Балансування системи опалення

Системи опалення практично будь-яких змін вимагають балансування, виняток становить тільки розводка по петлі Тіхельмана. Ми розглянемо три можливі способи провести балансування, розповімо опреімуществах, недоліки і доречності кожного з методів, дамо практичні рекомендації.

• У чому суть балансування
• Особливості роботи з різними видами розводки
• розрахункове моделювання
• емпіричний спосіб
• Налагодження в автоматичному режимі

Гідравлічні системи опалення по праву вважаються найбільш складними. Їх ефективна робота можлива тільки за умови глибокого розуміння фізичних процесів, прихованих від візуального спостереження. Спільна робота всіх пристроїв повинна забезпечувати поглинання теплоносієм максимальної кількості тепла і його рівномірним розподілом по всіх нагрівальних приладів кожного контуру.

Режим роботи кожної гідросистеми заснований на взаємозв'язку двох назад пропорційних величин: гідравлічного опору і пропускної здатності. Саме ними визначається витрата теплоносія в кожному вузлі і частини системи, а отже і кількість підводиться до радіаторів теплової енергії. У загальному випадку розрахунок витрати для кожного окремо взятого радіатора відображає високу ступінь нерівномірності: чим більше відстані нагрівальний прилад від теплового вузла, тим вище вплив гідродинамічного опору труб і відгалужень, відповідно теплоносій циркулює з меншою швидкістю.

Завдання балансування системи опалення - гарантувати, що протока в кожній частині системи матиме приблизно однакову інтенсивність навіть при тимчасових змінах режимів роботи. Ретельне балансування дозволяє домогтися такого стану, коли індивідуальне регулювання термостатирует головок не робить істотного впливу на інші елементи системи. При цьому сама можливість балансування повинна передбачатися ще на етапі проектування і монтажу, адже для настройки системи необхідна як спеціальна арматура, так і технічні дані на обладнання котельні. Зокрема, обов'язкова установка на кожному радіаторі запірних клапанів, в простолюдді званих дросселями.

Однотрубні системи опалення піддаються балансує регулюванню найбільш просто. Все завдяки тому, що сумарний проток через радіатор і зв'язує байпас завжди однаковий і не залежить від пропускної здатності встановленої арматури. Тому в системах типу «Ленинградка» робота ведеться не тільки над балансуванням протоки, скільки над рівнянням кількості тепла, що виділяється теплоносієм в радіаторах. Говорячи простіше, головна мета балансування в такому випадку - забезпечити, щоб до найбільш віддаленого радіатора вода надходила при досить високій температурі.

У двотрубних тупикових системах діє дещо інший принцип. Кожен радіатор системи являє собою свого роду шунт, гідравлічне опір якого нижче, ніж у всій решті групи, розташованої далі у напрямку протоки. Через це значна частина теплоносія протікає через шунт назад до теплового вузла, в той час як циркуляція далі по системі має набагато меншу інтенсивність. У таких системах опалення доводиться працювати саме над вирівнюванням протоки в кожному радіаторі шляхом зміни пропускної здатності арматури.

Двотрубні попутні системи опалення балансування не вимагають зовсім, але при цьому мають порівняно високу матеріаломісткість. У цьому вся принадність петлі Тіхельмана: Шлях, який проходить теплоносій в ланцюзі кожного радіатора, приблизно однаковий, завдяки чому еквівалентність протоки в кожній точці системи підтримується автоматично. Схожим чином справа йде з променевими системами опалення і водяним теплою підлогою: вирівнювання протоки виконується на загальному колекторі по поплавця витратомірам.

Найбільш конструктивний іправільний метод регулювання - за допомогою побудови розрахункової моделі гідравлічної системи опалення. Це можна виконати в такому програмному забезпеченні як Danfoss CO і Valtec.PRG, або ж в платних продукти на зразок AutoSnab 3D. Не слід боятися платного ПО: як ви побачите пізніше, його вартість не йде ні в яке порівняння з витратами на спеціальні пристрої автоматичного балансування, при цьому розрахунковий проект гідравлічної системи надасть повне уявлення про систему, режимах її роботи і фізичні процеси, що відбуваються в кожній точці .

Балансування за допомогою програмних розрахунків проводиться за допомогою побудови точної віртуальної копії системи опалення. У різних робочих середовищах механізм моделювання протікає з деякими відмінностями, тим не менш, всі програми такого роду мають дружній і зрозумілий користувачеві інтерфейс. Дуже важливо, щоб побудова виконувалося дійсно точно: з зазначенням кожного фітинга, елемента арматури, поворотів і відгалужень, присутніх в реальній системі. Ось які будуть потрібні вихідні дані:

• паспортні дані котла: потужність, ККД, напірно-видатковий графік, робочий тиск.
• відомості про циркуляційному насосі: швидкість протоку і натиск;
• тип теплоносія;
• матеріал і умовний прохід труб, температура навколишнього середовища;
• технічні відомості про всю запірної і регулюючої арматури, коефіцієнти місцевих опорів (КМС) кожного елемента;
• паспортні дані на запірні клапани, залежність їх пропускної спроможності від падіння тиску і ступеня відкриття.

