Меню

Схемы трубопроводов тепловых насосов



Схемы теплового пункта системы отопления

Зависимая схема с двухходовым клапаном и насосами в подающем трубопроводе

Зависимая схема подключения теплового пункта системы отопления к тепловой сети с двухходовым клапаном регулятора теплового потока и циркуляционно-смесительными насосами в подающем трубопроводе системы отопления.

Схему применяют если:

1 Расчётный температурный график источника тепла превышает расчётный температурный график системы отопления (например, на вводе тепловой сети 120/70, а в системе отопления необходимо поддерживать 95/70).

2 Рабочее давление в обратном трубопроводе тепловой сети и статическое давление в тепловой сети — превышают статическое давление системы отопления, как минимум, на 5м.вод.ст.. Статическое давление системы отопления равняется высоте водяного столба в метрах от отметки расположения теплового пункта до отметки верхней точки системы отопления. Конвертер величин давлений в м.вод.ст. из исходных данных выданных теплоснабжающей организацией указанных в других единицах измерения (бар, МПа или кгс/м&sup2);.

3 Давление в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления определяемого пределом прочности наиболее слабого её элемента (радиаторы, трубы).

4 В тепловом пункте необходимо реализовать автоматическое качественное управление температурой теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха и/или по суточному, недельному графику работы системы.

Описание схемы теплового пункта и принцип её работы:

Управляет работой теплового пункта программируемый контроллер, к которому подключены: датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры теплоносителя поступающего в систему отопления и двухходовой регулирующий клапан (РК) с элктроприводом.

В контроллер вносят температурный график системы отопления отображающий зависимость температуры воды поступающей в систему от температуры наружного воздуха, дня недели и времени суток. Контроллер замеряет температуру наружного воздуха, определяет необходимую температуру воды на входе в систему отопления и сравнивает её с температурой замеренной датчиком t11, при отклонении — посылает закрывающий или открывающий сигнал регулирующему клапану на подающем трубопроводе тепловой сети.

Регулирующий клапан может как полностью открыть подачу теплоносителя, так и полностью закрыть подающий трубопровод. Подмес воды из обрата не прекращается даже при полном открытии регулирующего клапана так как вода приходящая из тепловой сети условно «перегрета», то есть с температурой превышающей необходимую температуру для системы отопления. В режиме полного перекрытия подающего трубопровода весь теплоноситель поступающий в систему отопления будет отбираться через перемычку из обратного трубопровода.

Независимо от степени закрытия регулирующего клапана объём воды, поступающий в систему отопления, стабилен и определяется характеристикой циркуляционного насоса, изменяются только пропорции двух потоков воды в смеси — потока отбираемого из обратного трубопровода и потока из подающего.

При выходе из строя рабочего насоса циркуляция воды в системе остановится, поэтому в схеме предусмотрено два насоса – рабочий и резервный (Н1 и H2).

Насосы к электрической сети подключаются через щит управления в котором предусмотрены следующие уровни защиты:

  • Защита от сухого хода
  • Защита от перекоса фазных напряжений
  • Защита от обрыва фаз и коротких замыканий
  • Тепловая защита от повышенных токовых нагрузок
  • Автоматическое включение резервного насоса при выходе из строя рабочего

На вводе тепловой сети установлен регулятор перепада давления (РД) который стабилизирует перепад давлений, ограничивает максимальный расход теплоносителя отбираемого из тепловой сети и создаёт режим работы регулирующего клапана при котором перемещение штока плавно изменяет расход проходящей через него воды.

Для ограничения максимального расхода на регуляторе настраивают перепад давлений равный потере напора на регулирующем клапане в полностью открытом положении при прохождении максимального расхода теплоносителя.

Для настройки рабочей точки насоса в тепловом пункте предусмотрен ручной балансировочный клапан, который допускается не устанавливать если насосы оборудованы регулятором частоты вращения.

Кроме нового строительства данная схема применяется при реконструкции ИТП с заменой элеваторных узлов.

