевая батарея…………………………………….………………... 3,6 В

внешний источник постоянного тока……….… Uном=12 В, Iпот<15 мА

Показатели надежности:

средняя наработка на отказ…………….………………………. 75000 ч

средний срок службы …………………………………………….. 12 лет

Входные сигналы и диапазоны. Измерительная информация поступает на тепловычислитель от датчиков в виде электрических сигналов, перечень которых составляют: шесть числоимпульсных сигналов, соответствующих объему, каждый из которых может быть низкочастотным с диапазоном изменения 0-18 Гц или высокочастотным с диапазоном 0-1000 Гц. Низкочастотные сигналы формируются дискретным изменением сопротивления (замыкания-размыкания) выходной цепи датчика объема. Сопротивление цепи в состоянии "замкнуто" должно быть менее 1 кОм, в состоянии "разомкнуто" - более 500 кОм. Длительность импульса (состояние "замкнуто") должна составлять не менее 0,5 мс, паузы (состояние "разомкнуто") - не менее 12,5 мс. Высокочастотные сигналы формируются дискретным изменением напряжения выходной цепи датчика. Выходное сопротивление цепи не должно превышать 1 кОм. Низкий уровень сигнала (импульс) должен быть не более 0,5 В, высокий уровень (пауза) - не менее 3 и не более 5 В. Длительности импульса и паузы должны быть не менее 0,5 мс;

- четыре сигнала силы тока 4-20 мА, соответствующих давлению;

- шесть сигналов сопротивления, соответствующих температуре от минус 50 до 175 ⁰С.

Кроме перечисленных, тепловычислитель воспринимает один дискретный сигнал, соответствующий внешнему событию (отключение питания датчиков, срабатывание охранной сигнализации и пр). Этот сигнал формируется внешним устройством в виде дискретного изменения напряжения. Высокий уровень сигнала должен лежать в диапазоне от 5 до 24 В, низкий уровень не должен превышать 1,0 В. Входное сопротивление тепловычислителя по дискретному входу составляет 4,7 кОм.

По результатам контроля входных сигналов, измеряемых и вычисляемых параметров тепловычислитель формирует выходной дискретный сигнал путем замыкания-размыкания выходной цепи. Он информирует о наличии каких-либо нарушений - нештатных ситуаций, выявленных при контроле, при этом факту нарушения соответствует замкнутое состояние цепи, которое поддерживается в течение всего времени, пока имеет место нарушение. Остаточное напряжение выходной цепи в состоянии "замкнуто" не превышает 2 В, ток утечки в состоянии "разомкнуто" - 0,01 мА. Предельно допустимые параметры коммутируемой нагрузки - 24 В, 200 мА постоянного тока.

Основные функциональные возможности:

- обслуживание двух независимых тепловых нагрузок, для каждой из которых может быть выбрана любая из двенадцати схем учета с тремя преобразователями расхода, двумя преобразователями давления и двумя или тремя преобразователями температуры;

- подключаемые датчики:

- шесть термопреобразователей сопротивления 100 П;

- четыре преобразователя давления с выходным сигналом 4-20 мА;

- шесть преобразователей расхода;

- возможность питания расходомеров, подобных SONO-2500СТ, непосредственно от тепловычислителя;

- архивирование средних и суммарных значений измеряемых и вычисляемых параметров с привязкой к расчетному дню и часу:

- ведение архивов изменений параметров настроечной базы данных и нештатных ситуаций;

- возможность измерения температуры холодной воды и температуры наружного воздуха;

- расширенная система диагностики - выбор алгоритмов обработки нештатных ситуаций;

- формирование двухпозиционного выходного сигнала по результатам диагностики;

- последовательный (RS232C-совместимый) и оптический (IEC1107) порты для обмена с внешними устройствами;

- работа с телефонными и GSM-модемами;

- считывание данных с помощью накопителя АДС90 и переносного компьютера;

- вывод отчетов на принтер (с помощью адаптера АПС45);

- скорость обмена 19200 бит/с;

- регистрация внешних событий (например пропадания напряжения питания расходомеров) с помощью специально предусмотренного дискретного входа;

- емкое табло - две строки по 20 символов, простой и удобный интерфейс пользователя, наглядные процедуры просмотра архивов.