Після побудови моделі системи вся робота зводиться до того, щоб забезпечити рівність витрат теплоносія на кожному радіаторі. Для цього штучно занижують пропускну здатність запірних клапанів на тих радіаторах і ланцюгах, де спостерігається істотне збільшення протоки в порівнянні з іншими. Коли віртуальна балансування виконана, для кожного радіатора виписують Kvs - коефіцієнти пропускної здатності. Використовуючи таблицю або графік з паспорта клапана, визначають необхідну кількість обертів регулювального штока, після чого ці дані використовують для балансування реальної системи в натурі.

Звичайно, відрегулювати систему опалення при числі радіаторів до десяти можна і без попереднього розрахунку. Однак цей метод досить трудомісткий і займає дуже багато часу. Крім іншого, при такій балансуванню не вдається передбачити зміну витрати при роботі термостатирует головок, що сильно знижує точність балансування.

Алгоритм ручної балансування нескладний, для початку необхідно перекрити абсолютно всі радіатори в системі. Це робиться для того, щоб максимально близько зрівняти температуру теплоносія на вході і виході з теплового вузла. Весь цей процес займає близько години, при цьому необхідно встановити циркуляційний насос на максимальну швидкість і переконатися у відсутності повітряних пробок в системі.

Наступний крок - повне відкриття запірного клапана на найбільш віддаленому радіаторі (найчастіше на останньому радіаторі цей клапан не встановлюється зовсім). Через 10-15 хвилин проводиться вимір температури нагріву крайнього радіатора, вона при подальшій балансуванню буде використовуватися як еталонна.

Далі потрібно відкрити запірний клапан на передостанньому радіаторі. Ступінь відкриття повинна бути такою, щоб нагрівання стався до еталонної температури і при цьому на останньому радіаторі температура нагріву не знизилася. Межа дуже тонка, і робота сильно ускладнюється інерційністю радіаторів: після кожної зміни положення штока клапана на алюмінієвому радіаторі необхідно почекати не менше 15 хвилин, на чавунному - близько 30-40 хвилин. В цьому і є вся суть ручної балансування: просуваючись від найбільш віддаленого радіатора до найпершого в ланцюжку необхідно знижувати пропускну здатність, забезпечуючи підтримку однакової температури на кожному нагрівальному приладі. Регулювання повинна проводитися дуже тонко і акуратно, адже різке збільшення протоки в середині контуру призведе до падіння температури в віддаленій його частини, відповідно потрібно буде витратити ще 15-20 хвилин, щоб повернути систему до початкового стану.

Існує якась золота середина між двома описаними вище способами. Спеціальне обладнання для автоматичного балансування гідравлічних систем опалення дозволяє провести настройку з дуже високою точністю і в досить короткі терміни. На поточний момент основним технічним рішенням для таких цілей вважається «розумний» насос Grundfos ALPHA 3, укомплектований знімним передавачем, а також фірмовий додаток для мобільних пристроїв. Середня ціна комплекту обладнання складає близько $ 300.

У чому суть задуму? Насос має вбудований витратоміром і може обмінюватися даними зі смартфоном або планшетом, де проводиться обробка всієї інформації. Додаток працює як путівник: крок за кроком направляє користувача і вказує, які маніпуляції потрібно проводити над різними частинами системи опалення. При цьому в базі додатки зберігаються окремі кімнати з зазначеним числом нагрівальних приладів, є можливість вибирати різні типи радіаторів, вказувати їх потужність, необхідні норми обігріву та інші дані.

Процес відбувається гранично просто і повністю демонструє алгоритм роботи програми. Після створення пари з передавачем і підготовки до роботи від системи відключаються всі радіатори, це необхідно для вимірювання нульового витрати. Після цього запірні клапани на кожному радіаторі черзі відкриваються повністю. При цьому витратомір в насосі відзначає зміни в протоці і визначає максимальну пропускну здатність кожного нагрівального приладу. Після того як всі радіатори будуть внесені в базу програми, проводиться їх індивідуальне регулювання.

Налаштування запірного клапана на радіаторах відбувається в режимі реального часу. Додаток має звукову індикацію для можливості роботи в важкодоступних місцях. Балансування вимагає тонкого налаштування запірного штока до такого положення, при якому поточна витрата в системі зрівняється із значенням, рекомендованим програмою. По завершенні роботи з кожним радіатором додаток формує звіт, в який включені всі нагрівальні прилади системи і витрата теплоносія в них. Після виконання балансування насос ALPHA 3 може бути знятий і замінений на інший з аналогічними параметрами продуктивності.