Регулирование теплопередачи отопительных приборов
Теплопотребности помещений, выявленные в расчетных условиях, определяют площадь отопительных приборов. Площадь является постоянной характеристикой каждого установленного прибора. Между тем, известно, что расчетные условия наблюдаются при отоплении зданий далеко не всегда. В течение отопительного сезона изменяется температура наружного воздуха, на здания эпизодически воздействуют ветер и солнечная радиация, тепловыделения в помещениях неравномерны. Поэтому для поддержания теплового режима помещений на заданном уровне необходимо в процессе эксплуатации регулировать теплопередачу отопительных приборов.
Эксплуатационное регулирование теплового потока отопительных приборов может быть качественным и количественным.
Качественное регулирование достигается изменением температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления. Качественное регулирование по месту осуществления может быть центральным, проводимым на тепловой станции, и местным, выполняемым в тепловом пункте здания. В жилищном строительстве проводят также групповое регулирование в центральных тепловых пунктах (ЦТП).
Местное качественное регулирование должно дополнять центральное регулирование, которое проводится с ориентацией на некоторое обезличенное здание в районе действия станции. Кроме того, оно может нарушаться по различным причинам, в том числе из-за необходимости обеспечивать нагревание воды в системе горячего водоснабжения. При местном регулировании учитывают особенности каждого здания, системы отопления и даже ее отдельной части.
В системе парового отопления пределы качественного регулирования ограничены и такое регулирование, как правило, не проводится.
Количественное регулирование теплопередачи приборов осуществляется изменением количества теплоносителя (воды или пара), подаваемого в систему или прибор. По месту проведения оно может быть не только центральным и местным, но и индивидуальным, т. е. выполняемым у каждого отопительного прибора.
Центральное и местное регулирование в системах парового отопления — количественное: при изменении температуры наружного воздуха меняется количество пара, поступающего в систему, или пар подается с большим или меньшим перерывом. В первом случае проводится так называемое пропорциональное регулирование, во втором — регулирование «пропусками» (теплоноситель подается периодически). В системах парового отопления применяют также индивидуальное количественное регулирование теплопередачи приборов.
В системах водяного отопления центральное и местное качественное регулирование также дополняется местным и индивидуальным количественным регулированием теплопередачи приборов. При индивидуальном количественном регулировании теплопередача водяного прибора изменяется вследствие изменения средней температуры воды в нем, теплопередача парового прибора — из-за отклонения температуры конденсата от температуры пара.
Таким образом, в процессе эксплуатации паровых систем отопления осуществляется только количественное регулирование, водяных систем отопления — качественно-количественное регулирование теплопередачи приборов.
Эксплуатационное регулирование теплопередачи приборов может быть автоматизировано. Местное автоматическое регулирование в тепловом пункте здания обычно проводят, ориентируясь на изменение температуры наружного воздуха (этот способ регулирования называют «по возмущению»). Индивидуальное автоматическое регулирование теплопередачи прибора происходит при отклонении температуры воздуха в помещении от заданного уровня (регулирование «по отклонению»).
Для индивидуального автоматического регулирования применяют регуляторы температуры прямого и косвенного действия. Принцип работы регулятора прямого действия основан на изменении объема среды при повышении или понижении ее температуры. Изменение объема среды — термореактивного материала (например, резины) непосредственно вызывает перемещение клапана регулятора в потоке основного теплоносителя.
В регуляторах косвенного действия обычно используется электрическая энергия для нагревания термобаллона уменьшенного объема, который, в свою очередь, связан со штоком регулирующего клапана. В одной из конструкций регуляторов термобаллон — сильфон частично наполнен легкоис - паряющейся жидкостью. Если давление паров жидкости в сильфонной камере изменяется, то возникающее растяжение или сжатие сильфона вызывает перемещение клапана регулятора. В других конструкциях электрическая энергия используется для управления соленоидным вентилем двух - позиционного действия. Конструкции регуляторов рассматриваются в курсе «Автоматизация систем теплогазо - снабжения и вентиляции».
Для индивидуального ручного регулирования теплопередачи приборов служат краны и вентили. Ручное регулирование теплопередачи радиаторов и конвекторов эффективно в том случае, когда доля отключаемой нагревательной поверхности составляет не менее 0,5 (для бетонных панелей 0,7).
При паровом отоплении для ручного регулирования применяют вентили g золотником, пришлифованным к поверхности седла (без прокладки). В системах отопления с высокотемпературной водой используют краны вентильного типа с золотником также без прокладки.
Конструкцию регулирующего крана выбирают в зависимости от вида системы водяного отопления. В двухтрубных системах применяют краны индивидуального регулирования, отвечающие двум требованиям: они имеют повышенное гидравлическое сопротивление и допускают проведение монтажно-наладочного (первичного) и эксплуатационного (вторичного) количественного регулирования. Эти краны называют кранами «двойной регулировки».
В однотрубных системах водяного отопления используют краны индивидуального регулирования, обладающие незначительным гидравлическим сопротивлением. Эти краны не имеют приспособлений для осуществления первичного регулирования и являются кранами только эксплуатационного (вторичного) регулирования.
Для индивидуального ручного регулирования теплопередачи приборов применяют также воздушные клапаны в кожухе конвекторов (см. рис. 4.6, а). Воздушным клапаном в конвекторе регулируется количество воздуха, циркулирующего через нагреватель конвектора. Достоинством
А___ при нагревании различных по массе приборов; б — при нагревании и охлаждении чугунного радиатора в системе водяного отопления; 1 — для стального конвектора (zCT — период времени изменения температуры от tn до <пр); 2 — для чугунного радиатора (гЧуГ); 3 — для бетонного радиатора (zgeT) |
Этого способа регулирования, так называемого регулирования «по воздуху», является сохранение постоянного расхода теплоносителя в отопительных приборах.
При индивидуальном количественном регулировании теплопередача прибора изменяется постепенно — прибор обладает тепловой инерцией (рис. 4.18), причем охлаждается прибор медленнее, чем нагревается (гохп>2:иагр на рис. 4.18, б). Наибольшей тепловой инерцией характеризуются, как известно, бетонные панели. Так как тепловая инерция стальных радиаторов и конвекторов меньше инерции чугунных радиаторов и тем более бетонных панелей, то и процесс регулирования их теплопередачи будет ускорен. Например, для стальных радиаторов типа РСВ остаточная теплопередача через 1 ч после их выключения составляет примерно 15% начальной — вдвое меньше, чем для чугунных радиаторов (30%), а полный тепловой поток в течение первого часа после выключения — соответственно 45 и 60%. Следовательно, регулирование теплопередачи отопительных приборов тем эффективнее и быстрее отражается на температуре помещений, чем меньше масса теплоносителя в приборах и самих приборов.