Всем известна традиционная классическая гидравлическая схема водогрейной котельной (далее классическая схема), показанная на рис. 1. Ее рождение было связано с появлением первых котлов, и на протяжении долгого времени эта схема оставалась неизменной. Естественно, она не отвечает современным требованиям, предъявляемым заводами изготовителями котлов, и техническим возможностям настоящего времени. Существенные недостатки классической схемы: 1. Отсутствие возможности поддержания определенной минимальной температуры теплоносителя на входе котла. Это одно из требований заводов изготовителей котлов. 2. Схема имеет переменный проток воды через котлы, т.е. во время ремонтных либо профилактических работ котел отсекается от системы своей запорной арматурой; объем воды, нагнетаемой насосом, распределяется через оставшиеся котлы, при этом меняется гидравлическое сопротивление котельной и соответственно температурный график — а это уже явное отклонение от проектных расчетов, что существенно сказывается на общем КПД котельной. 3. Некачественное регулирование теплоносителя в нагрузках. В настоящее время управление нагрузками осуществляется трех- и четырехходовыми смесителями совместно с погодозависимыми регуляторами температуры. Не зря же все стремятся заставить работать двигатель внутреннего сгорания на одних постоянных оборотах, при постоянной рабочей температуре и при этом иметь переменную нагрузку. При такой работе двигателя можно получить максимальный КПД работы, но об этом после. В теплотехнике нагрузки практически всегда имеют переменный характер работы, как по температуре теплоносителя, так и по протоку теплоносителя, но нам надо, чтобы это никак не влияло на температуру теплоносителя в котле и на проток теплоносителя через котел. То что насосы стоят в обратной линии (см. рис. 1) связано только с тем, что отечественные насосы серии К (раньше широко применялись) по паспорту могут перекачивать теплоноситель с температурой до 70°С. Где стоят насосы — в обратной или подающей линии — зависит от проектных решений и удобства монтажа, главное чтобы насосы по паспорту выдерживали температуру теплоносителя, было обеспечено подпорное давление, и производительность насосов должна соответствовать паспортным данным. Согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки» и СП 41-104–2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения» котлов в схеме должно быть не менее двух. Это и послужило поводом для создания и использования общекотловой автоматики, дающей экономию энергоресурсов и исключающей человеческий фактор. Общекотловая автоматика классической схемы позволяет: o использовать ротацию котлов и насосов (поочередную работу котлов и сетевых насосов К2); o при необходимости автоматически включать в работу дополнительный котел. Ротация котлов позволяет добиться одинакового моторесурса всех котлов, а ротация насосов кроме одинакового моторесурса не позволяет им «захряснуть». Многие производители насосов, такие как Grundfos, Wilo и др., особенно на маломощные насосы, рекомендуют использовать поочередную работу насосов или при долгом отключении насоса кратковременно включать его на 1–2 минуты. Для устранения основных недостатков классической схемы стали вносить изменения и вводить дополнительные элементы: насосы, трех- или четырехходовые смесители, гидравлические «стрелки». Рассмотрим их подробно. 1. Дополнительные насосы. Для повышения температуры обратного теплоносителя перед котлом устанавливаются дополнительные насосы на каждый котел, как показано на рис. 2. Производительность насоса К3 примерно на 30% меньше производительности насоса К2. При помощи элементов автоматики насос К3 поддерживает необходимую минимальную температуру теплоносителя на входе котла. Общекотловая автоматика в этой схеме (рис. 2) позволяет: o поддерживать определенную минимальную температуру теплоносителя на входе котла; o использовать ротацию котлов и сетевых насосов; o при необходимости автоматически включать в работу дополнительный котел. Недостатки схемы: o проток воды через котел имеет переменный характер; o через выключенный котел течет теплоноситель. 2. Для качественного регулирования нагрузок котельной применили 3-х или 4-ходовые смесители. Это действительно оригинальное решение в гидравлических схемах котельных — см. рис. 3. Качественное регулирование нагрузки осуществляется за счет подмешивания подающего теплоносителя от котлов и обратного теплоносителя от нагрузки при помощи 3-х или 4-ходового смесителя и соответствующего прибора автоматики с ПИД-регулированием. Температурный график теплоносителя нагрузки может быть как переменный, так и постоянный, это зависит от технического задания на проектирование. Для нормальной работы этой гидравлической схемы большое внимание следует уделить котловой и общекотловой автоматике. Данную автоматику следует назвать интеллектуальной, поскольку она должна отслеживать инерционный нагрев и остывание котла