Правильная отопительная система
Взаимодействие водоохлаждаемых отопительных котлов
и водяных (антифризных) отопительных систем
 |
Несбалансированная работа водяной отопительной системы – главная причина «тактования» автоматики котла. Нестабильность скорости изменения температуры теплоносителя (воды, антифриза) приводит к росту расхода топлива и снижению КПД отопительного оборудования и отопительной системы в целом. |
Прежде чем искать огрехи в работе отопительной системы –
маленькая экскурсия в теорию теплотехнических идеалов
(в поисках теплотехнического счастья и заведомо удачного решения)
Идеальные условия для автоматики котла
Как известно, в водяной рубашке отопительного котла установлен температурный датчик, посредством которого автоматика котла снимает показатели температуры теплоносителя. На изменения температуры поступающего теплоносителя, собственно говоря автоматика и реагирует. Общий алгоритм работы отопительной автоматики водоохлаждаемого отопительного котла предельно прост и не меняется годами. При достижении верхнего настроенного температурного предела – подача топлива и воздуха в зону горения выключается, при достижении нижнего – включается. При этом, в газовых и жидкотопливных котлах происходит полное прекращение подачи топлива с полным отсечением пламени факела. В свою очередь, в твёрдотопливных отопительных агрегатах подача топлива может прекращаться частично, либо не прекращаться совсем.
Приведённая схема реакции автоматики на температуру теплоносителя весьма условна и носит исключительно демонстрационный характер. Но, несомненно одно – за много лет развития отопительного оборудования, принцип работы автоматики отопительных котлов не изменился. Как и в прошлом столетии, в современных водогрейных теплоагрегатах – тепловая автоматика, прежде всего, реагирует на изменение температуры теплоносителя в отопительной системе. А то, как она это делает – зависит от конкретной модели отопительного котла и от его конструкции.
Работа отопительной автоматики водоохлаждаемого котла ориентирована, в первую очередь, на изменение температуры теплоносителя в отопительной системе. Другого ориентира или способа получать требуемую информацию у неё (автоматики) нет. Из этого следует, что для любой отопительной автоматики – граница разделения зоны её контроля проходит в месте установки температурного датчика. Таких датчиков может быть несколько, но как правило – он (датчик) один и установлен поближе к трубе подачи, в месте скопления уже нагретого теплоносителя. Конкретное место установки температурного датчика определяется производителем котла из соображений защиты его рубашки охлаждения от перегрева.
Выводы:
- Температурный датчик является единственным источником информации для тепловой автоматики котла.
- Тепловая автоматика реагирует на изменение температуры теплоносителя.
- Тепловой датчик должен быть установлен в месте скопления уже нагретого теплоносителя (в самой горячей точке рубашки охлаждения котла).
- Для обеспечения идеальных условий работы тепловой автоматики котла нужно максимально стабилизировать скорость изменения температуры теплоносителя.
- В случае удачной стабилизации скорости роста или падения температуры теплоносителя в зоне установки температурного датчика – от тепловой автоматики котла можно ожидать адекватной реакции по управлению процессами горения топлива.
- В случае дестабилизации скорости изменения температуры в зоне температурного датчика – от тепловой автоматики котла можно ожидать ошибочных срабатываний (включений/выключений).
Для полной объективности нужно отметить, что нормальная реакция автоматики отопительного котла всегда только одна: нагрелось – что-то выключилось, остыло – что-то включилось. Третьего не дано. Период времени между двумя полными включениями или выключениями называется «рабочий цикл». Количество рабочих циклов за единицу времени напрямую зависит от того, насколько отопительная система близка к идеалу. Слишком частое повторение рабочих циклов называется «тактованием» автоматики котла.
Идеальная отопительная система
(по отношению к отопительному котлу)
Если коротко, то идеальная отопительная система по отношению к отопительному котлу – это такая система, которая не дезинформирует температурные датчики его тепловой автоматики.
В сиё банальное утверждение вложен глубокий смысл. Ибо, «закручивание» горячего теплоносителя напрямую через короткие участки отопительной системы – вот самая главная причина в «нестыковках» работы тепловой автоматики. Горячий теплоноситель, попадая на температурный датчик, неизбежно приводит к срабатыванию автоматики котла. Это нормально, если уже вся отопительная система прогрелась до заданной температуры. А, если нет?
Вот простейший и очень распространённый пример:
Предположим, у нас имеется отопительная система на несколько ответвлений («крыльев») с прямым (без теплоаккумулятора) подключением отопительных приборов. При этом, в силу определённых обстоятельств, одно из ответвлений («крыльев») прогревается несколько быстрее остальных. Тогда, поток горячего теплоносителя «закручивается» через это «крыло» в обрат котла и, попадая на температурный датчик тепловой автоматики, неизбежно приводит к её срабатыванию «на выключение». Естественно, при этом, вся остальная отопительная система ещё не прогрелась. Далее, сценарий прост. Через несколько минут, поток холодного теплоносителя из непрогретых «крыльев» «подрежет» в обрате горячую струю, охладит её и спровоцирует автоматику котла «на включение». В итоге, мы будем иметь факт дезинформации тепловой автоматики, провоцирующий дополнительные включения котла в работу.
