Kaskadeinstallasjon av gasskjeler. To kjeler i et fyrrom - hvordan kobles til

Kaskade-kjelehusordninger i en eller annen form har eksistert gjennom praktisk talt hele historien til eksistensen av denne teknologien, uavhengig av type drivstoff og anvendelsesområde. Vanligvis var behovet for å bruke slike løsninger forbundet med å begrense kraften til en individuell kjeleenhet eller utvalget av driftsmoduser som er tillatt for den. Men med utviklingen av teknologier som brukes både i den termomekaniske delen av kjeledesignet og innen automatisering, blir bruken av kaskadeløsninger stadig mer upassende. tvungen tiltak, men det mest teknisk og økonomisk gjennomførbare valget.

I denne artikkelen vil vi se på de viktigste fordelene ved å bruke , forskjellige termomekaniske ordninger og automatiseringsproblemer for slike kjelehus.

Vi vil ikke fokusere på fordelene med en separat kondenserende kjele fremfor en ikke-kondenserende (tradisjonell). På en eller annen måte betydelig større effektivitet og feiltoleranse. Imidlertid bemerker vi fordelene ved å bruke slike kjeler i en kaskade.

De viktigste fordelene ved å bruke kjelekaskader

De fleste av fordelene som er oppført nedenfor kan ikke bare tilskrives kondenserende kjeler, men vi vil separat ta hensyn til hva som spesifikt skiller denne typen teknikker innenfor det aktuelle emnet.

Øker det totale effektmodulasjonsområdet

Som nevnt ovenfor, hovedårsaken for installasjon av flere kjeler i en kaskade - øke den maksimale kraften til fyrrommet mens du begrenser ytelsen til en individuell enhet. Fra dette synspunktet er eventuelle kjeler, kan man si, i en lik stilling.

Samtidig bør vi ikke glemme at moderne varmeforsyningssystemer er underlagt økte krav til energieffektivitet. Og et av hovedprinsippene for å sikre dette prinsippet er å sikre at den nåværende kraften til varmegeneratorer er lik systemets behov, hverken mer eller mindre. Følgelig spiller den nedre grensen for ytelsesmodulasjon i fyrrommet også en viktig rolle. Bruken av en kaskade bidrar til å redusere denne grensen betydelig. Det er også verdt å huske at for mellombreddegrader, for det meste av året, er varmebehovet ikke mer enn 30-40% av maksimum.

Når du bruker identiske varmegeneratorer i en kaskade, bestemmes den nedre effektgrensen ganske enkelt ved å dele minimumsproduktiviteten til en individuell kjele med antallet. Og her er det lett å se hvordan kondenserende kjeler skiller seg ut i et gunstig lys. Minimumsmodulasjonen for de mest moderne veggmonterte kjelene er ca. 15 %. Følgelig, ved å bruke for eksempel fire slike kjeler, oppnår vi et totalt område for trinnløs modulering på 4-100%. Dessuten, i motsetning til tradisjonelle kjeler, øker effektiviteten til kondenserende kjeler bare med en reduksjon i moduleringen.

Sikre et høyt nivå av motstandsdyktighet i fyrrom

En ganske åpenbar fordel. Jo større antall kjeler i en kaskade, desto lavere fall i total effekt når en separat varmegenerator svikter og blir betjent.

Enkel installasjon og vedlikehold av utstyr

Uavhengig av den totale kapasiteten til fyrrommet, står vi ofte overfor begrensninger på tilgjengelig plass både under prosjektering og installasjon.

Bekvemmeligheten for installatører og vedlikeholdsorganisasjoner ligger i den enkle leveringen av en separat kjele til stedet for direkte installasjon på ethvert stadium. Dette gjelder spesielt for kjelehus på taket, der hvis det er nødvendig å erstatte varmegeneratoren (om enn ekstremt usannsynlig), kan dens letthet og kompakthet spille en kritisk rolle. I denne sammenhengen bør du heller ikke glemme forrige avsnitt i denne delen.

Mulighet for jevn økning i fyrromseffekt

Et stadig mer brukt alternativ de siste årene som gjør at investeringene kan fordeles over ulike byggetrinn.

Cascade-løsninger lar deg sekvensielt legge til strøm til eksisterende system. Naturligvis må den hydrauliske delen sørge for muligheten for slik utvidelse.

Hydrauliske diagrammer

Det er et stort utvalg av hydrauliske systemer for kaskadekjelehus. Vi skal se på de viktigste som brukes når man jobber med kondenserende kjeler. Generelt krav Slike ordninger inkluderer muligheten for hydraulisk uavhengig drift av individuelle varmegeneratorer. Dette kravet betyr først og fremst obligatorisk tilstedeværelse av en separat sirkulasjonspumpe for hver kjele. I det mest moderne vegghengte kjeler industriell serie Denne pumpen er innebygd. For å sikre at mengden sirkulasjon gjennom en individuell kjele ikke er avhengig av både andre kjeler og driften av forbrukersystemer, brukes vanligvis hydrauliske separatorer, som også er kjent som "hydrauliske brytere". Men andre måter å løse dette problemet på er også mulig.