на разных режимах нагрузок, в противном случае котлы часто будут перегреваться и при помощи предохранительного температурного термостата будут входить в аварию. Как правило, схему на рис. 3 рекомендуют производители котлов и котловой автоматики, такие как Buderus, Wiessmann, De Dietrich и др. Общекотловая автоматика в этой схеме позволяет: o поддерживать определенную минимальную температуру теплоносителя на входе котла; o использовать ротацию котлов и сетевых насосов; o при необходимости автоматически включать в работу дополнительный котел; o осуществлять погодозависимое управление нагрузками. Недостатки схемы: o проток воды через котел имеет переменный характер; o через выключенный котел течет теплоноситель. Для устранения протока сетевой воды через выключенный котел некоторые фирмы стали отсекать котел от системы при помощи запорной арматуры с управляющим электроприводом, но это не совсем красивое решение. 3. На рис. 4 (cтр. 40) показана гидравлическая схема, которая лишена практически всех выше перечисленных недостатков. В нее введен новый дополнительный элемент К8, описание которого вы не найдете ни в одном справочнике и СНиП-е. Элемент К8 называется гидравлический (термогидравлический) распределитель или, в простонародье, гидравлическая «стрелка». В №3 журнала АВОК за 2002 г. опубликована статья доктора технических наук П.А. Хаванова «Принципиальные тепловые схемы автономных источников теплоснабжения с коллекторами малых перепадов давления», где описывается гидравлический распределитель. Сам по себе гидравлический распределитель представляет собой короткозамкнутый участок, имеющий минимальное гидравлическое сопротивление, он выполняет три функции: o осуществляет гидравлическое разделение котельной и нагрузки, т.е. работает золотое правило — котельная и нагрузки работают по своим правилам, не мешая друг другу; o является фильтром-отстойником для крупных взвешенных частиц, присутствующих в сетевой воде; o служит сборником воздуха и деаэратором. Некоторые производители в своих гидравлических распределителях в верхней зоне устанавливают так называемую «отбойную доску», с множеством маленьких отверстий по всей площади. Это помогает интенсивному выделению воздуха из сетевой воды. Основное требование для нормальной работы гидравлической схемы — чтобы объем циркулируемой воды в котловом контуре превышал в 0,2–0,5 раза суммарный объем циркулируемой воды во всех контурах нагрузок при максимальной потребности в тепле. Скорость протока воды через гидравлический распределитель должна быть не более 0,1 м3/ч. Эта гидравлическая схема прекрасно управляется общекотловой автоматикой и работает она действительно как двигатель внутреннего сгорания. Более подробное описание общекотловой автоматики и гидравлической схемы, показанной на рис. 4, вы можете по-смотреть по адресу: http://www.sura.ru/ atm/stat/stat1.html. Фотографии котельных выполненных по схеме 4: http://www.sura.ru/pgk/foto.html. Описание и работа гидравлического распределителя неплохо описана в проспекте на котлы De Dietrich, это описание можно скачать с сайта http:// beg.kiev.ua/download/proect.exe (файл proect.exe является самораспаковывающимся RAR-архивом). В руки автора попадали еще два рисунка с расчетами по изготовлению гидравлического распределителя: один рисунок из г. Самары (рис. 5), второй — из г. Мытищи (рис. 6), а третий рисунок взят из проспекта на котлы De Dietrich (рис. 7). По рисункам 5, 6 и 7 видно, что идео-логия построения гидравлического распределителя очень похожа. Существуют и другие решение по построению гидравлических схем, например, такие как на рис. 8. Эту гидравлическую схему для своих котлов предложила американская компания Teledyne Laars, и называется она «Многокотловые отопительные системы с первичными и вторичными циркуляционными кольцами». Описание этой гидравлической схемы можно посмотреть по адресу http:// otoplenie.com.ru/otp2/gl1.html. На первый взгляд эта схема коренным образом отличается от предыдущих схем, однако это совсем не так. Обратите внимание на короткозамкнутые участки А и В, расстояние между врезками труб равно 200 мм, а это и есть миниатюрные гидравлические распределители (которые мы рассмотрели выше), только соединены все они последовательно. Если соединить все точки А и В, то мы получим гидравлическую схему, показанную на рис. 4 и лишенную недостатков находящихся в схеме на рис. 8. Недостатки эти видны невооруженным взглядом, температура теплоносителя после каждой нагрузки понижается в зависимости от характера нагрузки. Еще одна часто применяемая гидравлическая схема для приготовления ледяной воды (1–4°С) показана на рис. 9. Опять видно, что это не что иное, как наш гидравлический распределитель, только открытого типа и расположен он горизонтально. Дальнейшее развития гидравлических схем водогрейных котельных вряд ли обойдется без гидравлического распределителя и 3- или 4-ходовых смесителей в контурах нагрузок.