Каскадная система отопления

Принцип работы каскадной установки

Малогабаритные котлы, оснащенные программным управлением, проходят процесс подключения к системе через теплоноситель. Это позволяет плавно и непрерывно регулировать мощность всей котельной системы. В этом котельном оборудовании используются компьютерные технологии, которые позволяют безупречно контролировать систему во время работы.

Система работает автономно, вмешательства человека не требуется. Каскадные котлы – это ответ на потребности пользователей, то есть на потребление тепла и горячей воды.

Например, при установке 10 газовых котлов мощностью по 80 кВт общая мощность составит 800 кВт (10 * 80 кВт = 800 кВт), а минимальная мощность составит 26 кВт (800 * 3,3 / 100 = 26 кВт с регулировкой мощности 40% – 100%).

Преимущества этих систем отопления:

  • возможность получения мощности до 1мВт;
  • отгрузка;
  • экологически чистое оборудование – важный экологический аспект;
  • финансовая привлекательность;
  • экономия в использовании;
  • полная автономия;
  • размещение в любом месте (крыша, комната, пристройка);
  • быстрый монтаж подготовленного оборудования и заводов;
  • большая продолжительность;
  • отсутствие строительства больших и некрасивых внешних тепловых трасс;
  • дистанционное управление.

Традиционные котельные системы уступают каскадным котельным по долговечности. Достижение этой надежности заключается в совместном функционировании нескольких единиц, работающих вместе и стремящихся к общей цели. Операционная система запрограммирована таким образом, что каждый день розжиг всех отопительных приборов берет на себя следующий котел: сегодня в работу входит первый котел, завтра он будет последним в списке приоритетов. Поэтому ресурс каждого котла не исчерпан.

Рис. 2

Подключение котлов на получение горячей воды, помимо основного агрегата, в быту также является преимуществом каскадной котельной. Следовательно, имея 10 котлов в системе, можно поставить 9 котлов. Даже небольшие объемы каждого бойлера составляют огромный запас воды.

Размещать котельную можно где угодно, не важно: чердак, подвал, смежное помещение. Программная система управления котельной (рис. 2) контролирует заданную температуру в течение определенного периода времени. Для поддержания необходимой мощности задействовано необходимое количество агрегатов. Ошибки не будет, так как нет «человеческого фактора.

Кондиционирование помещений осуществляется полностью и автономно. При превышении температурных показателей программа сама отключит систему и при необходимости запустит кондиционирование. При заниженном указателе температуры все делается с точностью до наоборот. Диспетчер, используя модем, со своего компьютера сможет следить за состоянием оборудования.

Дымоудаление каскада котлов

Отвод дыма из системы зависит от типа газовых котлов и осуществляется следующими способами:

  1. Отдельные коаксиальные дымоходы;
  2. Отдельные дымоходы котлов с турбонаддувом;
  3. Группа дымоудаления с обратными клапанами дыма;
  4. Естественный отвод дымовых газов – групповой или индивидуальный.

При групповом отводе дымовых газов к общему дымоходу подключают не более 4-х котлов. При коаксиальном коллективном отводе дымовых газов каждый котел оборудован обратным клапаном дымовых газов. Предотвращает попадание дыма в окружающую среду при остановленном теплогенераторе.

Дымоходы строятся с уклоном от 5 до 10% в сторону котлов. При строительстве дымовой системы котла с открытой камерой сгорания необходимо выполнить аэродинамический расчет общего дымохода для обеспечения необходимой тяги.

Схема отопления с петлей Тихельмана плюсы и минусы

Двухтрубные системы отопления частного дома, как правило, тупиковые, что приводит к тому, что в последнем радиаторе из-за большего расстояния давление и поток теплоносителя соответственно слабее отопительный прибор нагревается хуже. Эта проблема решается увеличением количества секций радиатора или добавлением регуляторов к каждому радиатору.

Второе решение, применяемое при установке двухтрубных систем отопления в частном доме, – это балансировка системы.

Схема Тихельмана довольно проста. В классической двухтрубной схеме обратка отопления начинается от последнего радиатора и заканчивается котлом, а подача начинается от котла и заканчивается последним радиатором.

Особенности цикла Тихельмана в том, что «возврат» начинается с первого радиатора, приходит на последний и возвращается в котел, а электроснабжение, как и в классической схеме, начинается от котла и заканчивается на последнем радиаторе.

