Возможности регулирования отопительных установок…
…если в них объединены несколько источников тепла

Heinz - Werner Schnietka, инженер, руководитель отдела сбытового маркетинга Centra Regekungstechnik Honeywell AG, Шонайх, Германия

Наиболее часто на практике встречается комбинация отопительного котла с солнечной тепловой установкой. Последняя, к сожалению, служит обычно лишь для приготовления горячей воды для бытовых нужд (рис. 1). Отопительный котел при недостатке солнечной энергии или при пике потребительской нагрузки догревает воду в водяном аккумуляторе. Задача регулирования такой системы состоит в настройке регулирующих приборов с тем, чтобы в наибольшей мере использовать солнечное тепло. И только в том случае, когда его недостаточно, включаются использующие дорогие источники тепла (газ или мазут) отопительные котлы. На рис. 2 показана одна из возможностей использования солнечной тепловой установки для отопления. Особую роль в этом случае играет буферный аккумулятор.

Рисунок 1. Гидравлическая схема установки с использованием отопительного котла и солнечных коллекторов для приготовления вод

Рисунок 2. Гидравлическая схема установки с использованием отопительного котла и солнечных коллекторов для приготовления воды для бытовых нужд и системы отоплени

Основные функции буферного аккумулятора

С помощью буферного аккумулятора можно запасать солнечное тепло в периоды его максимального поступления и целенаправленно использовать его в периоды пикового потребления, например, для приготовления горячей воды или для поддержки системы отопления. Как только температура воды в водяном аккумуляторе достигает установленной величины (датчик WW1), регулятор переключает смеситель U1 на проход и избыточная энергия поступает в буферный аккумулятор. Система регулирования контролирует и координирует нагрузки и параметры переключения. Наряду с функцией аккумулирования тепла буферный аккумулятор решает гидравлическую проблему. Так как энергия поступает к потребителю от нескольких источников тепла, то необходимо иметь несколько насосов (рис. 3). Именно это приводит в небольших установках ко многим проблемам. Поскольку каждый насос обслуживает ту часть системы, для которой он предназначен, то требуется гидравлическая увязка между источниками тепловой энергии и потребителями. В показанной схеме эту функцию выполняет буферный аккумулятор. В нем содержится значительное количество воды, соответствующее размерам установки, скорость практически равна нулю, и он служит безнапорным распределителем. Благодаря этому, различные расходы воды в котле и в насосе у потребителя не влияют друг на друга. Эта схема вместе с системой регулирования обеспечивает оптимальный режим отопления.

Рисунок 3. Испольэовоние нескольких источников тепловой энергии в сочетании с солнечными коллекторами. Буферный аккумулятор служит для аккумулирования тепловой энергии и гидравлического увязывания системы

Пример пассивного здания

Буферные аккумуляторы - при соответствующем расчете - могут использоваться и для долговременного аккумулирования тепла. При этом в "пассивных домах" можно добиться комфортных значений температуры помещения без использования первичного источника энергии. Соответствующий проект здания и устройств разработала и реализовала фирма Solaraktiv Bau AG. На рис. 4 приведена схема этой установки. Главная роль отведена аккумулятору емкостью 10 м³, а соответствующим образом подобранная площадь высокопроизводительных солнечных коллекторов обеспечивает тепловую нагрузку. Запатентованная фирмой Solaraktiv Bau AG концепция аккумулирования тепла имеет следующие особенности.

Рисунок 4. Схема установки для пассивного здания фирмы Solaroktiv Bau AG

В центре здания через три этажа проходит аккумулятор с площадью поверхности примерно 900 м².

Система регулирования обеспечивает приоритетный разбор на VFLS с нужной потребителю температурой. В периоды низкой инсоляции или диффузного излучения производится забор тепла из нижней части аккумулятора. Смесительные контуры МК1 и МК2 обслуживают системы низкотемпературного отопления (напольного или периметрального).

Для обеспечения комфортных условий в периоды длительного отсутствия солнечного излучения специальным регулятором включается система догрева, источником тепла в которой является электрическая батарея. Система эксплуатируется второй отопительный сезон, потребители высоко оценивают уровень теплового комфорта. В настоящее время данная концепция реализуется при строительстве поселка. Аккумулятор также будет располагаться в центре сдвоенных зданий, чтобы избежать непроизводительных потерь аккумулированного тепла через наружные стены.