Особенности схемы

В рабочем режиме давление в обратном трубопроводе системы отопления равняется давлению в обратном трубопроводе тепловой сети на вводе, а давление в точке смешения потоков несколько ниже давления в обратном трубопроводе тепловой сети.

Даже при полном открытии регулирующего клапана на подающем трубопроводе к потоку поступающему в систему отопления будет подмешивать остывшая вода из обратного трубопровода.

Зависимая схема с двухходовым клапаном, насосами в подающем трубопроводе и регулятором подпора

Применяется в случаях когда статическое или рабочее давление в обратном трубопроводе тепловой сети, ниже чем статическое давление системы отопления + 5м.вод.ст.

Регулятор подпора устанавливают для защиты систем отопления от частичного или полного опорожнения.

Зависимая схема с двухходовым клапаном и насосами в обратном трубопроводе

Зависимая схема подключения ИТП системы отопления с автоматическим погодозависимым регулированием на базе программируемого контроллера с двухходовым клапаном и циркуляционно-смесительными насосами в обратном трубопроводе.

Схему применяют если:

1 Расчётный температурный график источника тепла превышает расчётный температурный график системы отопления.

2 Рабочее давление в обратном трубопроводе тепловой сети и статическое давление в тепловой сети — превышают статическое давление системы отопления, как минимум, на значение равное максимальному напору насоса + 5м.вод.ст..

3 Давление в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления определяемого пределом прочности наиболее слабого её элемента (радиаторы, трубы).

4 В тепловом пункте необходимо реализовать автоматическое качественное управление температурой теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха и/или по суточному, недельному графику работы системы.

5 Температура в подающем трубопроводе системы отопления в рабочем режиме может превышать допустимую температуру для циркуляционного насоса.

Читайте также:  Определить сопротивление одиночного трубчатого заземлителя

Особенности схемы

Давление в обратном трубопроводе системы отопления всегда будет меньше давления в обратном трубопроводе тепловой сети на вводе в здание на величину напора насоса в рабочей точке.

Давление в подающем трубопроводе системы отопления будет несколько ниже давления в обратном трубопроводе тепловой сети.

Зависимая схема с трёхходовым клапаном и циркуляционными насосами

Зависимая схема подключения теплового пункта системы отопления к источнику тепла с трёхходовым клапаном регулятора теплового потока и циркуляционно-смесительными насосами в подающем трубопроводе системы отопления.

Данную схему в ИТП применяют при соблюдении условий:

1 Температурный график работы источника тепла (котельной) превышает либо равен температурному графику системы отопления. Тепловой пункт подключённый по данной принципиальной схеме может работать как с подмесом к подаче потока из обратного трубопровода, так и без него, то есть пустить теплоноситель из подающего трубопровода тепловой сети напрямую в систему отопления.

Например расчётный температурный график системы отопления 90/70°C, равен температурному графику источника, но источник независимо от внешних факторов всё время работает с температурой на выходе 90°C, а для системы отопления подавать теплоноситель с температурой в 90°C нужно лишь при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева -22°C). Таким образом в тепловом пункте к воде, поступающей от источника будет подмешиваться остывший теплоноситель из обратного трубопровода пока температура наружного воздуха не опустится до расчётного значения.

2 Подключение теплового пункта выполнено к безнапорному коллектору, гидравлической стрелке или теплотрассе с разницей давлений между подающим и обратным трубопроводом не более 3м.вод.ст..

3 Давление в обратном трубопроводе источника тепла в статическом и динамическом режимах превышает как минимум на 5м.вод.ст высоту от места подключения теплового пункта до верхней точки системы отопления (статику здания).

4 Давление в подающем и обратном трубопроводе источника тепла, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления здания подключённой к данному ИТП.

5 Схема подключения теплового пункта должна обеспечивать автоматическое качественное регулирование системой отопления по температурному или временному графику.

