Автоматизированный узел управления системой отопления. Настройка терморегулятора на требуемую температуру. Целевая аудитория, решения

Доля расходов на отопление является преобладающей в коммунальных платежах на всей территории нашей страны. При этом в северных районах, а также там, где в качестве топлива используется привозной мазут, тепловая энергия стоит особенно дорого. По этой причине вопрос экономного потребления и разумного расходования тепловой энергии является на сегодняшний день одним из самых актуальных.
Как известно, экономия начинается с учета. Сегодня практически повсеместно установлены счетчики тепловой энергии, поступающей в многоквартирный дом. Статистические данные свидетельствуют, что эта простая мера позволила сократить расходы на отопление на 20, а порой и на 30%. Но этого недостаточно, нужно двигаться дальше и вектор этого движения должен быть направлен в сторону поквартирного учета тепла и снижения потребления энергии в зависимости от уменьшения потребностей в ней.
Для этого потребуется провести реконструкцию элеваторного ввода и установить узел управления системой обеспечения тепла с автоматическим регулированием его работы в зависимости от температуры наружного воздуха. Также необходима установка насосов с частотным регулированием их работы. Наиболее эффективной система будет при установке на каждый радиатор отопления датчика регулировки температуры и счетчика учета потребления тепловой энергии.
Разумеется, для этого потребуются денежные средства, которые, по предварительным расчетам, должны окупиться в течение двух лет эксплуатации системы. Можно воспользоваться средствами из федеральной программы повышения эффективности использования энергетических ресурсов, взять кредит и погасить его за счет ежемесячных поступлений денег от жильцов, выделив отдельно графу расходов на реконструкцию системы отопления. Можно просто "скинуться" и тем самым прекратить выбрасывать собственные деньги в окружающую среду вместе с нерационально используемой тепловой энергией.
Главное, это понять, что существующая сегодня система отопления, особенно в период межсезонья, подобно костру, разведенному на балконе: греет, только не то, что нужно.

Идеальный вариант
Идеальным вариантом отопительной системы для потребителя является тепловая сеть, автоматически поддерживающая заданный температурный режим в каждой комнате. При этом для жильцов мотивацией ее установки и использования должны стать не только комфортные условия проживания (регулировать температуру можно просто, открыв балконную дверь или окно на улицу), но и снижение платы за отопление.
Для этого нужна поквартирная система учета потребления тепловой энергии. Сбытовые компании настаивают, что в нашей стране с ее традиционной вертикальной разводкой системы отопления, установить счетчик тепла на каждую квартиру невозможно, но при этом упускается из виду (или просто нет желания это видеть и принимать во внимание), что счетчики тепла можно установить на каждый радиатор отопления, при этом не меняя двухтрубную или однотрубную вертикальную разводку тепла на горизонтальную.
При расчете за тепло достаточно суммировать показания всех счетчиков. С этим справится даже ученик начальной школы.
Индивидуальный учет тепловой энергии позволит осознанно экономить тепло, прекращаю его подачу в те помещения, где временно никто не живет или просто предпочитая находиться в прохладной комнате. Для этого можно перекрывать краны, установленные на каждом радиаторе.
Но есть и другой способ регулирования расхода тепла: использование радиаторного терморегулятора, состоящего из клапана и термостатической головки. Принцип действия системы прост: движением врезанного в трубу клапана, управляет термостатическая головка, реагирующая на изменение температуры в помещении: жарко, клапан перекрывает трубу, холодно, наоборот, открывает. При этом с помощью ручного регулирования можно настроить устройство по своему желанию: любите, чтобы было жарко, поставьте максимальную температуру на регуляторе, которую хотите получить в помещении.
Есть терморегуляторы, с помощью которых можно регулировать температуру в помещении в зависимости от времени суток: днем дома никого нет, отопление можно выключить, вечером включить.
Казалось бы все просто: счетчики можно установить в каждой квартире, количество тепловой энергии можно увеличивать или уменьшать, а плату за отопление можно экономить. Но при этом упускается из виду система регулирования распределения тепловой энергии по всему дому, то есть традиционный элеваторный ввод.

Принцип работы гидроэлеватора
В гидроэлеватор подается теплоноситель из магистрального трубопровода. Его давление регулируется с помощью обычной задвижки. При этом температура сетевой воды столь высока, что подавать ее напрямую потребителям нельзя, поэтому сетевую воду в гидроэлеваторе смешивают с уже остывшей обраткой.
Если теплоноситель совершит цикл движения по отопительной системе и при этом не расходует запас тепловой энергии, что произойдет непременно при выключенных отопительных приборах, в элеватор поступит горячая вода из сети и горячая вода из обратного трубопровода.
Гидроэлеватор не имеет обратной связи с магистральным трубопроводом и не может уменьшать давление сетевой воды. В результате потребителям, у которых отопительные приборы не перекрыты и работают на полную мощь, будет направлена слишком горячая вода, что приведет к порче оборудования.
При этом прибор учета тепловой энергии уменьшение потребления тепла не зафиксирует, а сбытовая компания отметит перегрев и выставит штрафные санкции. Выходит, что все усилия по сокращению расходов на отопление предпринимались зря.