Tilsvarende kjeler med hydraulisk separator

Det vanligste alternativet. Kjelene er hydraulisk likeverdige, uavhengighet sikres ved bruk av en hydraulisk pil.

Antallet kjeler kan selvfølgelig være økonomisk gjennomførbart. Riktig automatisering gjør det mulig å sikre jevn forventet levetid for kjelen gjennom hele levetiden.

Det er imidlertid en situasjon hvor en slik ordning ikke er optimal ved bruk av kondenserende kjeler. Nemlig om systemets effektbehov for varmtvannsforberedelse kan dekkes av en liten del av kjelene fra hele kaskaden: en eller to. For de fleste effektivt arbeid kondenserende kjeler, en lavtemperaturdriftsplan for forbrukersystemet er ønskelig (med returvannstemperatur under duggpunktet), samtidig for rask oppvarming drikker vann En høy kjelevannstemperatur er nødvendig for å nå de nødvendige verdiene. For ikke å ta hele kaskaden ut av kondenseringsmodus mens du forbereder varmtvann, kan du bruke følgende skjema.

Opplegg med hydraulisk utskiller og separat kjele for varmtvannsbehov

I i dette tilfellet muligheten til å fjerne en separat kjele fra kaskaden for å varme den opp til høy temperatur og tilberedning av varmt drikkevann. Generell effektivitet installasjoner i dette tilfellet øker. Den gjennomsnittlige årlige effektivitetsøkningen er høyere for systemer med lavtemperaturforbrukere.

Ulempen med denne ordningen er samtidig det store ressursforbruket til kjelen eller kjelene som er tildelt for å gi varmtvannsforsyning.

Ordning med en hovedmanifold for å sikre hydraulisk uavhengighet

For å illustrere at den hydrauliske separatoren ikke er en obligatorisk komponent i kretsen, presenterer vi en variant av kretsen ovenfor.

I dette tilfellet, for å sikre kjelenes uavhengighet, brukes en lukkeseksjon på fordelingsmanifolden, som sikrer konstant sirkulasjon av kjølevæsken gjennom enhver varmegenerator. Dette arrangementet kan være praktisk når du bruker et kjelerom på taket og lokaliserer distribusjonssystemer for forbrukerkretser i kjelleren, da det sparer plass ved å eliminere behovet for en hydraulisk bryter.

Men samtidig krever utformingen av denne løsningen spesiell oppmerksomhet til valg av kjelepumper, siden de også skal sikre trykktap i hovedrørledningen. Av samme grunn brukes denne ordningen kun med gulvstående kondenserende kjeler. I moderne veggmonterte kjeler er pumpen innebygd og ytelsesområdet er nøyaktig valgt for å sikre effektiv drift av den aktuelle kjelen.

Automatisering av kaskadekjelehus

Rollen til automatiseringsutstyr kan ikke overvurderes når det gjelder bekvemmeligheten av å organisere kaskadekjelehus, deres pålitelighet og effektivitet.

Det er automatiseringen som er ansvarlig for å "klemme ut" maksimal effektivitet fra kjeler som opererer i kaskade, samtidig som de sikrer responsen til varmegeneratorer på signaler fra forbrukere.

I moderne kondenserende kjeler i industriell serie er kaskadelogikk inkludert i den grunnleggende automatiseringen og optimalisert for spesifikt utstyr.

Hovedfunksjoner for kaskade fyrromsautomatisering:

Samle krav fra forbrukere til varmeproduksjon og fastsette prioriteringer (varmtvann, oppvarming, ventilasjon osv.)

Definisjon optimal modus drift av hver enkelt kjele for å gi nødvendig effekt.

Sikre jevn utvikling av kjelens levetid (med sjeldne unntak omtalt ovenfor).

Overvåking og signalisering av kjeleulykker.

Hvis vi snakker om det særegne ved driften av automatisering spesifikt med en kaskade av kondenserende kjeler, ligger det i strategien for å slå kjelene av og på fra nåværende drift. Det er tre hovedstrategier:

Slå på senere, slå av tidligere.
I denne driftsmodusen settes ytterligere kjeler i drift så sent som mulig ettersom varmebehovet øker, det vil si at kjeler som allerede er slått på opererer med maksimal effekt. Når effektbehovet avtar, fjernes kjelene fra kaskaden så tidlig som mulig. Denne strategien sikrer det minste antallet kjeler som er i drift samtidig, deres drift med maksimal effekt og kortest driftstid for ekstra kjeler.

Standard for ikke-kondenserende kjeler. Dette skyldes det faktum at for ikke-kondenserende kjeler er det en liten reduksjon i effektiviteten ved drift med redusert modulasjon.

Slå den på senere, slå den av senere.
Slå på ekstra kjeler så sent som mulig, men slå også av så sent som mulig. Brukes når sikkerhet er nødvendig minimumsmengde koblingsoperasjoner for kjelebrenner.