Получается, что первый радиатор от котла – первый на подаче и последний на обратке, соответственно последний радиатор на подаче последний, а на обратке первый.

Это тип прямоточной системы, в которой теплоноситель движется в одном направлении в подающей и обратной линиях отопления.

Такое расположение обеспечивает равномерное сопротивление и скорость потока в двухтрубных системах.

Преимущества и недостатки схемы Альберта Тихельмана

Двухтрубные системы отопления частного дома, монтаж которых осуществляется по схеме Тихельмана, обладают преимуществами прямоточных однотрубных («Ленинградская») и двухтрубных систем, а также рядом дополнительных преимуществ.

В первую очередь отметим сбалансированность системы и отсутствие необходимости в установке различного регулирующего оборудования, что довольно дорого.

В этом случае поток теплоносителя по системе одинаковый, а работа оборудования для генерации тепла оптимальна и имеет высокий КПД.

К недостаткам схемы Тихельмана можно отнести необходимость использования дополнительных труб, желательно большого диаметра, а это дополнительные затраты.

К тому же архитектурные особенности частного дома не всегда позволяют установить открытую систему отопления с тремя трубами. Например, двери и ряд других архитектурных форм могут помешать установке этого типа отопительной системы.

Поэтому организовать круговое движение промежуточного теплоносителя в двухтрубной системе отопления частного дома не всегда удается.

Также отметим, что в большинстве случаев при установке систем обратного отопления реверсивного типа по схеме Тихельмана применяется горизонтальная разводка.

По остальным характеристикам и используемому отопительному оборудованию и теплогенераторам схема Тихельмана не отличается от своих двухтрубных аналогов.

Особенности эксплуатации и принцип действия

Для начала необходимо подчеркнуть, что вся конструкция будет напоминать простой котел, подключенный к батареям отопления. Но на самом деле все используемые агрегаты имеют свои особенности, созданные именно для подобной техники. Именно исходя из этого, специалисты должны позаботиться о такой установке, если есть готовый проект (см. Также статью «Выбор радиаторов отопления: критерии выбора, продиктованные практикой»).

Котел и его преимущества

принципиально важно сразу заявить, что такие котлы являются одними из самых дешевых. При этом их цена, как и оборудования, к тому же относительно невысока

Учитывая это, считается, что такая система будет максимально эффективной и снизит затраты на отопление.

Принцип работы этого оборудования основан на тенденции поляризации воды переменным током

Исходя из этого, мощность всей системы иногда не достигает 400 Вт.

Особое внимание следует обратить на то, что для эффективной реализации такого проекта необходим анод из специальных технологических материалов, не содержащих ни кислот, ни щелочей. Такое же требование предлагается почти для всей автомагистрали.

Для более эффективной перекачки воды в подобных проектах используются небольшие насосы. Но также, если учесть дополнительные затраты на их эксплуатацию, экономия не будет огромной.

Совет! Оптимальнее приобретать полный комплект необходимого оборудования от одного производителя. Это поможет избежать несоответствия при сопряжении.

Радиаторы

При упоминании анодированных радиаторов отопления гораздо чаще относятся к алюминиевым изделиям, покрытым защитным слоем методом нанесения методом электролиза. Но сразу нужно сказать, что эти конструкции изначально разрабатывались именно для работы с этими котлами.

Дело в том, что поляризация воды – это активный процесс, который требует соблюдения целого ряда условий для достижения отличного результата, в частности отсутствия кислот, солей и других элементов, обладающих талантом участвовать в реакции.

С учетом таких тепловых характеристик был создан анодированный радиатор отопления, который должен выдерживать эти реакции и иметь достаточный уровень теплоотдачи. Подчеркнем, что такое опрыскивание проводится и вне продукта, чтобы уберечь его от факторов внешнего воздействия.

Особое внимание стоит обратить на то, что есть батареи со встроенными независимыми электродами. Имея это в виду, готовый продукт превращается в индивидуальные системы отопления, которые можно транспортировать

Но стоит подчеркнуть стразу, что эффективность элемента сравнима с простым электронагревательным элементом.

Совет! Критически важно понимать, что при использовании котлов для печати можно перестать беспокоиться о перегреве, но это не значит, что можно разбирать предохранительные клапаны или фильтры. Более того, при плохом управлении такая система может стать опасной

Советы экспертов

Типовые инструкции по установке таких изделий могут показаться очень простыми и вполне понятными. Но большинство производителей настоятельно рекомендуют пользоваться услугами специалистов по оборудованию. Наряду с этим, для некоторых из них требуются строго определенные мастера.