Интегрированная система регулирования

Рисунок 5. Регулирующий прибор MCR 200 с коммуникационным подключением к факсу

Все описанные выше установки могут регулироваться с помощью регулирующего прибора MCR 200 фирмы Honeywell. Этот прибор предоставляет возможности координирования и оптимизации работы различных элементов установки. Собственно, уже заводская настройка прибора обеспечивает стабильный режим работы. Кроме того, имеется возможность индивидуальной настройки. Параметры настройки по граничным значениям, по адаптированной кривой отопления, по сезону лето/зима и оптимизационным параметрам соответствуют современному уровню развития DDC-регуляторов, и поэтому в данной статье они не будут обсуждаться подробно, однако некоторые особенности этой системы регулирования стоит отметить специально.

Система спроектирована модульно, имеется ручной переключатель для всех сервоприводов. Информация выводится на четырехстрочный дисплей. Для получения подробной информации о поступившей через солнечные коллекторы тепловой энергии в регулирующей системе имеется специальная статистическая функция. Для получения этой информации используется встроенный расходомер с импульсным входом. Если расходомера нет, расход через коллекторный насос можно определить по содержанию гликоля, и при пуске регулятора ввести информацию таблицей кодов. Прибор для дистанционной настройки и контроля может быть установлен и в жилой части помещения.

Современная коммуникационная техника

Система регулирования служит также для передачи информации за пределы здания. Имеются следующие возможности:

1. коммуникационная связь посредством телефакса;
2. коммуникационная связь посредством телефона;
3. включение в сеть GLT (электрокоммуникационная сеть здания).

(а) Прибор MCR 200 Fax посредством телефакса передает в пусконаладочную или эксплуатирующую организацию информацию о пусконаладочных работах, о текущем состоянии системы или об аварийных ситуациях и получает требуемую информацию о положении насосов и горелок (включено/выключено) и о положении смесителей и вентилей.

(б) При использовании прибора MCR 200  SP1 информацию передают по телефону. Специалист анализирует полученную информацию и принимает решение о необходимости выезда к потребителю. У потребителя сохраняется возможность некоторого дистанционного управления, например, перед возвращением из отпуска по телефону перевести систему в режим комфортного отопления.

(с) Включение прибора MCR 200 в электрокоммуникационную сеть здания служит для комплексного энергетического менеджмента здания. Таким образом, могут быть не только отслежены текущие параметры системы или аварийные ситуации, но и учтены поступления солнечной энергии.

Все автоматизированные станции, состоящие из одного или нескольких регуляторов, объединяются в системный центр, который называется "локальным проектом". Граница системного центра определяется максимальной длиной до 1 000 м.

Автоматизированные станции, которые объединяются с помощью модемов, называются "дистанционным проектом". С помощью телекоммуникационных линий информация от удаленных пользователей сосредоточивается в одном месте. Использование стандартизированных модулей позволяет производить объединение в блоки. Соответствующее программное обеспечение процессов регулирования подготовлено таким образом, что позволяет производить передачу данных. Преобразование происходит в коммуникационных блоках, которые по экономическим соображениям не встраиваются в регулятор, а при необходимости используются как дополняющие модули, тем самым, создавая возможность включения в электрокоммуникационную сеть здания XBS фирмы Honeywell.

Выводы

Осознав, что гидравлика и электроника должны рассматриваться как единое целое, можно своевременно запроектировать энергетически эффективную систему. Приведенные гидравлические схемы доказывают, что при всех отопительных нагрузках может быть обеспечена стабильная работа системы, а наличие регулирующего устройства, как показано выше на примере MCR 200, предоставляет потребителю возможность оптимального регулирования и учета с подключением через коммуникационные сети к единому центру. Координация различных источников энергии и различных нагрузок у потребителя с использованием регулирующей системы обеспечивает автоматизированный и энергетически оптимальный режим использования альтернативных источников энергии.

Перепечатано с сокращениями из журнала IKZ, № 13, 2000.

Перевод с немецкого И. Ю. Алексеевой.