Slå på tidligere, slå av senere.
Slå på ekstra kjeler så tidlig som mulig når varmebehovet øker og slå av så sent som mulig når det minker.

Dette er nettopp kontrollstrategien som brukes med moderne kondenserende kjeler. Samtidig opererer hver enkelt kjele med en minimumsmodulasjon for å møte varmebehovet. Antall fungerende kjeler er maksimalt. Som et resultat oppnår vi maksimal effektivitet av kaskadeinstallasjonen med den mest ensartede levetiden til kjelene.

Thermona-selskapet fra Tsjekkia var en av de første som utviklet og implementerte organiseringen av kjeledrift ved hjelp av en kaskadeordning. Deretter, med tanke på de ubestridelige økonomiske fordelene ved å bruke kaskader, ble dette prinsippet om å dele flere veggmonterte gasskjeler (hovedsakelig kondensering) brukt av selskaper som Viessmann, Baxi, etc.

Så hva er en "kaskade av kjeler"?

Det er nødvendig å forstå forskjellen mellom en kaskade av kjeler og deres parallellkobling, der hver av kjelene fungerer separat, men i ett varmesystem (ventilasjon, etc.). Dette er absolutt ulike ordninger. Kaskaden er en ledd hydraulisk og Elektrisk forbindelse flere kjeler kombinert enhetlig system kontroll, og arbeider for å sikre oppvarming av kjølevæsken til samme objekt.

Det er kaskadeforbindelser, hvor styring skjer gjennom jevn effektmodulering - fra minimumseffekten til en av kjelene til maksimaleffekten til hele fyrrommet (som for eksempel med samme Thermona). Det er en annen tilnærming - å kontrollere driften av kjeler ved hjelp av en kaskadebryter, som under drift slår av flere kjeler eller slår dem på, uten å bruke muligheten for deres individuelle modulering.

Men i alle fall er dette et system under en enkelt kontroll som mottar data om de nødvendige temperaturene - oppvarming "tilførsel" og romtemperatur, og har også muligheten til å jobbe med data fra en ekstern temperatursensor, det vil si mye mer fleksibel og økonomisk enn én kjele eller parallellkobling av en gruppe kjeler. Innen varmeteknologi er kaskadekretsen en virkelig innovativ metode for å optimalisere høyeffektsystemer.

I stedet for én kraftig kjele, som tvinges til å fungere selv med ubetydelige varmetap fra anlegget, i en kaskadeløsning, til forskjellige tider, fungerer like mange kjeler som nødvendig for å kompensere for anleggets momentane varmetap. Nødvendig antall påslåtte kjeler reguleres elektronisk. Denne driften av fyrrommet sikrer nøyaktig optimal energisparemodus.

Praksis har bekreftet at i fyringssesongen brukes en egen kjele i gjennomsnitt med 30 %. Dette er en lav belastning og derfor ineffektivt arbeid. I motsetning til dette gir et kaskadesystem den nødvendige kraften gradvis, og kobler sammen flere "små" kjeler etter hverandre i stedet for en stor. Ved hjelp av kaskadestyring med programstyring elimineres ubehagelige problemer med å bestemme det optimale forholdet mellom fyrromseffekt og nivået av varmeforbruk.

Et bredt utvalg av kaskadestrømkontroll lar systemet fungere lang tid på lave temperaturer oppvarming av vann, som reduserer kostnadene for termisk stråling. Den termiske komforten til brukeren økes. Et udiskutabelt skritt fremover er å skille en eller flere kjeler fra kaskadekjelehuset for klargjøring varmt vann. Disse kjelene opererer i sommermodus, uten å bruke hoveddelen av utstyret kun beregnet for oppvarming.

Samtidig tjener kjeler med evne til å produsere varmt vann, hvis det ikke er behov for det, også varmesystemet. Denne funksjonen lar oss ta en ny titt på å bestemme den totale nødvendige kraften til fyrrommet, med forbehold om mulig akkumulering av varmt vann i indirekte varmekjeler.

Tekniske egenskaper ved "kaskade kjelerommet"

Et betydelig skritt fremover i historien til utviklingen av kaskadekjeler var systemet for kommunikasjon mellom kjeler ved hjelp av ikke en kaskadebryter, men kommunikasjonsenheter (grensesnitt) som tillater utveksling av informasjon mellom kjeler og samtidig jevnt regulerer strømmen av alle kjeler i kaskaden.

Dette lar deg ikke bare oppnå optimale effektparametere i hvert driftsøyeblikk, men også for å få umiddelbar tilgang til informasjon om tilstanden til hele kjelerommet og driftsparametrene, samt diagnostisere funksjonsfeil i kjeler og annet utstyr. Et moderne kaskadekjelehus er virkelig " intelligent system» med fullstendig autonom drift uten vedlikeholdspersonell.

Den tekniske løsningen til kaskadekjelehuset har en optimal pris, gjennomtenkt programvare og brede bruksmuligheter. På grunn av det faktum at et hvilket som helst antall kjeler som er inkludert i kaskadekjelehussystemet kan fungere til forskjellige tider, og det er behov for å installere en hovedvarmepumpe, hvis ytelse overstiger kjelepumpens evner, må en hydraulisk separator installeres mellom kaskadekretsen og varmepumpen.