Что делать
Нужен тепловой пункт с автоматической системой регулирования подачи сетевой воды

1. Гидроэлеватор
2. Электрический привод
3. Система управления
4. Датчик температуры
5. Датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе
6. Датчик температуры теплоносителя в обратном трубопроводе

В нем используется теплообменник, в котором смешивается сетевая вода и вода из магистрального трубопровода. В отопительную систему подается именно эта "смесь". Ее температура измеряется и при превышении допустимого значения перекрывается подача магистральной воды, что ведет к уменьшению расхода тепловой энергии.
В итоге потреблением тепловой энергии можно управлять.

26.08.2010

Автоматизированный узел управления системой отопления, производства ОАО «САНТЕХПРОМ», внесён в Реестр новой техники, применяемой в строительстве (реконструкции) объектов городского заказа.

26.07.2010 г. на заседании Экспертной комиссии по новой технике было принято решение о внесении автоматизированного узла управления системой отопления, производства ОАО «САНТЕХПРОМ», в Реестр новой техники, применяемой в строительстве (реконструкции) объектов городского заказа г.Москвы.

Краткая справка:

Автоматизированный узел управления (АУУ) предназначен для автоматического регулирования параметров теплоносителя (температура, давление), поступающего в систему отопления жилой части многоквартирных домов и других зданий. Регулирование производится в соответствии с температурой наружного воздуха. При понижении температуры воздуха температура теплоносителя увеличивается, при увеличении температуры воздуха, температура теплоносителя, поступающего в систему отопления жилой части зданий уменьшается. Также с применением АУУ обеспечивается расчетный перепад давления между подающей и обратной магистралями систем отопления жилой части здания.

АУУ представляет собой блок заводской готовности, полностью собранный и готовый к установке на объекте.

В настоящее время ГУП «МНИИТЭП», ООО «Данфосс» и ОАО «САНТЕХПРОМ» определена номенклатура АУУ, которая насчитывает 150 типов, которые можно разделить по тепловой нагрузке и схеме установки оборудования, а на заводе «САНТЕХПРОМ» организовано серийное производство АУУ в виде блоков заводской готовности.

Принцип работы АУУ заключается в следующем. Теплоноситель, поступающий от ЦТП, движется через АУУ. В составе АУУ есть контроллер. В нем - предварительно установлен температурный график, записанный на режимной карте. С помощью датчиков производится сравнение фактической и заданной температуры теплоносителя. С помощью насосов производится смешение теплоносителя из обратной магистрали с теплоносителем из подающей магистрали. Подача теплоносителя регулируется с помощью регулирующего клапана. Перепад давления в системе отопления регулируется с помощью регулятора перепада давления.

В состав АУУ входят следующие основные компоненты:

насос смешения

регулирующий клапан с электроприводом

регулятор перепада давления

магнитный фильтр

обратный клапан

стальные шаровые краны

датчики температуры

датчики давления

манометры

термометры

датчик температуры наружного воздуха

контроллер

шкаф управления электрический

В двух пятиэтажных домах в районе «Метрогородок» в рамках выборочного капитального ремонта инженерных систем, силами Префектуры ВАО города Москвы, ОАО «САНТЕХПРОМ» и ООО «Данфосс» были установлены АУУ. Они заменили элеваторные узлы. Также были заменены отопительные приборы . На новых отопительных приборах были установлены автоматические терморегуляторы. На стояках системы отопления были установлены балансировочные клапаны. В последующий отопительный сезон был проведен мониторинг теплопотребления в этих домах:

• Фактическое потребление тепловой энергии в доме составило 425,7 Гкал;
• Нормативное потребление тепловой энергии составило 673,7 Гкал;
• Экономия составила 248 Гкал или 37 %.

Другой дом, расположенный в том же районе и питающийся от того же ЦТП, что и первый дом показал следующие результаты:

• Фактическое потребление тепловой энергии в доме составило 339,8 Гкал;
• Нормативное потребление тепловой энергии составило 493,8 Гкал;
• Экономия составила 154 Гкал или 31 %.

По программе капитального ремонта жилых домов города Москвы в 2008 - 2010 годах запланирована установка более 1000 АУУ. По состоянию на июль 2010 года установлены около 600 АУУ в различных округах города Москвы. По информации руководителя комплекса городского хозяйства результаты мониторинга жилых домов в прошлом отопительном сезоне показали, что экономия потребления тепловой энергии составляет до 34%.