В последнее время особой популярностью пользуются утепленные полы на основе этих же систем. Это довольно недорогой вариант устройства качественного отопления в помещении без использования батареек. Но мастера советуют сочетать эти рисунки, создавая разные очертания.

Очевидный показатель качества оборудования – огромный гарантийный срок

Это особенно важно, если у производителя есть персональные сервисные центры.

https://youtube.com/watch?v=S8gy75gxLz8

Параллельное подключение котлов плюсы и минусы

Мы рассмотрели основные котлы выше. Теперь рассмотрим подключение резервных котлов, которое должно быть в системе любого современного дома.

Если резервные котлы подключены параллельно, у этого варианта есть свои плюсы и минусы.

Преимущества параллельного подключения резервных котлов:

  • Каждый котел можно подключать и отключать независимо друг от друга .
  • возможна замена любого теплогенератора на любой другой. Можно поэкспериментировать с настройками котла.

Недостатки параллельного подключения резервных котлов:

  • Придется больше работать с котельными трубами, больше сваривать полипропиленовые трубы и больше варить стальные трубы.
  • В результате будет израсходовано больше материалов, труб, фитингов и клапанов.
  • Котлы не смогут работать вместе, в одной системе, без использования дополнительного оборудования – гидравлических стрелок.
  • Даже после использования гидравлической стрелки остается необходимость сложной регулировки и согласования такой котельной системы исходя из температуры подачи воды в систему, и .

Указанные преимущества и недостатки параллельного подключения могут быть применены как для подключения основного и резервного теплогенератора, так и для подключения двух и более резервных теплогенераторов, использующих любой вид топлива.

Рабочие режимы контроллеров

Большинство каскадных контроллеров могут работать как минимум в двух рабочих режимах. В режиме отопления осуществляется погодозависимый принцип регулирования, т.е заданное значение температуры теплоносителя, подаваемого в систему, зависит от температуры наружного воздуха.

Чем ниже температура наружного воздуха, тем выше заданная температура подачи. Эта система устраняет необходимость в смесителе между котлом и отопительными приборами.

В режиме ГВС программная регулировка системы осуществляется, когда установленное значение подачи теплоносителя не зависит от температуры наружного воздуха. Другими словами, устанавливается определенное достаточно высокое значение температуры, обеспечивающее высокий уровень теплопередачи через вторичный теплообменник.

Этот режим обычно используется для обеспечения более высокой температуры теплоносителя, подаваемого через теплообменник к потребителям горячей воды и в системы антифриза. Модуляция мощности котла приводит к значительному уменьшению разницы между требуемой и фактической температурой теплоносителя, что предотвращает частую «штамповку» (включение / выключение) котла.

Некоторые контроллеры также отвечают за работу главного циркуляционного насоса и подключены к системе управления зданием. Современное поколение котлов малой мощности с модулирующими горелками предлагает экономию места, высокую эффективность, бесшумную работу и надежность. Это идеальное решение для низкотемпературных применений; такие котлы идеально подходят для теплых полов, систем антифриза, отопления бассейнов, систем горячего водоснабжения, а также систем тепловых насосов, в том числе геотермальных. Они уже зарекомендовали себя в сфере отопления частных домов.

Котлы с модулирующими горелками в составе каскадной системы представляют собой новую альтернативу промышленным системам отопления.

В отопительный сезон и в межсезонье любая система отопления имеет тенденцию иметь неравномерную и часто небольшую нагрузку на оборудование. Эта проблема требует решения, когда требуется широкий диапазон регулирования тепловой мощности одной котельной и котельной системы. Но это часто приводит к снижению эффекта от работы котельной, снижению КПД, увеличению расхода горючего сырья. Котлы в каскаде (рис. 1) представляют собой оптимальное решение проблемы.

Каскад – это соединение, которое предполагает подключение небольших отопительных приборов в одну систему.

Рис. 1

Автоматизация каскадных котельных

Роль средств автоматизации трудно переоценить с точки зрения удобства компоновки каскадных котлов, надежности и экономичности.