Описание работы схемы ИТП с трёхходовым клапаном

Принцип работы данной схемы схож с работой первой схемы за исключением того, что трёхходовым клапаном может быть полностью перекрыт отбор из обратного трубопровода, при котором весь теплоноситель, поступающий от источника тепла без подмеса будет подан в систему отопления.

В случае полного перекрытия подающего трубопровода источника тепла, как и в первой схеме, в систему отопления будет подаваться только вышедший из неё теплоноситель, отбираемый из обрата.

Зависимая схема с трёхходовым клапаном, циркуляционными насосами и регулятором перепада давления.

Применяется при перепаде давления в месте подключения ИТП к тепловой сети превышающем 3м.вод.ст.. Регулятор перепада давления в данном случае подбирается для дросселирования и стабилизации располагаемого напора на вводе.

Независимая схема индивидуального теплового пункта

Независимая схема подключения теплового пункта с двухходовым клапаном регулятора перепада давления, циркуляционными насосами, закрытым расширительным баком и автоматизированной линией подпитки.

Независимую схему подключеня ИТП применяют при:

1 Статическое давление и/или давление в подающем и/или обратном трубопроводе тепловой сети превышают допустимое давление в системе отопления.

2 Температурный график источника тепла превышает температурный график системы отопления. Например, температурный график источника тепла 110/70, а у подключаемой по независимой схеме системы отопления 90/70.

3 В отапливаемом здании 12 или более этажей (согласно ДБН В. 2.5-67:2013).

4 Располагаемый напор на вводе тепловой сети превышает 4 м.вод.ст. (из условия преодоления гидравлического сопротивления теплообменника и регулирующей арматуры).

5 Независимая схема подключения регламентируется техническими условиями теплоснабжающей организации или техническим заданием заказчика.

Принцип работы теплового пункта подключенного по независимой схеме

Горячий теплоноситель поступающий от источника тепла попадает в пластинчатый теплообменник где остывая нагревает воду циркулирующую в системе отопления.

Применение пластинчатого теплообменника позволяет защитить систему отопления от изменений гидравлического режима источника тепла / тепловой сети, то есть сделать её независимой.

В отличие от зависимых схем, в которых вода отобранная из подающего трубопровода тепловой сети поступает в систему отопления, при независимом подключении теплового пункта вода из наружных сетей попадает в с систему едино разово при заполнении и в незначительных количествах во время подпитки компенсирующей утечки теплоносителя в системе. Независимое подключение системы отопления сокращает влияние на трубопроводы и элементы системы отопления не осевших в сетчатых фильтрах взвешенных частиц присутствующих в теплоносителе отобранном из наружных сетей.

Управляет тепловым пунктом электронный контроллер, снабжённый датчиком температуры наружного воздуха, и датчиком температуры теплоносителя поступающего в систему отопления. К контролеру также подключён электропривод регулирующего клапана установленного на подающем трубопроводе источника тепла.

Контроллеру задана зависимость температуры воды поступающей в систему отопления от температуры наружного воздуха, соответствие которой он с определённой периодичностью проверяет. Если по результатам опроса датчиков контроллер выяснил, что теплоноситель поступает в систему отопления с недостаточной температурой, — он посылает открывающий сигнал регулирующему клапану на подающем трубопроводе тепловой сети, при превышении температуры над заданной, контроллер прикрывает клапан вплоть до полного перекрытия подачи.

Ограничение расхода теплоносителя выполнено на базе регулятора перепада давления, так же как и в первой схеме (см. выше).

Циркуляцию теплоносителя в системе отопления создают два бесшумных насоса, один из которых резервный. Пара циркуляционных насосов оборудована щитом автоматизации с перечнем функций описанных в описании первой схемы.

Вода при нагреве увеличивает свой объём, а при охлаждении, соответственно, уменьшает. Так как вода – жидкость практически несжимаемая, то при её нагреве в замкнутом контуре системы отопления резко повысится давление, что приведёт к разрушению наиболее слабого элемента системы отопления.

Читайте также:  Соединения трубопроводов том 1

Чтобы исключить разрушающее действие нагреваемой воды в замкнутом контуре системы отопления, в него добавляют расширительный бак (БР) рассчитанный на приём прироста объёма нагреваемой жидкости. Полость расширительного бака разделена на две части эластичной мембраной способной растягиваться принимая внутрь полости весь прирост объёма нагреваемой воды и сжиматься во время снижения температуры воды в системе отопления – вытесняя обратно в систему полученный ранее объём воды.

На случай защиты системы отопления от аварийного повышения давления в ней, предусматривают установку предохранительных клапанов (ПК) в количестве не менее двух, один из которых резервный.

Подпитка системы отопления осуществляется регулятором давления (РД) в автоматическом режиме, как только давление в нагреваемом контуре опустится ниже давления настройки регулятора.

Независимая схема ИТП с блоком подпиточных насосов

Схему применяют если давление в подающем трубопроводе на вводе от источника тепла ниже статического давления системы отопления. Схема не обязательна, но рекомендуется к применению если давление в обратном трубопроводе тепловой сети, либо статическое давление источника тепла ниже статического давления системы отопления.

Источник

Подключение теплового насоса

В подключении теплового насоса есть свои особенности, как они есть и при подключении любого отопительного оборудования, но схемы подключения используются всегда одни и те же.

Выбор схемы и способа отопления тепловым насосом определяется особенностями самой системы отопления, а не видом используемого котла.

О схемах подключения различных типов тепловых насосов и о схемах их гидравлической обвязки, мы подробно расскажем в этой статье.

Схемы подключения тепловых насосов

Схемы подключения тепловых насосов к системе отопления не зависят от типа теплового насоса. Отличия могут быть только в обустройстве внешнего коллектора для водяного теплового насоса или места установки наружного блока воздушного теплового насоса.

В общем случае, типовая схема подключения теплового насоса выглядит так же, как для электрического котла.

Таким образом, можно взять любую типовую схему отопления, которая подходит для вашей системы отопления и использовать ее для подключения теплового насоса.

Схема подключения теплового насоса воздух-вода

К особенностям схемы подключения теплового насоса воздух вода можно отнести только возможность неограниченной протяженности магистралей, соединяющих внешний блок теплового насоса с системой отопления. Такой тепловой насос можно расположить в удобном месте на участке, крыше или фасаде дома.

Это относится только к моноблокам воздух-вода, которые могут быть установлены на любом удалении от котельной при соответствующем утеплении водяных магистралей. Для тепловых насосов в сплит исполнении, внутренний блок устанавливается в котельной и подключается к подаче и обратке системы отопления, как обычный котел.

Схема обвязки теплового насоса

Гидравлическая схема обвязки теплового насоса аналогична обвязке отопительного котла. Для обвязки теплового насоса действуют те же строительные нормы и правила, что и для обычных котлов.

Для наглядности приведем «правильную» схему подключения теплового насоса для отопления и горячего водоснабжения дома мощностью 20 кВт.

Основные элементы схемы обвязки теплового насоса для отопления:

  1. Теплообменник для пассивного охлаждения
  2. Расширительный бак внешнего контура теплового насоса
  3. Коллектор потолочного охлаждения
  4. Расширительный бак системы отопления
  5. Группа безопасности котла (теплового насоса)
  6. Расширительный бак для ГВС
  7. Резервный котел (высокотемпературный) с насосом и группой безопасности
  8. Узел подмеса системы отопления
  9. Термостатический клапан радиатора отопления
  10. Буфер (тепловой аккумулятор)
  11. Основной насос системы отопления
  12. Тепловой насос вода-вода со встроенными циркуляционными насосами
  13. Бойлер косвенного нагрева для ГВС
  14. Насос рециркуляции ГВС
  15. Коллектор водоснабжения
  16. Коллектор теплых полов
  17. Коллектор радиаторов

Заказать проектирование схемы подключения теплового насоса можно здесь.