Таким образом, экономия потребления тепловой энергии в жилых домах может быть достигнута, в частности, если применить следующее инженерное оборудование:

АУУ заводского изготовления.

Балансировочные клапаны.

Отопительные приборы со встроенными автоматическими терморегуляторами.

Выписка из Реестра новой техники по Протоколу №3/2010 Экспертной комиссии от 26.07.2010 г.

Наименование образца новой техники: Автоматизированный узел управления системы отопления (АУУ СО).

Назначение и область применения: АУУ для систем отопления с регулированием (поддержанием) параметров температуры и давления теплоносителя в системах отопления. Применяется в соответствии с действующими нормативами по энергосбережению при присоединении жилых и общественных зданий к ЦТП вместо элеваторного узла управления. Для общественных зданий возможно регулирование параметров вентиляции и кондиционирования.

Разработчик, изготовитель, поставщик: ГУП «МНИИТЭП», ОАО «САНТЕХПРОМ»

Год выпуска: 2008

Техническая характеристика (производительность, мощность и др.): Технические характеристики:

Б) Температурные режимы:

Местная вода ° С без смешения, насос на обратном трубопроводе с трехходовым клапаном:

Перегретая вода ° С со смешением, насос на перемычке с регулятором перепада давления:

Перегретая вода ° С со смешением, насос на обратном трубопроводе:

Условия эксплуатации. Гарантийный срок службы: Условия эксплуатации:

А) Вытяжная вентиляция;

Б) Электричество (бесперебойная подача электроэнергии 220В);

В) Датчик наружного воздуха должен быть размещен снаружи здания на северной стене;

Г) Резервный насос (для недопущения замерзания системы отопления в случае поломки основного насоса);

Д) Отдельное помещение, возможно подвального типа, с дверью и замком (для ограничения доступа посторонних лиц).

Температура в помещении должна быть в диапазоне от +1 до +30 ° С.

Периодический осмотр системы квалифицированным персоналом службы эксплуатации.

Срок службы: 5 лет без ремонта.

Цена за единицу, руб. (по данным заявителя): Зависит от схемы 1-12 и нагрузки и составляет от 117 392 руб. без НДС до 1 367 844 руб. без НДС

Показатели эффективности. Окупаемость: Позволяет снизить потребление тепловой энергии на 50%. Плановая прибыль по энергосбережению ресурсов. Окупаемость в среднем 2 года.

Автоматизированный узел управления (АУУ) системы отопления - это разновидность индивидуального теплового пункта, который предназначен для автоматического регулирования параметров теплоносителя (давление, температура) в системе отопления зданий в зависимости от температуры наружного воздуха и условий эксплуатации.

АУУ состоит из насоса смешения, электронного регулятора температуры, который поддерживает расчетный температурный график теплоносителя, регулирующего клапана и регулятора перепада давления и расхода. Конструктивно АУУ представляет собой блок на металлической опорной раме, на которой установлены: трубопроводные блоки, насос, регулирующая арматура, электропривода, автоматика, контрольно-измерительные приборы (манометры, термометры), фильтры, грязевики.

Принцип работы АУУ следующий: при условии, когда температура теплоносителя в прямом трубопроводе тепловой сети превышает требуемую (по температурному графику), электронный регулятор включает насос смешения, который добавляет в систему отопления теплоноситель с обратного трубопровода (т.е. после системы отопления) поддерживая требуемую температуру, предотвращая «перетопы» в здании. В это время гидравлический регулятор прикрывается, уменьшая тем самым подачу сетевой воды.

Снижение температуры воздуха в помещениях зданий в ночное время не ухудшает условия санитарно-гигиенических требований, что в свою очередь снижает потребление тепловой энергии и ведет к ее экономии. Возможная экономия тепловой энергии при автоматическом регулировании составляет до 25 % годового расхода.

Рис. 1. Принципиальная схема автоматизированного узла управления отопления.

Теперь давайте проведем небольшой расчет эффекта от внедрения автоматизированного узла управления в офисном здании.

В нашем примере планируется модернизация системы отопления, путем установки АУУ, в соответствии с действующими нормами и правилами.

Расчет экономии тепловой энергии при внедрении АУУ

Экономия тепловой энергии (ΔQ) при установке АУУ определяется по выражению:

ΔQ= ΔQ п +ΔQ н +ΔQ с +ΔQ и, (1)

ΔQ п - экономия тепловой энергии от устранения перетопа зданий в осенне-весенний период, %;

ΔQ н - экономия тепловой энергии от снижения ее отпуска в ночное время, %;

ΔQ с - экономия тепловой энергии от снижения ее отпуска в выходные дни, %;

ΔQ и - экономия тепловой энергии за счет учета теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений, %.