Produsenter av kjelehus tilbyr sine egne størrelser og konfigurasjoner av hydrauliske separatorer, og når du installerer kjelehus, er det viktig å lytte til produsentenes krav. Ellers kan en feil valgt hydraulisk separator (eller feil installert) forstyrre hele driften av fyrrommet. Nødvendige elementer i driften av et kaskadekjelehus er temperatursonder som måler "tilførselstemperaturen", sensorer og regulatorer.

Systemet er utformet slik at temperaturen ved fyrromsutløpet kan opprettholdes med en nøyaktighet på 1 °C, noe som er viktig for systemer som f.eks. tvungen ventilasjon. Et kaskadekjelehus er så økonomisk at det i noen tilfeller betaler seg investeringen i løpet av én til tre måneder. Prinsippet om væravhengig temperaturkontroll av kjølevæsken i et kaskadekjelehus gjør det mulig å spare opptil 30% gass eller elektrisitet.

For å gjøre dette er det nødvendig å integrere en utetemperatursensor i kontrollsystemet. Moderne enheter GSM-oppringing, lys- og lydalarmer, samt internettkommunikasjon gjør det enkelt å overvåke tilstanden til fyrrommet. Den enkleste måten å organisere en kaskade på er å kun bruke kommunikasjonsgrensesnitt i konfigurasjonen, uten å bruke kontrollgrensesnitt, programmerer og utetemperatursensor.

En slik ordning kan være etterspurt når kaskaden tilfører kjølevæske ved samme innstilte temperatur (for eksempel 75-80 °C). Denne systemkonfigurasjonen er akseptabel når du klargjør kjølevæske for en bassengvarmeveksler. Ved en mer kompleks organisering av varmeforsyningen brukes programmerere som gjør det mulig å opprettholde en gitt temperatur i rommet, vise tilstanden til kjelerommet og varsle om nødstans av kjeler.

Til dags dato er det utviklet kaskadekontrollpaneler som kombinerer alle nødvendige funksjoner for å overvåke tilstanden til fyrromsutstyr, justere temperaturer i forskjellige varmekretser og overføre data til Internett. Slike kontrollsystemer er avanserte utviklinger innen moderne fyrromsekspedisjon. I et kaskadekjelehus kombinerer forskjellige produsenter forskjellige antall kjeler.

Derfor maksimal effekt fyrrom må kontrolleres med representanter for produsenten. Men i noen tilfeller kan det være to eller flere kaskader i ett fyrrom.

Vilkår for overnatting

Fordelen med en kaskade av veggmonterte kjeler er at den kan plasseres på et hvilket som helst tillatt sted (festet, innebygd, frittstående, kjelerom på taket osv.). Det er veldig praktisk å installere en kaskade i et kjelerom på taket. Lav vekt på hovedutstyret, liten mengde kjølevæske, mulighet for tvungen røykfjerning fra hver kjele til en lav pris skorstein fabrikkprodusert - dette er fordelene med en kaskade av veggmonterte kjeler i forhold til en eller to stasjonære kjeler installert på taket.

Det var tilfeller da det var nødvendig å legge til en kaskade av veggmonterte kjeler til et kjelerom med to stasjonære på grunn av overskridelse av maksimal masse og behovet for å gi en gitt varmebelastning. Spørsmålet om reparasjon og utskifting av utstyr under drift er også viktig. Bytt selvfølgelig ut en stasjonær multi-tonn kjele installert på taket bygning i flere etasjer, mye vanskeligere enn å reparere eller erstatte en veggmontert kjele, hvis maksimalvekt ikke er mer enn 90-100 kg.

Kjeler i et fyrrom kan installeres "på linje" eller "rygg mot rygg". Den andre metoden reduserer de lineære dimensjonene til kjelerommet hvis et stort antall kjeler er installert.

Potensielle kunder av kaskadekjelehus

Kjelehus av denne typen er anvendelige i alle områder Nasjonal økonomi. Men de finner maksimal anvendelse i autonome varmeforsyningssystemer for en eller en gruppe objekter som ligger i kort avstand fra hverandre. Oppgaven er ikke å bygge en varmeledning, som selvfølgelig har varmetap og krever periodisk vedlikehold og utskifting av lineære elementer.

Cascade kjelehus er unektelig fordelaktig for hoteller, restauranter, private hjem, bilsentre, store og små butikkbygg. Kort sagt, dette er kjelehus for de som vet å telle penger og for hvem slagord om energisparing og energieffektivitet ikke er en tom frase. Tilbakebetalingen av et slikt system er i gjennomsnitt to til tre år, og levetiden er 15-20 år.