именно автоматика заботится о том, чтобы «выжать» из котлов, работающих в каскаде, максимальный КПД, обеспечивая при этом реактивность теплогенераторов на сигналы потребителей.

В современных конденсационных котлах промышленных серий каскадная логика включена в базовую автоматику и оптимизирована для конкретного оборудования.

Основные функции автоматизации котельной в каскаде:

  • Сбор заявок потребителей на выработку тепла и приоритизация (горячее водоснабжение, отопление, вентиляция и т.д.)

  • Определение оптимального режима работы для каждого отдельного котла для обеспечения необходимой мощности.

  • Обеспечение равномерного ресурсного освоения котлов (за редкими исключениями, о которых говорилось выше).

  • Отслеживание и оповещение об авариях на котлах.

Если говорить об особенностях работы автоматики с каскадом конденсационных котлов, то она заключается в стратегии включения и выключения котлов из текущей работы. В принципе, таких стратегий три:

  1. Включите позже, выключите раньше.

    В этом режиме работы дополнительные котлы подключаются к работе как можно позже с увеличением потребности в тепле, т. Е. Котлы уже включены и работают на максимальной мощности. Когда потребность в мощности снижается, котлы в кратчайшие сроки выводятся из каскада. Эта стратегия гарантирует минимальное количество одновременно работающих котлов, их работу на максимальной мощности и минимальное время работы дополнительных котлов.

    Стандарт для котлов без конденсации. Это связано с тем, что у котлов без конденсации наблюдается небольшое снижение эффективности при работе с пониженной модуляцией.

  2. Включите позже, выключите позже.

    Включайте дополнительные котлы как можно позже, но и выключайте как можно позже. Применяется, когда необходимо гарантировать минимальное количество маневров для розжига горелок котла.

  3. Сначала включите, потом выключите.

    Как можно быстрее включить дополнительные котлы при увеличении потребности в тепле и выключить как можно позже при уменьшении.

Это стратегия управления, используемая в современных конденсационных котлах. В то же время каждый отдельный котел работает с минимальной модуляцией, что гарантирует потребность в тепле. Количество работающих котлов максимальное. В результате мы достигаем максимальной эффективности каскадной установки с максимально равномерным развитием ресурса котла.

Последовательное подключение котлов плюсы и минусы

Если два или более котла подключены последовательно, они будут работать так же, как и основные котлы, подключенные каскадом. Первый бойлер нагреет воду, второй нагреет ее.

В этом случае в первую очередь стоит поставить котел на самый дешевый для вас вид топлива. Это может быть дровяной, угольный или котел на отработанном масле. А за ним, в каскаде, может быть любой резервный котел, хоть солярка, хоть пеллеты.

Основные преимущества параллельного подключения котлов:

  • В случае первой операции теплообменники второго котла будут действовать как своего рода гидравлический сепаратор, смягчая воздействие на всю систему отопления.
  • Второй резервный котел можно включить для нагрева воды в системе отопления в самые холодные морозы.

Минусы при использовании параллельного метода подключения резервных теплогенераторов в котельной:

Более длинный путь воды через систему с большим количеством изгибов и сужений в соединениях и фитингах.

Конечно, невозможно сразу запустить подпитку от одного котла на входе в другой. В этом случае не удастся отключить ни первый, ни второй котел при необходимости.

Хотя с точки зрения согласованного нагрева котловой воды этот способ будет только наиболее эффективным. Это можно реализовать, если на каждый котел установить байпасные байпасные цепи.

Основные преимущества применения каскадов котлов

Большинство перечисленных ниже преимуществ можно отнести не только к конденсационным котлам, но мы отдельно обратим внимание на то, что конкретно отличает данный вид техники в рамках соответствующей темы

Увеличение общего диапазона модуляции мощности

Как отмечалось выше, основной причиной каскадной установки нескольких котлов является увеличение максимальной мощности котельной за счет ограничения производительности одного агрегата. С этой точки зрения все котлы, можно сказать, равноправны.

При этом не следует забывать, что к современным системам теплоснабжения предъявляются повышенные требования с точки зрения энергоэффективности. И один из основополагающих принципов, гарантирующих этот принцип, – гарантировать текущую мощность теплогенераторов, равную потребностям системы, ни больше, ни меньше. Следовательно, нижний предел модуляции производительности котельной также играет важную роль. Использование водопада помогает значительно сократить эту границу. Также стоит помнить, что для средних широт большую часть года потребность в тепле не превышает 30-40% от максимальной.