Экономия тепловой энергии ΔQп от устранения перетопа зданий в осенне-весенний период отопительного сезона, когда тепловой источник для удовлетворения нужд горячего водоснабжения отпускает теплоноситель с постоянной температурой, превышающей потребную для закрытых систем отопления (см. рис. 2. Температурный график 130-70) ориентировочно может быть определена по таблице №1.

Рис. 2. Температурный график 130-70.

Таблица № 1.

Относительную продолжительность осенне-весеннего периода, для различных регионов (с различными расчетными температурами наружного воздуха в отопительный период), необходимую для определения AQ п, можно найти по табл. № 2.

Таблица №2. Относительная продолжительность осенне-весеннего периода при различных расчетных температурах наружного воздуха за отопительный период.

Экономия теплоэнергии AQ н от снижения ее отпуска в ночное время оп­ределяется по выражению:

где а - продолжительность снижения отпуска теплоты в ночное время, ч/сут.;

Δt нр в - снижение температуры воздуха в помещениях в нерабочее время, °С;

t Р в - усредненная расчетная температура воздуха в помещениях, °С. Выбирается по СНиП 2.04.05-86 "Отопление, вентиляция и кондиционирование. Нормы проектирования".

t ср н - средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон, °С. Вы­бирается по СНиП 2.04.05-86.

Для жилых зданий: снижение отпуска тепла рекомендуется производить с 21 ч. Через а часов регулятор должен включить отопление на расход теплоты, обеспечивающий восстановление температуры до нормальной. Нормальная тем­пература должна быть достигнута к 6-7 ч утра. Наиболее целесообразное снижение температуры = 2 °С (с = 20 °С до 18 °С). Для ориентировочных расчетов можно принять а = 6-7 ч.

Для административных зданий: продолжительность снижения отпуска тепла а определяется режимом работы здания, для ориентировочных расчетов можно принять а = 8-9 ч. Наиболее целесообразная величина снижения темпера­туры АС = 2-4 °С. При более глубоком снижении температуры необходимо учи­тывать возможности теплоисточника быстро увеличить отпуск тепла при резком снижении температуры наружного воздуха. В любом случае, значение температуры в период ночного снижения расхода теплоты в общественных зданиях должно обеспечить отсутствие выпадения конденсата на стенах ночью.

Экономия теплоэнергии ΔQс от снижения ее отпуска в выходные дни оп­ределяется по выражению (3):

где b - продолжительность снижения отпуска теплоты в нерабочие дни, сут./нед.

(при 5-ти дневной рабочей неделе b = 2, при 6-ти дневной b = 1).

Величина снижения температуры воздуха в помещениях в нерабочее время выбирается в соответствии с рекомендациями к формуле (2).

Экономия теплоэнергии ΔQ и за счет учета теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений определяется по выражению (4):

где Δt и в - усредненное за отопительный сезон превышение температуры воздуха в помещениях сверх комфортной из-за теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений, °С. Ориентировочно можно принять Δt и в = 1-1,5 °С (по опытным данным).

Пример расчета:

Офисное здание в Москве. Режим работы - 5 дней в неделю, с 9 00 до 18 00 .

t Р в = 18 °С, t ср н = -3,1 °С, t р н = -28 °С (по СНиП 2.04.05-86). Предполагается снижение температуры воздуха в помещениях на Δtнр в = 3 °С в ночные часы (а = 8 ч/сут.) и выходные дни (b = 2 сут./нед.). В этом случае:

Таблица №3. Расчет экономического эффекта от внедрения АУУ.

Параметры	Обозначение		Ед. измерения	Значение
Экономия тепловой энергии за счет установки АУУ		ΔQ=ΔQ н +ΔQ с +ΔQ и
Продолжительность снижения отпуска тепла в ночное время
Продолжительность снижения отпуска тепла в нерабочие дни
Снижение температуры воздуха в помещениях в нерабочее время
Усредненная расчетная температура воздуха в помещениях		Определяется по СНиП 2.04.05-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование"
Средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон		Определяется по СНиП 23-01-99 "Строительная климатология"
Усредненное за отопительный сезон превышение температуры воздуха в помещениях сверх комфортной из-за теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений
Экономия тепловой энергии от устранения перетопа зданий в осенне-весенний период отопительного сезона		ΔQ п
Экономия теплоэнергии от снижения ее отпуска в ночное время		ΔQн=((a·Δtнрв)/(24·(tрв-tсрн))*100
Экономия теплоэнергии от снижения ее отпуска в выходные дни		ΔQн=((b·Δtнрв)/(24·(tрв-tсрн))*100
Экономия теплоэнергии за счет учета теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений		ΔQн=(Δtив)/(tрв-tсрн)*100

Таким образом, экономия тепловой энергии от установки АУУ составит 11,96 % от годового теплопотребления на отопление .