Kaskadekobling av kjeler er en effektiv teknisk teknikk for å øke enhetseffekten til et varmeapparat, som har blitt brukt av varmespesialister i mange år. Konseptet med teknikken er enkelt: vi deler den totale varmebelastningen mellom to eller flere uavhengig styrte kjeler og inkluderer i kaskaden kun de kjelene som tilfredsstiller behovene for en gitt belastning i Viss tid. Hver kjele representerer sitt eget "trinn" av varmeeffekt i systemets totale effekt. En intelligent kontroller (mikrokontroller) overvåker konstant temperaturen på kjølevæsketilførselen og bestemmer hvilke trinn i systemet som skal slås på for å opprettholde den innstilte temperaturen.

Betraktes vanligvis som eksempler enkle kretsløp tilkobling av varme og varmtvannsforsyning med en gasskjele, valgt fra betingelsene for maksimal belastning. Praksis har faktisk bekreftet at i løpet av fyringssesongen, ca. 80 % av tiden, brukes ikke fyrhusets kapasitet med mer enn 50 %, og i driftssesongen er belastningen i gjennomsnitt 25-45 %. Følgelig, med en så ujevn og ofte lav belastning, vil en høyeffektkjele unødvendig forbruke energiressurser og ineffektivt kompensere for varmekostnader. I dette tilfellet effektiv løsning er en kaskadekobling av kjeler.

Eksempel på kaskadekobling av tre kjeler

Vanligvis, for eksempel, vurderes enkle ordninger for tilkobling av oppvarming og varmtvannsforsyning med en gasskjele, valgt fra betingelsene for maksimal belastning. Praksis har faktisk bekreftet at i løpet av fyringssesongen, ca. 80 % av tiden, brukes ikke fyrhusets kapasitet med mer enn 50 %, og i driftssesongen er belastningen i gjennomsnitt 25-45 %. Følgelig, med en så ujevn og ofte lav belastning, vil en høyeffektkjele unødvendig forbruke energiressurser og ineffektivt kompensere for varmekostnader. I dette tilfellet er en effektiv løsning kaskadekobling av kjeler.

Kjele;
Hydraulisk separator.

Kaskaden av kjeler sørger jevnt og trutt for driften av fyrrommet ved nødvendig effekt (i et bredt spekter) uavhengig av årstiden pga. seriell tilkobling etter hverandre flere «små» kjeler. Ved å bruke kaskadestyring med programstyring løses problemet med å bestemme det optimale forholdet mellom kraften til fyrrommet og varmesystemet. Altså i lavsesongen og under forhold varme vintre et kaskadekjelehus kan fungere i lang tid ved lave kjølevæsketemperaturer, noe som reduserer varmestrålingskostnadene og systemets standby-perioder. Samtidig forbedres temperaturforholdene til objektet, dvs. brukerkomfort.

Men med en økning i antall kjeler i en kaskade, øker varmetapene gjennom varmevekslere og foringsrør til ledige kjeler. Derfor anbefales det vanligvis å begrense antall kjeler i en kaskade til fire enheter.

Ulempene med en kaskadekobling inkluderer det faktum at installasjon av flere laveffektkjeler og installasjon av tilleggskomponenter for å kontrollere kaskaden øker kostnadene for varmesystemet og krever mer plass enn å installere en kraftig kjele, og det gjør også å koble kaskaden til skorstein vanskeligere.

Som det fremgår av figuren, i dette diagrammet inkludert ekstra enhet– hydraulisk separator. La oss finne ut hva slags enhet dette er og hva det brukes til?

Hydraulisk separator(pil) er moderne element varmesystemer. Den er designet for å skille de primære (varmegeneratorer) og sekundære (forbrukere) kretsene, og skape en sone med redusert hydraulisk motstand. Dermed vil kjølevæskestrømmen i begge kretser helt avhenge av ytelsen til de tilsvarende sirkulasjonspumpene, hvis gjensidig påvirkning er utelukket.

Den hydrauliske separatoren (pilen) sørger for den hydrauliske balansen (og dermed temperaturbalansen) til de to kretsene. Når du bruker en hydraulisk separator, sikres kjølevæskestrømmen i sekundærkretsen bare når den tilsvarende sirkulasjonspumpen er slått på, noe som lar systemet reagere på den termiske belastningen på et gitt tidspunkt. Når sekundærkretspumpen er slått av, er det ingen sirkulasjon i den, og alt vann som sirkulerer under påvirkning av primærkretspumpen, omgås gjennom den hydrauliske separatoren. Således, når du bruker en hydraulisk bom i primærkretsen, er det mulig å vedlikeholde konstant flyt kjølevæske, og i sekundærkretsen - for å effektivt regulere den i samsvar med den termiske belastningen. I moderne systemer oppvarming denne funksjonen er standard.

Den ferdiglagde hydrauliske separatoren som tilbys for salg velges fra katalogen avhengig av nødvendig kjeleeffekt (kW) og maksimal kjølevæskestrøm i systemet (l/time).

I dag velger mange forbrukere gassvarmegeneratorer (kjeler) som hovedkilde for varme- og vannforsyning. Det er flere typer installasjon av gassutstyr:

1 . En varmegenerator er installert i varmesystemet.