Диапазоны показаний:

Пределы диапазонов показаний составляют:

- 0-1,6 МПа (0-16 кгс/см2, 0 -16 бар) - давление;

- минус 50 - 175 ⁰С - температура;

- 0-175 ⁰С - разность температур;

- 0-99999 м³/ч - расход;

- 0-99999999 - объем [м³], масса [т], тепловая энергия [Гкал, МВт];

- 0-99999999 ч. - время.

Корпус тепловычислителя выполнен из пластмассы, не поддерживающей горение. Стыковочные швы корпуса снабжены уплотнителями, что обеспечивает высокую степень защиты от проникновения пыли и воды. Внутри корпуса установлена печатная плата, на которой размещены все электронные компоненты, клавиатура, табло и оптический порт. Литиевая батарея расположена в отдельном отсеке и удерживается в корпусе специальной крышкой с помощью винтов. Такое расположение позволяет производить замену батарей непосредственно на месте установки прибора. На рисунке 3.3 показано расположение органов взаимодействия с оператором, соединителей для подключения внешних цепей.

Тепловычислитель крепится на ровной вертикальной плоскости с помощью четырех винтов. Корпус навешивается на два винта, при этом их головки фиксируются в пазах петель, расположенных в верхних углах задней стенки, и прижимается двумя винтами через отверстия в нижних углах. Монтажный отсек закрывается крышкой, в которой установлены кабельные вводы, обеспечивающие механическое крепление кабелей внешних цепей. Подключение цепей выполняется с помощью штекеров, снабженных винтовыми зажимами для соединения с проводниками кабелей. Сами штекеры фиксируются в гнездах, установленных на печатной плате. Конструкция крышки монтажного отсека позволяет не производить полный демонтаж электрических соединений, когда необходимо временно снять тепловычислитель с эксплуатации - достаточно лишь расчленить штекерные соединители.

Помесячный архив данных составляет 24 месяца.

Расходомеры SONO 2500 CT предназначены для измерения объемного расхода воды в системах тепло- и водоснабжения. Общий вид ультразвукового расходомера приведен на рисунке 3.4.

Расходомер SONO 2500 CT представляет собой единый блок, состоящий из корпуса с ультразвуковыми преобразователями, преобразователя сигналов, закрепленного на корпусе, и кабеля для подключения к тепловычислителю.

Для измерения расхода используется ультразвуковой принцип измерения.

Два ультразвуковых датчика, работающие и как передатчики, и как приемники, установлены на входе и на выходе расходомера.

Ультразвуковые сигналы передаются по прямой линии одновременно от двух датчиков.

Один сигнал идет по направлению потока воды, другой -- против. Поэтому сигналы от передатчиков не достигают своих соответствующих противоположных приемников одновременно. Чем большее количество воды протекает через расходомер, тем больше временная задержка между двумя сигналами. Встроенный в расходомер преобразователь сигналов преобразует время задержки в импульсный сигнал с частотой, пропорциональной фактическому расходу. Технические характеристики и габаритные размеры приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Технические характеристики расходомера SONO 2500 CT

Параметры расходомера	Значения
Ду, мм.	40
Диапазон измерения, 0С	20-150 (при горизонтальном монтаже) 20-120 (при вертикальном монтаже)
Относительная погрешность измерения	±2% в диапазоне 0,02 Qmax - Q max ±5% в диапазоне 0,01 Qmax - 0.02Q max
Доступное давление, МПа	2,5
Потребляемая мощность, Вт	меньше 1
Напряжение питания, В	3,6±0,1
Макс. расход Qmax, м3/ч	20
Номин.расход Qmin, м3/ч	10
Q2%'', м3/ч	0,4
Q5% '', м3/ч	0,2
Порог чувствительности, л/ч	20
Цена импульса, имп/л	10
Диаметр d, мм.	110
Диаметр D, мм/Резьба G	148
Длина L, мм.	300
Масса, кг.	7,9

Ультразвуковые расходомеры обладают незначительным гидравлическим сопротивлением, не искажают расходные характеристики регулирующих клапанов и не влияют тем самым на управление объектом регулирования.

Комплекты термопреобразователей КТПТР-01 и КТПТР-03 предназначены для измерения температуры и разности температур в составе теплосчетчиков и других приборов учета и контроля тепловой энергии в тепловых сетях промышленных предприятий и теплоснабжающих организаций. Габаритные размеры термопреобразователей КТПТР-01 и КТПТР-03 и их электрическое соединение показаны на рисунке 3.5.

Технические характеристики термопреобразователей КТПТР:

диапазон измеряемых температур, ⁰С ……………………...от 0 до 180

диапазон разности температур, ⁰С…………………….…… от 0 до 180

НСХ по ГОСТ 6615-94 ……………100П, 500П, Рt 100, Рt 500, Рt 1000

класс доступа……………………………….………………………….. А

показатель тепловой инерции не более, с……………………….. 3 - 15

погрешность измерения температуры:

- для кл.1: дt=±(0.15+0.001Дt)

- для кл.2: дt=±(0.15+0.002Дt)

погрешность измерения разности температуры:

- для кл.1:дt(Дt)=±(0.05+0.001Дt)

- для кл.2: дt(Дt)=±(0.10+0.002Дt)

где Дt - разность температур.

степень защиты от пыли по ГОСТ 14254 …………….……………IP65

виброустойчивые и вибропрочные по группе №3 ГОСТ 12997-84

условное давление, МПа………………………….……….. от 0,4 до 6,3

температура окружающей среды, ⁰С ……………….…... минус 50 - 60

По условиям эксплуатации термопребразватели соответствуют условиям У, ТВ, категории 3 ГОСТ 15150-69. Защитная арматура изготовлена из стали 12Х18Н10Т. Головка термопреобразователя изготовлена из сополимера марки АБС-2020-32. Рекомендуемый измерительный ток для 100П, Рt 100 - 1,0 мА, 0,2мА для Рt 500, 500П и 0,1 мА для Рt 1000.

Перечисленные выше устройства имеют возможность работы в едином аппаратном комплексе узла учета теплопотребления. Ориентируясь на автоматизированную систему контроля и учета энергоснабжения потребителя (АСКУЭ) на базе тепловычислителя СПТ 943.1 можно создать узел для централизованной системы учета теплопотребления на любом уровне через глобальную сеть INTERNET или региональные компьютерные сети.

Поскольку тепловычислитель СПТ 943.1 имеет порты обмена данными (последовательный RS232C-совместимый и оптический IEC1107 порты), её можно подключить через кабельную сеть к диспетчерскому пункту управления и учета теплопотребления, теплоснабжающей организации. Такая организация системы учета теплоэнергии отбрасывает необходимость ручного сбора информации с каждого узла учета теплопотребления.

Данный комплект аппаратуры узла учета теплопотребления легка в эксплуатации, данные можно распечатать на бумажный носитель или архивировать. Применение аппаратуры узла учета в значительной мере снизит расходы теплоносителя и горячей воды, так как потребитель будет реально заинтересован в экономии личных финансовых затрат на тепловую энергию.

3.2 Выбор контрольно-измерительных приборов для технологических узлов теплового пункта

Показывающий термометр биметаллический для систем отопления и ГВС. По показаниям термометров определяют температуру теплоносителя, поступающей в систему отопления и горячего водоснабжения. Показывающий термометр биметаллический ТБ - 10 предназначен для измерения температуры различных веществ, не взаимодействующих с нержавеющей сталью. Основным измерительным элементом является биметаллическая спиральная пружина. Внешний вид термометра показан на рисунке 3.6.

Технические характеристики биметаллического термометра:

диаметр корпуса, мм…………………..…………………… 63, 100, 160

класс точности………………………………..………………………. 2,5

пределы измерения,^оС……………………..……………... от -20 до 400

корпус………………………………………...……..сталь нержавеющая

длина штуцера (условная), мм…………...…………………50, 100, 160

Кран трёхходовой для манометра 11б18бк (КТН-1.6, КТК-15) предназначен для присоединения манометра к магистрали с рабочей средой и сброса давления при снятии манометра.

Технические параметры прибора:

рабочее давление:………………………………… 1,6 МПа (16кгс/см2)

рабочая среда:…………………….…….……………..вода, пар, воздух.

температура рабочей среды …………………...…………………200 °С

присоединение:…………………………………….. муфтовое, М20х1,5

материал корпуса:………………………………...……... латунь ЛЦ40С

масса.…………………………………………………….... не более 90 г.

Рабочее положение крана - любое. К трубопроводу кран присоединяется при помощи резьбовых муфт. Положение пробки устанавливается в зависимости от требуемого направления подачи рабочей среды. Корпус крана имеет две подсоединительные муфты и сливное отверстие, а пробка проход Т - образной формы, в связи, с чем поток рабочей среды в зависимости от положения пробки будет направляться в рабочий манометр из магистрали или производиться сброс давления на рабочем манометре при закрытой магистрали. Положение пробки определяется по Т - образной риске на торце пробки. Общий вид крана приведен на рисунке 3.7.