Источник

Схема и технология работы теплового насоса

Сжигание классического топлива (газ, дрова, торф) является одним из древних способов получения тепла. Однако истощение традиционных источников энергии побудили человека искать более сложные, но не менее эффективные альтернативные варианты. Одним из ни стало изобретение теплового насоса, работа которого основана на школьных законах физики.

Работа теплового насоса

Очень сложный на первый взгляд принцип работы тепловых насосов базируется на нескольких простых законах термодинамики и свойствах жидкостей и газов:

  1. Когда газ переходит в жидкое состояние (конденсация), выделяется тепло
  2. Когда жидкость переходит в газ (испарение), поглощается тепло

Большинство жидкостей могут закипать при достаточно высоких температурах, близких к 100 градусам. Но встречаются вещества и с достаточно низкими температурами кипения. У фреона она около 3-4 градусов. Превращаясь в газ, он легко сжимается и внутри емкости начинает расти температура.

Теоретически фреон можно сжимать до получения любых желаемых температур, но на практике ограничиваются 80-90 градусами, необходимыми для полноценной работы классической системы отопления.

Каждый сталкивается с тепловым насосом не один раз в день, когда проходит мимо холодильника. Однако в нем он работает в обратном направлении, забирая тепло продуктов и рассеивая в атмосферу.

Если вы ищете где купить теплообменное оборудование для вашего производство, то советуем продукцию уральский завод котельного оборудования.

Видео о технологии работы

Схема теплового насоса

Работоспособность большинства тепловых насосов базируется на тепле грунта, в котором на протяжении года температура практически не колеблется (в пределах 7-10 градусов). Тепло перемещается между тремя контурами:

  1. Контур отопления
  2. Тепловой насос
  3. Рассольный (он же земляной) контур

Классический принцип работы тепловых насосов в отопительной системе состоит из следующих элементов:

Читайте также:  Когда перетягивают трубы женщинам

  1. Теплообменник, отдающий внутреннему контуру тепло, забираемое у земли
  2. Сжимающее устройство
  3. Второе теплообменное устройство, передающее отопительной системе энергию, получаемую во внутреннем контуре
  4. Механизм, понижающий давление в системе (дросселе)
  5. Рассольный контур
  6. Земляной зонд
  7. Отопительный контур

Труба, которая выполняет роль первичного контура, помещается в колодец или закапывается непосредственно в землю. По ней перемещается незамерзающий жидкий теплоноситель, температура которого повышается до аналогичной характеристики земли (около +8 градусов) и поступает во второй контур.

Вторичный контур забирает тепло у жидкости. Циркулирующий внутри фреон начинает закипать и преобразовываться в газ, который направляется в компрессор. Поршень сжимает его до 24-28 атм, благодаря чему происходит увеличение температуры до +70-80 градусов.

На данном рабочем этапе происходит концентрирование энергии в один небольшой сгусток. Благодаря этому увеличивается температура.

Разогретый газ поступает в третий контур, который представлен системами горячего водоснабжения или даже отопления дома. При передаче тепла возможны потери до 10-15 градусов, но они оказываются не существенны.

Когда фреон остывает, происходит уменьшение давления, и он вновь превращается в жидкое состояние. При температуре 2-3 градуса он поступает обратно во второй контур. Цикл повторяется снова и снова.

Основные виды

Устроен принцип работы тепловых насосов так, чтоб они легко эксплуатировались без перебоев в широком диапазоне температур – от -30 до +40 градусов. Наибольшую популярность получили следующие два вида моделей:

  • Абсорбционного типа
  • Компрессионного типа

Абсорбционного типа модели имеют достаточно сложное устройство. Они передают полученную тепловую энергию непосредственно при помощи источника. Их эксплуатация значительно снижает материальные затраты на расходующиеся электричество и топливо. Компрессионного типа модели для переноса тепла потребляют энергию (механическую и электрическую).