2 . Det er installert flere varmegeneratorer i varmesystemet.

La oss vurdere muligheten for å installere flere varmegeneratorer i systemet for å kompensere for varmetap. Det er flere typer kontrollsystemer med denne designen: parallell aktivering av hver kjele, når hver av kjelene fungerer separat fra hverandre, men for ett system (oppvarming, varmtvannsforsyning, ventilasjon, etc.); og for det andre, kaskade påkobling av kjeler, når utstyret er installert og tilkoblet i ett felles system termomekaniske og elektriske koblinger.

I dette tilfellet er kaskaden forent av et enkelt kontrollsystem.

Så hva er en kaskade? Cascade er en av de mest effektive måterøke maksimaleffekten eller øke minimumseffekten til en enhet, men mer om det litt senere, men for nå, som et eksempel, la oss se på driften av et individuelt varmepunkt.

Som praksis viser, fungerer utstyret med maksimal varmebelastning fra tre til fem måneder i året med en nominell varmebelastning på 60 til 100 %, mens den gjenværende tiden fungerer utstyret med redusert effekt (fra 40 til 60 %). La oss ta utgangspunkt i oppvarmingsperioden fra mars til september, og arealet til det oppvarmede rommet er 1000 m2 eller oppvarming av vann i varmtvannsforsyningssystemet. I følge gjennomsnittsberegninger gir 1 m 3 brent gass ca. 10 kW kjeleeffekt. Dette betyr at hvis du har varmeapparat Hvis en kjele med en kapasitet på 100 kW brukes, vil minimumsbelastningen være 50 kW, som tilsvarer et gjennomsnittlig gassforbruk på 5 m 3 per time. Hvis du har en kaskade på tre kjeler koblet til systemet med en effekt på 36 kW hver, vil, som praksis viser, en av varmegeneratorene med en minimumsbelastning på 10,6 kW slås på, som tilsvarer et gjennomsnittlig gassforbruk på 1,6 m 3 per time. Som et resultat, når du opererer i systemet til en gassvarmegenerator med en slik minimumsbelastning i mellomoppvarmingsperioden, vil gassforbruket være nesten tre ganger høyere sammenlignet med kaskadedrift av kjeler, og dette vil øke økonomiske kostnader.

Typiske installasjonsskjemaer for gassbrennerutstyr (kaskade) er som følger.

Den første er en enkel kaskade. Denne ordningen inkluderer gassutstyr med ett-trinns eller totrinns brennere. Når du installerer en slik krets, fungerer utstyret i henhold til følgende prinsipp: først slås det første trinnet av brenneren på med en nominell effekt på 70% (av den totale kjeleeffekten), og hvis denne kraften ikke er nok til å kompensere for varmetap, blir det andre trinnet med en effekt på 100 % slått på.

Den andre er modulert. Denne installasjonsordningen er mer økonomisk. Den kombinerer utstyr med modulerte brennere. Det er mulig å jevnt endre volumet av drivstofftilførselen og muligheten til å regulere varmeeffekten i et ganske bredt område. Det vil si at utstyret slås på med en minimum termisk belastning på 40 %, og om nødvendig øker den jevnt til en effekt på 100 % i trinn på 1 %.

De viktigste fordelene med et kaskadesystem med to eller flere gasskjeler sammenlignet med konvensjonelle systemer, der, som varmeutstyr kun én gasskjele brukes, disse er følgende.

For det første, Driften av gassutstyr må styres ved hjelp av en kaskadekontrollenhet eller annen automatisering. En flertrinnskontroller for et enkelt kaskadesystem, ved hjelp av proporsjonal-integral-derivert (PID) kontroll, måler konstant temperaturen på kjølevæsken som tilføres systemet, sammenligner den med den beregnede verdien og bestemmer hvilken brenner som skal slås på og hvilken bør slås av.

En av kaskadekjelene spiller rollen som "mester" og slås på først, resten, "slave", kobles til etter behov. Automatisk kontroll lar deg overføre rollen til "mesteren" fra en kjele til en annen, samt utføre sekvensen for å slå på "slavene". Automatikken utfører også rekkefølgen utstyret slås på, noe som garanterer samme antall driftstimer for gassbrennerenheten. Som regel leveres det automatiske kontrollsystemet komplett med en sensor utetemperatur, som gjør det mulig å kontrollere moduleringen av gassbrennerenheten (effekt og strømningstemperatur) avhengig av temperaturen miljø. For eksempel, ved en utetemperatur på 0 °C, vil kjølevæsketemperaturen i tilførselsledningen være 50 °C. Ved en utetemperatur på -10 °C vil kjølevæsken tilføres tilførselsledningen med en temperatur på 60 °C osv. Jo lavere omgivelsestemperatur, desto høyere kjølevæsketemperatur. Automatisering vil slå på nødvendig mengde kjeler avhengig av nødvendig effekt.

For det andre, Dette betyr å spare gass og, som et resultat, bevare økonomiske ressurser som kan brukes til å rekonstruere anlegget ditt. Evnen til kjeler med modulerende brennere til å redusere drivstofforbruket kalles ofte brennerens driftsreguleringskoeffisient (forholdet mellom kjelens maksimale termiske effekt og minimum). Hvordan kan dette realiseres? Det er veldig enkelt, systemet vil gjøre det for deg.

La oss gi et eksempel: når utstyret fungerer med en effekt over 70 %, begynner økt gassforbruk. Du har to kjeler med en effekt på 24 kW hver. Først slås den første kjelen på med en nominell belastning på 9,4 kW og øker den gradvis til 100 % effekt. Hvis en kjele ikke er nok, slås den andre kjelen på, for eksempel ved 40 % effekt. Totalt vil totalbelastningen på begge kjelene være 32 kW. Det andre alternativet er å slå på den første kjelen, også med en nominell belastning på 9,4 kW, og gradvis øke den til 70% effekt. Hvis denne effekten ikke er nok, slås den andre kjelen på med en effekt på også 70%, og den totale belastningen vil også være 32 kW. Ved drift av gassutstyr i det andre alternativet vil gassbesparelser variere fra 15 til 30 %.

Tredje, Dette er enkel transport og installasjon av utstyr. Flere veggmonterte kjeler er mye enklere å installere eller montere enn én kraftig kjele. De ganske små dimensjonene og vekten til veggmonterte kjeler bestemmer fordelen med å installere dem i en kaskade når du installerer kjelerom på taket, i kjellere eller halvkjellere. Spesielt når du installerer slike kjelehus, kreves det ingen ekstra kostnader for spesialutstyr for å løfte eller transportere en kraftig stor kjele.

For det fjerde dette er en reserve. Hvis en av kjelene av en eller annen grunn svikter, for eksempel på grunn av feil på varmegeneratoren, vil hele systemet fortsette å fungere med redusert eller middels effekt. Hvis en kjele fungerer i systemet, og den "går i feil", vil hele varmesystemet slutte å fungere, og i kaskaden er hver kjele autonom, og i tilfelle feil nødsituasjon Bare den defekte enheten vil slå seg av.

For det femte, Dette er betingelsene for overnatting. En kaskade av veggmonterte varmegeneratorer kan installeres og betjenes i festede, innebygde, frittstående, tak-kjeler, etc.

I praksis er det mange eksempler når det ved rekonstruksjon av et anlegg, utvidelse og tillegg av varmeforbrukere var nødvendig å modernisere selve fyrrommet (erstatte eksisterende gassutstyr med kraftigere), noe som førte til store økonomiske tap, og med kaskadestyringsalternativet, kan du om nødvendig ganske enkelt legge til eksisterende system med en eller flere kjeler.

Det er flere alternativer for å plassere gassutstyr: montering av utstyret på veggen, på spesialiserte stativer (fester) på rad, eller plassering av gassbrennende utstyr "rygg mot rygg."

Så, kaskade kjelehus brukes i nesten alle områder, men de er mest etterspurt i autonome varmeforsyningssystemer for ett eller flere objekter. Ved installasjon av kaskadestyring trenger ikke potensielle kunder og forbrukere å bygge en varmeledning fra sentralisert system oppvarming, som selvfølgelig har betydelig varmetap, spesielt med varmtvannsfunksjonen.

Den mest lønnsomme løsningen for kaskadekontroll er å installere dette utstyret i private hjem, restauranter, hoteller, butikker av forskjellige størrelser, etc. Hvis kunden vet hvordan han skal telle pengene sine og ønsker å være sikker på sikkerheten, effektiviteten, påliteligheten og kvaliteten til utstyret hans, vil han velge et kjelerom bestående av en kaskade av kjeler.

Kaskadekobling av varmekjeler er en effektiv teknisk løsning som forbedrer kvaliteten på systemkontrollen og reduserer drivstofforbruket. Tilkobling av kjeler i kaskade gir en rekke betydelige fordeler ved drift av mellomstore og store varme- og varmtvannssystemer. Materialet i artikkelen undersøker prinsippene for drift og konstruksjon av kaskaden, beskriver funksjonene til denne termiske løsningen.

En analyse av driften av kjeleutstyr viser at 80 % av tiden fungerer varmegeneratorer med en effekt som ikke overstiger merkeeffekten på 50 %. Det vil si at termisk kraft fjernes innenfor fyringssesongen med ca. 30-35 %. Dette skyldes endringer i omgivelsestemperatur, endringer i varmtvannsforbruk og så videre.

Effekten til kjeler beregnes alltid maksimalt - dette gjøres for å dekke det totale varmebehovet. Hver kjele har en minimumsverdi for termisk effekt i driften;

Når varmeforbruket avtar, vil kjeleenheten produsere en mengde varme innenfor dette området. Denne mengden er ikke alltid nødvendig - overflødig drivstoff vil bli brent akkurat slik.

Løsningen på dette problemet var kaskadekjeler. Flere varmegeneratorer er installert i en kaskade - dette lar deg kvalitativt endre effektkontrollen, gjøre den trinnvis eller jevn. Jevn justering gjør det mulig å produsere nøyaktig den nødvendige mengden varme.

Denne kaskadeegenskapen øker fleksibiliteten til systemet. Når det gjelder installasjon av en kraftig varmegenerator, er det umulig å oppnå en slik fleksibilitet.

Kaskader kombinerer oftest gass og. Dessuten, for å integrere automatisering, må kjeler være av samme merke (produsent). Det er mulig å koble til kjeler fra forskjellige produsenter, men dette krever bruk av tilleggskomponenter, kontrollkretser og automatisering.

Kjele kaskadediagram

Kaskadekoblingsskjemaet er et klassisk eksempel på bruk av en hydraulisk separator. Kjeler i primærkretsen er koblet parallelt med for- og returmanifoldene. Samlerne er på sin side koblet til den hydrauliske pilen.

Den er installert på hver forsyningskjele (hvis det ikke er innebygd en) og tilbakeslagsventil. Ventilen forhindrer strømning av kjølevæske gjennom en tomgangskjele og varmetap på varmeveksleren.

Installert på kjelens returrørledning sil, beskytter kjelen mot forurensning. Hver kjele er avskåret stengeventiler med avtagbar tilkobling. Dette lar deg fjerne kjelen for reparasjoner og vedlikehold uten å stoppe systemet.

Samlergruppen av kjeler er utstyrt med en sikkerhetsgruppe - sikkerhet avlastningsventil, automatisk lufteventil og termomanometer. Installasjon av gruppen er obligatorisk, selv om det er innebygde kjelesikkerhetsgrupper.

Et obligatorisk element i systemet er (expanzomat). Den kan kobles både til kjelekretsen og til forbrukerkretsen. Det beregnes basert på det totale volumet av kjølevæske i systemet.

Valget av kjelemanifolder er gjort på grunnlag av at deres strømningsareal ikke må være mindre enn det totale tverrsnittet av forsyningsrørledningene til kjelene i kaskaden. Den hydrauliske nålen må også ha en diameter på tilkoblingsrør som ikke er mindre enn diameteren på kollektorene.

Kjelkaskadekontroll

Driften av primærkretsen styres på følgende måter:

Manuell kontroll av driften av hver enkelt kjele;
Trinnstyring via kaskadebrytere;
Glatt justering med kaskadekontrollenhet (BKU).

Manuell kontroll utføres ved å stille inn driftsparametrene til hver kjele, primært temperatur. Dette justeringsalternativet krever konstant menneskelig tilstedeværelse.

Trinnkontroll utføres ved hjelp av kaskadebrytere. De styrer systemet som et sett med effekttrinn, og når belastningen endres, slår de på (slå av) individuelle kjeler av kaskaden.

Det mest effektive er jevn regulering ved hjelp av BKU. I dette tilfellet oppnås minste effektendringstrinnet. I dette tilfellet må kjeler utstyres med modulerende brennere. Kaskadestyringsenheter kan integreres med romtemperaturfølere og væravhengige automasjonssystemer.

Røykfjerning av kjelekaskade

Røykfjerningssystemet avhenger av typen gasskjeler og implementeres ved hjelp av følgende metoder:

Separate koaksiale skorsteiner;
Separate skorsteiner av turboladede kjeler;
Grupperøykfjerning med tilbakeslagsrøykventiler;
Naturlig røykfjerning - gruppe eller individuell.

For grupperøykfjerning kobles ikke mer enn 4 kjeler til felles skorstein. Med koaksial kollektiv røykfjerning er hver kjele utstyrt med en røyktilbakeslagsventil. Den hindrer røyk i å komme inn i rommet når varmegeneratoren er inaktiv.

Skorsteiner er konstruert med en helning på 5 til 10 % mot kjelene. Under bygging røyksystem for kjeler med åpent forbrenningskammer er det nødvendig å foreta en aerodynamisk beregning av den vanlige skorsteinen for å sikre nødvendig trekk.

Fordeler og ulemper med kaskaden

De viktigste fordelene med kaskadekobling av kjeler er:

Systempålitelighet - konstant tilgjengelighet av reserve;
Fleksibilitet ved regulering – drivstofføkonomi;
Øke levetiden til kjeler - implementere en "skånsom" driftsmodus;
Mulighet operativ reparasjon og forebygging av hver enkelt kjeleenhet;
Tilrettelagte installasjonsforhold - ved konstruksjon av kjelehus på taket, er det lettere å levere dem til stedet.

Kaskaden har også følgende ulemper:

Generell økning i utstyrskostnader;
Det kreves et større rom for å få plass til kaskaden.

Økningen i kostnadene til systemet på grunn av drivstoffbesparelser betaler seg selv. Kaskadekobling av kjeler er gunstig både fra et teknisk og økonomisk synspunkt. Uavhengig konstruksjon av en kaskade er neppe mulig - det er behov for å tiltrekke seg spesialister for å installere og justere automatiseringen, utføre beregninger av røykkanaler og så videre.