Манометры - измерительные приборы или измерительные установки для измерения давления или разности давлений.

Они содержат чувствительные элементы, которые упруго меняют свою форму под воздействием давления. Как правило, чувствительный элемент изготавливается из медных сплавов, легированных сталей или из специальных материалов. Давление измеряется по отношению к атмосферному давлению. Существует стандартный ряд измеряемых диапазонов, давление указывается стрелкой на циферблате. Технические манометры выпускаются таких конструкций, которые позволяют крепить их на щитах, панелях или непосредственно на импульсных линиях.

Надежный и экономичный манометр с трубчатой пружиной, модель 111.10 предназначен для измерения давления и разряжения неагрессивных, не кристаллизирующихся жидкостей, газа и пара. Диапазон измерения вплоть до 400 бар. Измерительным элементом до 40 бар является медный сплав круговой формы, больше 40 бар медный сплав винтовой формы. Имеется специальный вариант для закрытых отопительных систем.

Основные технические характеристики манометра:

наименование оборудования………….………………... Модель 111.10

диапазон показаний приборов в кгс/см²………….………….. от 0 до 4

класс точности……………………………………….………………...2,5

диаметр корпуса мм. ……………………………….………………...160

масса не более кг. ………………………………….………………...0,85

корпус ……………………………………………….………………сталь

Датчик температуры наружного воздуха ESMT, датчик температуры теплоносителя ESMU для систем отпления и ГВС

Датчик температуры - устройство в системе автоматического регулирования и контроля, воспринимающее через чувствительный элемент изменение контролируемой температуры воздуха или теплоносителя и осуществляющее ее функциональное преобразование во входной сигнал для электронного регулятора.

В состав датчика входит платиновый элемент, величина сопротивления которого изменяется пропорционально изменению температуры. Все датчики представляют собой устройства с платиновым элементом Pt 1000 Ом, который имеет линейную зависимость между электрическим сопротивлением и температурой измеряемой среды. При температуре 0 °С его сопротивление составляет 1000 Ом. С увеличением температуры сопротивление также увеличивается, на что соответствующе реагирует регулятор.

Все температурные датчики являются двухпроводными. Конструктивно выполнены под условия и параметры измеряемой среды. Так, ESMT предназначен для измерения температуры наружного воздуха; ESM-10 - внутреннего воздуха; ESMU - жидкости; ESM-11 и ESMC - поверхности, например, трубопровода.

Датчики серии ЕSМ предназначены, главным образом, для использования в системах кондиционирования воздуха и комфортных системах, для которых большое значение имеет конструкция корпуса датчика. Электрическое соединение и график изменения сопротивления датчика от изменения температуры наружной среды приведены на рисунке 3.8. Основные технические характеристики погружного и наружного датчиков приведены в таблице 3.3.

Для регулирования температуры воздуха в помещении в соответствии с заданным потребителем тепловым режимом - постоянным комфортным, пониженным, переменным (понижение в выходные дни, ночное понижение...) - применяют комнатные регуляторы ЕСА (рисунок 3.9).

Они воспринимают температуру воздуха в помещении со встроенного датчика температуры, сопоставляют ее с заданным тепловым режимом и передают сигнал на электронный регулятор в тепловом пункте.

Таблица 3.3 - Технические характеристики датчиков

Наименование	Pt1000 датчик наружной температуры	Pt1000 погружной датчик 100мм., медь
Тмин, 0С	минус 50	0
Тмакс. 0С	50	140
Постоянная времени, с	900	2 (в воде) 7 (в воздухе)
Корпус	IP54
Материал	поликарбонат	Медь, латунь, полиамид
Электрическое соединение	Две винтовые клеммы под крышкой	Две клеммы, кабельный ввод PG9
Установка	настенная	G1/2A и прокладка

В зависимости от модели, таким комнатным регулятором можно корректировать параметры настройки электронного регулятора теплового пункта. Все настройки отображаются на дисплее. Кроме того, на нем может быть отражено текущее время, температура наружного воздуха, наибольшее значение температуры наружного воздуха за ночь и многое другое.

3.3 Цифровой регулятор теплопотребления здания

Для автоматического регулирования теплопотребления здания, в автоматизированном тепловом пункте требуется установка электронного регулятора, который в автоматическом режиме ведет контроль и регулирование параметров теплоносителя.