В зависимости от применяемого теплового источника насосы подразделяются на следующие виды:

  1. Перерабатывающие вторичное тепло – самые дорогостоящие модели, получившие популярность для обогрева объектов в промышленности, в которых вторичное тепло, вырабатываемое другими источниками, расходуется в никуда
  2. Воздушные – забирающие тепло из окружающего воздуха
  3. Геотермальные – выбирают тепло из воды или земли

По видам входного/выходного теплоносителя все модели можно классифицировать следующим образом – грунт, вода, воздух и их различные сочетания.

Геотермальные тепловые насосы

Популярными являются геотермальные модели насосов, которые подразделяются на два вида: замкнутого или открытого типа.

Простое устройство открытых систем позволяет нагревать проходящую внутри воду, которая в последствии вновь поступает в землю. Идеально она работает при наличии неограниченного объема чистого жидкого теплоносителя, который после потребления не наносят вред среде.

Замкнутые системы геотермальных тепловых насосов делят на следующие разновидности:

  • Водный – коллектор располагается в водоеме на непромерзаемой глубине
  • С вертикальным расположением – коллектор помещается в скважину на глубину до 200 м и применим в местностях с неровным ландшафтом
  • С горизонтальным расположением – коллектор помещается в землю на глубину 0.5-1 м, очень важно обеспечить на ограниченной площади большой контур

Насос типа воздух-вода

Одним из наиболее универсальных вариантов является модель «воздух-вода». В теплые периоды года она весьма эффективна, но зимой производительность может существенно падать.

Преимуществом системы является простой монтаж. Подходящее оборудование может монтироваться в любом удобном месте, например, на крыше. Тепло, которые в виде газа или дыма удаляется из помещения, может использоваться повторно.

Тепловой насос «вода-вода» один из самых эффективных. Но его использование может быть ограничено наличием поблизости водоема или недостаточной глубиной, на которой в зимний период не наблюдается существенного падения температуры.

Низко потенциальная энергия может выбираться из следующих источников:

  • Грунтовые вода
  • Водоемы открытого типа
  • Сточные промышленные воды

Наиболее прост принцип работы тепловых насосов у моделей, отбирающих тепло в водоеме. Если принято решение использовать подземные воды, может потребоваться бурение колодца.

Тепло из грунта можно получать на протяжении всего года, так как на глубинах от 1 м температура практически не меняется. В качестве носителя тепла используют «рассол» — незамерзающую жидкость, которая циркулирует по пластиковым трубам.

Один из недостатков системы «грунт-вода» — необходимость большой площади для достижения желаемой эффективности. Нивелировать его стараются укладкой труб кольцами.

Коллектор можно располагать в вертикальном положении, но потребуется скважина глубиной до 150 м. На дне монтируются зонты, отбирающие тепло грунта.

Плюсы и минусы отопительных систем с тепловым насосом

Тепловые насосы нашли широкое применение в системах отопления частной жилой площади или промышленных площадей. Они постепенно вытесняют более классические источники энергии благодаря надежности и экономичности.

Среди многочисленных преимуществ, которые предоставляет эксплуатация теплового насоса, выделяют:

  • Экономия материальных средств на техническом обслуживании систем и теплоносителе
  • Насосы работают полностью в автономном режиме
  • В окружающую среду не выделяются вредные продукты горения и прочие токсичные вещества
  • Пожаробезопасность монтируемого оборудования
  • Возможность легко реверсировать работу системы

Несмотря на массу преимуществ, необходимо принять во внимание и отрицательные стороны эксплуатации теплового насоса:

  • Большие первоначальные вложения на обустройства отопительной системы – от 3 до 10 тысяч долларов
  • В холодные периоды, когда температура отпускается ниже -15 градусов, необходимо подумать об альтернативных вариантах отопления
  • Отопление, основанное на работе теплового насоса, наиболее эффективно только в системах низкотемпературным теплоносителем

Еще одно схематичное видео:

Узнав и освоив принцип работы теплового насоса, можно подумать и принять решение о целесообразности его установки и использования. Первоначальные затраты, которые могут показаться очень масштабными, в скором времени окупятся и начнут приносить своеобразную прибыль в виде экономии на классическом топливе.

Источник