Самая большая проблема заключается в том, что в ряде случаев такое происходит именно по желанию заказчика, которому хочется самостоятельно подрегулировать температуру отдельных радиаторов или секций. И тут нет ничего зазорного, если человек стремится к комфорту.
В этом месте возникает вопрос к проектирующе-монтажной организации. Господа, уж если вы устанавливаете пользовательскую регулирующе-запорную арматуру, то потрудитесь поиграть воображением и попытаться спрогнозировать всевозможные варианты от её задействования потребителем. Ведь это весьма естественное и предсказуемое желание пользователя – покрутить регуляторы и сделать температуру, в одной комнате «потеплее», а в другой «попрохладнее». Вот только такой человек может даже и не подозревать, что в это время, в его топочном помещении, бедолага-котёл тарахтит как свиристелка, пытаясь обеспечить заданный тепловой режим.
Неискушённого пользователя приведённой пример может поставить в тупик. Как же так? Уже и регулятор на батарее нельзя покрутить? Зачем тогда их вообще ставить, если от такой регулировки котёл может уйти в запредельные режимы?
Нет, конечно же. Крутить можно и нужно. Причём, крутить нужно всё, к чему только рука дотянется. Для этого и существует пользовательская сторона. А вот теплотехники должны предусмотреть такой монтаж отопительной системы, при котором вращение ручки пользовательского регулятора не нарушало бы циркуляции теплоносителя в магистральных трубопроводах и, таким образом – не нарушалось бы тепловое равновесие всей отопительной системы в целом. Вот и всё. Потому что, если пользователь, поворотом ручки регулятора на своём радиаторе может запросто вскипятить котёл – то это явные проблемы монтажа отопительной системы.
В этом связи, хочется особо упомянуть такое теплотехническое извращение, при котором пользовательские регуляторы монтируются на радиаторы с одной-единственной целью – отрегулировать равномерный разогрев магистральных трубопроводов. Кому-то покажется смешно, но я такое видел. Это, когда после запуска отопления, по комнатам отапливаемого помещения бродит теплотехник, лапает радиаторы и крутит температурные регуляторы на них, добиваясь равномерной температуры разогрева на всех сразу. При этом, все регуляторы у него оказываются в разных положениях. Ну, да ладно.
Учитывая вышесказанное, снова возвратимся к вопросу
про идеальную отопительную систему
(по отношению к её котлоагрегату)
Идеальная отопительная система обеспечивает максимально плавный и равномерный разогрев и остывание теплоносителя по всему объёму его магистральных трубопроводов. Чем более плавно и равномерно разогревается и остывает теплоноситель по всему объёму своих магистральных трубопроводов во время работы котла – тем больше отопительная система близка к своему идеалу.
Как результат работы идеальной отопительной системы – изменение температуры теплоносителя в зоне установки температурного датчика тепловой автоматики происходит максимально плавно и равномерно. А, пользовательские настройки на радиаторах отопления никак не отражаются на равномерности роста или снижения температуры в зоне установки температурного датчика.
Идеальная пара – котёл и его отопительная система
Прошу прощения за повторение. Плавность и равномерность прогрева и остывания теплоносителя по всему его объёму даёт стабильную картину изменения (роста или падения) его температуры. Это значит, что в нашем случае, вышеупомянутый температурный датчик котла будет работать идеально – максимально адекватно и стабильно. Такой котёл никогда не «затактует». Ибо, его горелка будет максимально долго работать для разогрева теплоносителя в системе отопления и так само, максимально долго – будет «отдыхать» во время остывания теплоносителя.
Идеальные условия – путь к экономии топлива
Практикой доказано, что чем меньше перерывы в работе горелки отопительного газового или жидкотопливного котла – тем больше экономия топлива. Равно, как у корабля, самолёта или автомобиля существует понятие «крейсерской скорости» – скорости с наименьшим потреблением топлива, так и у отопительного котла есть «крейсерский режим отопления» – работа с наименьшими затратами топлива. Это такой режим разогрева (вернее, постоянного подогрева) теплоносителя, когда горелка котла не гаснет никогда.
Если температурные настройки отопительной системы удаётся подобрать таким образом, что горелка котла работает на минимальной температуре, но непрерывно – экономия топлива будет максимальной. И наоборот, чем чаще в единицу времени включается-выключается горелка котла – тем больше будет расход топлива при абсолютно одинаковых остальных показателях эффективности отопления. Вот где вред от слишком частого включения («тактования»).
Да уж, снова скажет искушённый читатель. Настроить механизмы отопительной системы и её котлоагрегата на непрерывную работу и быструю выработку моторесурса – не самый лучший способ увеличить их долговечность. И, с этим нельзя не согласиться. Непрерывное горение горелки в целях экономии топлива оправдывает себя только в отопительных системах и на котлах старых моделей, где нет механически-изнашивающихся механизмов с парами трущихся частей – насосов, дымососов, вентиляторов и т.д. Для всех остальных, придётся искать золотую середину – горелка (топка) котла должна работать периодически, но не «тактоваться».
Если, дочитав до этого места, читатель так и не представил себе идеальную отопительную систему и её иерархию магистралей – милости прошу, «Наша песня хороша, начинай сначала…»
Чтобы разобраться в основных причинах нестабильности работы отопительной системы по отношению к её котлоагрегату, нужно вспомнить главные принципы работы для автоматики водяного отопительного котла и идеальной отопительной системы.