При использовании одинаковых теплогенераторов в каскаде нижний предел мощности определяется простым делением минимальной мощности отдельного котла на их количество. И здесь нетрудно убедиться, насколько выгодны конденсационные котлы. Минимальная модуляция для большинства современных настенных котлов составляет около 15%. В результате, используя, например, четыре таких котла, мы получаем общий диапазон непрерывной модуляции 4-100%. Кроме того, в отличие от традиционных котлов, КПД конденсационных котлов увеличивается только при уменьшении модуляции.

Обеспечение высокого уровня отказоустойчивости котельной

Довольно очевидное преимущество. Чем больше используется каскадных котлов, тем меньше общее падение мощности в случае поломки и обслуживания отдельного теплогенератора.

Удобство монтажа и обслуживания оборудования

Независимо от общей мощности котельной, мы часто сталкиваемся с ограничениями по доступному пространству как при проектировании, так и при установке. 

Каскадная система отопления

С точки зрения дизайнера, использование каскада из нескольких котлов позволяет более гибко использовать имеющееся пространство, особенно это заметно при использовании настенных котлов. Для большинства серий настенных промышленных котлов есть готовые сантехнические решения для организации каскадов.

Каскадная система отопления

Самые современные напольные конденсационные котлы также допускают компактную установку и удобное водоснабжение.

Удобство для монтажных и сервисных организаций заключается в простоте доставки отдельного котла к месту непосредственной установки на любом этапе. Это особенно актуально для крышных котлов, где в случае замены теплогенератора (что крайне маловероятно) ключевую роль могут сыграть его малый вес и компактность. В этом контексте не следует забывать и о предыдущем абзаце этого раздела.

Возможность последовательного увеличения мощности котельной

В последние годы все чаще используется возможность распределять инвестиции по различным этапам строительства.

Каскадные решения позволяют постоянно увеличивать емкость существующей системы. Естественно, гидравлическая часть должна предусматривать возможность такого расширения.

Статья: Каскадные решения для напольных котлов HL

Необходимые условия для модулируемого каскада

При проектировании «модулированной сценической системы» необходимо соблюдать три важных условия.

В начале,

линии питания и контроллеры должны быть реализованы таким образом, чтобы было возможно независимое регулирование циркуляции потока через каждый котел. Вода не должна циркулировать через неработающий котел, в противном случае тепло от теплоносителя будет рассеиваться через теплообменник или кожух котла.

Это также относится к простой каскадной системе. Независимое регулирование расхода теплоносителя достигается за счет оснащения каждого котла одним циркуляционным насосом. При параллельной установке циркуляционных насосов необходимо установить обратные клапаны после насосов, чтобы предотвратить обратный поток теплоносителя через неработающие котлы.

Подача теплоносителя к каждому котлу через отдельные циркуляционные насосы позволяет повысить давление в теплообменнике работающего котла, чтобы предотвратить кавитацию и взрывное испарение.

Во-вторых,

подключение подающей и обратной линий каждого котла должно выполняться параллельно (особенно при использовании конденсационных котлов).

Это дает возможность поддерживать одинаковую температуру воды, поступающей в каждый котел, и при необходимости исключить перетекание теплоносителя между контурами. Низкая температура теплоносителя, подаваемого в котел, способствует конденсации водяного пара из продуктов сгорания и повышению КПД системы. Некоторые каскадные контроллеры для котлов с модулирующими горелками оснащены функцией «задержки», т. Е. Они могут активировать циркуляционный насос конкретного котла непосредственно перед зажиганием горелки.

Кроме того, они могут поддерживать работу насосов в течение некоторого времени после выключения горелки.

Первый гарантирует, что теплообменник котла нагревается теплоносителем, подаваемым системой, что предотвращает тепловой удар из-за значительной разницы температур (и конденсации дымовых газов для обычных котлов) при розжиге горелки. Второй – утилизировать остаточное тепло теплообменника, а не отводить его через систему вентиляции после окончания работы котла.

И в-третьих,

очень важно, чтобы циркуляционные насосы обеспечивали адекватный поток теплоносителя через работающие котлы независимо от расхода в отопительной системе. Естественным решением этой проблемы является использование гидравлического сепаратора низкого давления

Источник – https://mr-build.ru/newteplo/kaskadnoe-podklucenie-kotlov.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: