Меню

Автоматические узлы управления для систем отопления

Ошибки при внедрении автоматизированных узлов управления систем отопления в Москве (2008–2009 годы)

А. М. Филиппов, начальник Инспекции по контролю за энергосбережением Государственной жилищной инспекции Москвы

С принятием Федерального закона от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» возрастает значение энергосбережения в жилых зданиях, особенно мероприятий, позволяющих не только автоматизировать, но и снизить потребление тепловой энергии многоквартирными домами, а также оптимизировать распределение тепла между потребителями в доме. Такими мероприятиями являются установка автоматизированных узлов управления систем отопления (далее – АУУ) вместо тепловых или элеваторных узлов, установка балансировочных клапанов на стояках систем отопления и термостатических клапанов на подводках к отопительным приборам.

Предпосылки внедрения АУУ

Впервые понятие АУУ появилось еще в 1995 году, когда в МНИИТЭПе была разработана и утверждена концепция «Современные энергосберегающие системы теплоснабжения и отопления зданий в массовом строительстве Москвы» и программа ее реализации. В дальнейшем внедрение АУУ было прописано в новой редакции МГСН 2.01–99 «Энергосбережение в здании», затем 27 апреля 2002 года состоялось заседание Комплекса архитектуры города Москвы, на котором, кроме прочих, рассмотрели вопрос «О типовых технических решениях по оснащению строящихся жилых домов автоматизированными узлами управления систем отопления».

В 2008 году ГУП «МосжилНИИпроект» совместно с ООО «Данфосс» был составлен альбом «Автоматизированные узлы управления» с использованием технических решений типового проекта, а в мае 2008 года теплоснабжающая организация ОАО «МОЭК» провела два совещания с участием проектировочных и подрядных организаций по монтажу АУУ по вопросам проектирования и разработки технических условий для привязки типового проекта установки АУУ при капитальном ремонте жилых домов программы 2008–2014 годов.

С августа 2008 года началось массовое внедрение (монтаж) АУУ в жилых домах взамен элеваторных и тепловых узлов, и в настоящее время в Москве численность жилых домов с установленными АУУ достигает 1000 зданий, что составляет примерно 3 % жилых зданий города.

Принцип действия и преимущества применения АУУ

Что представляет из себя АУУ, устройство и принцип его действия описывались неоднократно в работах М. М. Грудзинского, С. И. Прижижецкого и В. Л. Грановского, в том числе в [1, 2]. Кроме того, аналогичный принцип работы оборудования используется в ЦТП ОАО «МОЭК» (ранее – в тепловых пунктах ГУП «Мосгортепло») в системе автоматического регулирования зависимой системы отопления (САРЗСО), но только для переходных режимов осенью и весной.

Если коротко, то АУУ – это совокупность устройств и оборудования, обеспечивающих автоматическое регулирование температуры и расхода теплоносителя на вводе в каждое здание точно в соответствии с заданным для этого здания температурным графиком или в соответствии с потребностями жителей.

К преимуществу АУУ в сравнении с тепловыми и элеваторными узлами, имеющими фиксированное сечение проходного отверстия (сопла элеватора, дроссельной диафрагмы), через которое теплоноситель поступает во внутридомовую систему отопления, относится возможность изменения количества подаваемого теплоносителя в зависимости от температуры воды в подающем и обратном трубопроводах системы отопления с коррекцией по температуре наружного воздуха в соответствии с температурным графиком.

В отличие от элеваторных узлов, устанавливаемых на каждой секции дома, АУУ монтируется, как правило, один на здание (если в доме 2 тепловых ввода, то устанавливаются 2 АУУ), при этом присоединение выполняется после узла учета тепловой энергии системы отопления (при его наличии).

Принципиальная схема и вид АУУ в аксонометрии представлена на рис. 1, 2 (по материалам ООО «Данфосс»). Возможны конструктивные варианты, обусловленные схемой присоединения к тепловой сети, гидравлическими режимами на тепловом вводе, конкретной конструкцией системы отопления здания и условиями эксплуатации (всего 12 типовых решений).

Принциапиальная схема АУУ с насосами смешения на перемычке для температуры до АУУ t = 150—70 ˚C при одно- и двухтрубных системах отопления с термостатами (Р1 – Р2 ≥ 12 м вод. ст.)

Примерная схема АУУ предусматривает: 1 – электронный блок (щит управления); 2 – датчик температуры наружного воздуха; 3 – датчики температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах; 4 – клапан регулятора расхода с редукторным приводом; 5 – клапан регулятора перепада давления; 6 – фильтр; 7 – циркуляционный насос; 8 – обратный клапан.

Как видно из схемы, АУУ принципиально состоит из трех частей: сетевой, циркуляционной и электронной.

Сетевая часть АУУ включает клапан регулятора расхода теплоносителя с редукторным приводом, клапан регулятора перепада давления с пружинным регулирующим элементом и фильтр.

Циркуляционная часть АУУ включает циркуляционный (смесительный) насос и обратный клапан. В качестве насосов смешения устанавливаются два насоса фирмы Grundfos (или другие типы насосов, удовлетворяющие требованиям АУУ), которые работают попеременно по таймеру с цикличностью 6 ч. Контроль за работой насосов осуществляется по сигналу датчика перепада давлений, установленного на насосах.

Электронная часть АУУ включает электронный блок (щит управления), обеспечивающий автоматическое управление тепломеханическим и насосным оборудованием с целью поддержания заданного температурного графика и гидравлического режима в системе отопления здания, карту ECL (предназначена для программирования контроллера теплового режима), датчик температуры наружного воздуха (устанавливается на северной стороне фасада здания), датчики температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и редукторный электропривод клапана регулирования расхода теплоносителя в сетевой части АУУ.

Ошибки при внедрении АУУ

Основной темой данной статьи являются ошибки, допускаемые при планировании работ, проектировании и монтаже АУУ в Москве, которые свели на нет всю проделанную работу и не позволили получить запланированные показатели по энергоэффективности и энергосбережению. На протяжении полутора лет установленные АУУ практически не использовались по назначению либо использовались неэффективно, дорогостоящее оборудование зачастую простаивало в отключенном состоянии, а теплоноситель поступал во внутридомовые системы отопления через недемонтированные элеваторы.

Конечно, многие из ошибок в дальнейшем были исправлены, а работа АУУ налажена, однако ошибок можно было не допустить при правильной организации работ на всех стадиях процесса.

Так что же это были за ошибки?

1. На стадии планирования и организации работ.

При выборе технического решения, в нарушение требований МГСН 2.01–99 «Энергосбережение в зданиях» (п. 4.2.1.) не осуществлялось технико-экономическое сопоставление вариантов: 1) установка АУУ от распределительных сетей ЦТП или 2) устройство ИТП от городских магистральных теплопроводов и сетей водопровода. В результате при установке АУУ происходило дублирование функций оборудования, установленного в ЦТП, что противоречит «Правилам технической эксплуатации тепловых энергоустановок» Ростехнадзора РФ (п. 9.1.2.), а монтаж АУУ и балансировочных клапанов приводил к увеличению гидравлического сопротивления в системе и необходимости замены (реконструкции) тепломеханического оборудования ЦТП. Однако реконструкция ЦТП не предусматривалась, а АУУ внедрялись не кустовым методом, начиная с концевых домов, а некомплексно, только в отдельных зданиях в начале или середине привязки к ЦТП. Как следствие, некомплексная установка АУУ нарушала установившийся гидравлический и тепловой баланс во внутриквартальных тепловых сетях, приводила к ухудшению работы систем отопления большинства присоединенных строений и вызывала необходимость проведения дорогостоящей тепловой наладки (с расчетом диаметров сопел элеваторов и дроссельных диафрагм, их установкой на вводно-распределительных узлах и последующей корректировкой (заменой) в процессе эксплуатации в отопительный период.

2. На стадии проектирования:

– отсутствовали рабочие проекты, нередко вместо рабочих проектов использовались выкопировки из типового проекта без расчетов, подбора и привязки оборудования к местным условиям, что приводило к ошибочным решениям при выборе и установке оборудования и, как следствие, к нарушениям режимов теплоснабжения при его работе;

– выбранные схемы монтажа АУУ не соответствовали требуемым, что сразу негативно отражалось на теплоснабжении. Например, в трех жилых домах ЗАО в результате демонтажа элеваторного узла и применения в зависимой системе отопления схемы АУУ, предназначенной для независимых систем без узла смешения, был нарушен проектный температурный график работы системы (95–70 °С) и в отопительные приборы поступил первичный перегретый теплоноситель с температурным графиком (150/70 °С), что привело к перегреву ближайших по ходу теплоносителя жилых помещений и к нарушению циркуляции теплоносителя в концевых стояках (недогреву помещений, расположенных на концевых стояках). Эксплуатация системы в таком режиме была чревата ожогами жителей при прикосновении к приборам и трубопроводам. Только своевременное вмешательство помогло устранить эту ошибку до наступления холодов;

– выданные технические условия (ТУ) не соответствовали фактическим параметрам: например, в ТУ и проекте указывался график 150/70 °С вместо фактического 105/70 °С, что повлекло неправильный выбор схемы АУУ. Также при выдаче технических условий для АУУ не учитывалось то, что в ходе капитального ремонта системы отопления реконструировались (изменялись схемы с однотрубной на двухтрубную, диаметры разводящих трубопроводов и стояков, площади нагрева отопительных приборов и т. п.), при этом расчет АУУ производился для системы отопления до реконструкции.

3. На стадии монтажа и ввода в эксплуатацию:

– ошибочно было выбрано время для монтажа: АУУ зачастую монтировались уже в зимний период после окончания других работ, что приводило к жалобам жителей на несвоевременный пуск тепла, частые отключения отопления, к нарушениям температурного режима;

– напрасно отказывались от установки АУУ в случаях, когда в ходе капитального ремонта на стояках систем ЦО были установлены балансировочные клапаны. Их установка приводила к резкому увеличению гидравлического сопротивления в системах, а при отсутствии АУУ с насосным оборудованием и непроведении работ по замене насосов в ЦТП в таких жилых домах и соседних по привязке домах в отопительный период сразу возникали проблемы с теплоснабжением;

– датчики температуры наружного воздуха монтировались не на северной стороне здания, что приводило к некорректной настройке теплового режима из-за влияния солнечной радиации на датчик (его нагрев);

– работа АУУ осуществлялась во внештатном ручном режиме и не была переведена в автоматический режим;

– отсутствовали документы и карты ECL в связи с тем, что монтажная организация не передала их управляющей компании;

– отсутствовало резервное питание АУУ, что в случае отключения электроэнергии могло привести к остановке системы ЦО;

– не проводились регулировочно-наладочные работы и обесшумливающие мероприятия;

– отсутствовало техобслуживание АУУ.

Вследствие указанных ошибок и нарушений, в домах с установленными АУУ возникали многочисленные жалобы жителей на непрогревы системы отопления и шум от работы оборудования.

Все описанное выше стало возможным из-за плохой организации работ, отсутствия должного контроля со стороны заказчика за всеми стадиями процесса внедрения АУУ. Автор надеется, что опубликованная статья поможет избежать подобных ошибок в дальнейшем как в Москве, так и в других городах.

При внедрении АУУ необходимо четко организовать работу проектных организаций, соответствующих строительно-монтажных и ремонтно-эксплуатационных служб, тщательно проверять выданные технические условия на соответствие фактическим данным, вести технический надзор на каждой стадии работ и сразу же после завершения монтажа приступать к техобслуживанию АУУ силами специализированной организации. Иначе простой дорогостоящего оборудования АУУ или его неквалифицированное обслуживание приведет к выходу из строя, утрате техдокументации и к прочим негативным последствиям.

Эффективное применение АУУ

Применение АУУ наиболее эффективно в следующих случаях:

– в домах с абонированными элеваторными узлами системы отопления, непосредственно присоединенными к городским магистральным тепловым сетям;

– в концевых домах по привязке к ЦТП с недостаточным перепадом давления в системе ЦО с обязательной установкой насосов ЦО;

– в домах с газовыми водонагревателями (с децентрализованным горячим водоснабжением) и центральным отоплением.

Устанавливать АУУ следует комплексно, кустовым методом, охватывая все без исключения жилые и нежилые строения, присоединенные к ЦТП.

Монтаж и сдача-приемка в эксплуатацию системы отопления и оборудования АУУ должны вестись одновременно.

Следует отметить, что наряду с установкой АУУ, достаточно эффективными являются следующие мероприятия:

– перевод ЦТП с зависимой схемой присоединения систем отопления на независимую с установкой в тепловом пункте мембранного расширительного бака;

– установка в ЦТП с зависимой схемой присоединения оборудования автоматического регулирования отпуска тепла (САР ЗСО), аналогичного АУУ;

– наладка внутриквартальных сетей центрального отопления с установкой расчетных сопел элеваторов и дроссельных диафрагм на вводно-распределительных узлах зданий;

– перевод тупиковых систем горячего водоснабжения на циркуляционные схемы.

В целом, эксплуатация образцовых АУУ показала, что использование АУУ в совокупности с балансировочными клапанами на стояках системы ЦО, термостатическими вентилями на каждом отопительном приборе и проведением утеплительных мероприятий позволяет экономить до 25–37 % тепловой энергии и обеспечивать комфортные условия проживания в каждом помещении.

Литература

1. Грудзинский М. М., Прижижецкий С. И. Энергоэффективные системы отопления // «АВОК». – 1999. – № 6.

2. Грановский В. Л., Прижижецкий С. И. Система отопления жилых зданий массового строительства и реконструкции с комплексным автоматизированием теплопотребления // «АВОК». – 2002. – № 5.

Узел управления отопления: функции, устройство, преимущества

Современная система управления отоплением позволяет реализовать самые сложные и продвинутые схемы и программы регулировки режимами работы оборудования, добиться значительной экономии энергии, обеспечить дистанционное управление отоплением. Мы хотим рассмотреть блок управления отоплением с точки зрения его конструкционных и эксплуатационных особенностей и преимуществ.

Рамка управления отоплением позволяет реализовать автоматическую работу системы.

Узел автоматического управления

Назначение

В тепловом пункте собраны основные узлы управления системой отопления.

Узел автоматического управления – это индивидуальный тепловой пункт, предназначенный для управления параметрами теплоносителя, циркулирующего в системе отопления, в зависимости от показателей температуры в помещении, на улице, в подающем и обратном трубопроводе контура.

Кроме того, система позволяет реализовать защиту от аварийных ситуаций, переключение режимов работы оборудования, GSM управление отоплением. В случае поломки или возникновения нештатной ситуации модуль способен оповестить всех внесенных в список рассылки абонентов с помощью SMS-сообщений.

Схема узла управления двухтрубной системой отопления.

Однако это далеко не полный список функций.

Узел управления может обеспечивать:

  • Режимы и параметры работы циркуляционного насоса системы отопления, заданную скорость циркуляции теплоносителя;
  • Контроль поддержания и выполнения заданного температурного графика подающего и обратного трубопровода. Это позволяет защитить систему от перегревов и переохлаждений;
  • Поддержание заданного постоянного перепада давлений на подающем и обратном вводе в здание, что позволяет нормально работать всей автоматике в штатном режиме;
  • Тонкую и грубую очистку теплоносителя;
  • Визуальный контроль всех показателей работы системы: температуры на ключевых участках, разности давлений на входе и выходе из узла, заданного режима работы, аварийных сигналов;
  • Дистанционное управление отоплением по телефону и через интернет;
  • Дистанционный контроль за помещением, сигнализацией, входными дверями и воротами с помощью дополнительных датчиков.

GSM модуль для отопления обеспечивает дистанционную связь и управление.

Важно!
Для установки подобной системы котел и другое оборудование должны быть приспособлены к электронному управлению.
Старые рамки с механическими задвижками с такой схемой работать не будут.

Устройство и принцип действия

На фото – 3-D модель узла управления.

В состав любой автоматической системы управления входят такие узлы:

  1. Датчики и сенсоры, которые собирают необходимые данные в различных местах системы;
  2. Контроллеры и процессоры, которые сравнивают данные, полученные от датчиков, с теми значениями, которые диктует записанная на карте памяти инструкция (программа), принимают решение и на его основе отдают команды исполняющим механизмам;
  3. Исполняющие механизмы, которые получают команды от контроллеров и выполняют простые действия – перекрывают краны и задвижки, повышают мощность агрегатов, переключают режимы работы оборудования отопления, выполняют аварийные отключения поломанных узлов.

Логическая схема работы системы.

В роли сенсоров выступают датчики давления и температуры, а также любые дополнительные датчики, которые позволяют контролировать разные процессы. Наиболее важны датчики температуры подающего и обратного потока теплоносителя, датчики температуры в помещении и на улице, а также датчики давления на вводе в систему.

Накладной датчик температуры.

Роль контроллера играет маломощный компьютер, который считывает информацию со всех датчиков. На карте памяти компьютера записана программа, которая определяет температурные режимы.

Контроллер сравнивает полученные значения с заданными, и, если необходимо, принимает решение о внесении изменений: повышении подачи теплоносителя в тот или иной контур, отключении котла или переводе его в другой режим работы и т.д.

Контроллер собран без использования горячих плат.

По принятии решения контроллер отправляет управляющий сигнал к тому или иному исполнительному устройству: реле коммутации, сервоприводу клапана или заслонки, выключателю или электронике котла. В зависимости от заданной программы, GSM модуль для управления отоплением может отправлять сообщения хозяину о том или ином событии, а дождавшись ответа – принимать те или иные меры.

Исполнительный механизм ST 24B.

Управление отоплением в загородном доме через GSM осуществляется с помощью специального модуля, встроенного в компьютер.

Этот модуль включает такие элементы:

  • Слот для коммутации SIM-карты;
  • Блок питания и аккумуляторную батарею;
  • GSM-модем;
  • Разъем для антенны;
  • LAN-порт для соединения с интернет-провайдером;
  • Микропроцессор;
  • Карта памяти;
  • USB-разъем для настройки и конфигурации;
  • Светодиодные индикаторы или жидкокристаллический дисплей;
  • Контактную группу с входами и выходами для сбора данных и отправления управляющих сигналов.

Устройство модуля с GSM.

Важно!
Вместе с модулем для GSM-управления должно поставляться программное обеспечение для установки на операционную систему мобильного телефона.
Программа поможет организовать дистанционную связь контроллера и оператора.

Преимущества

Управление системой легко осуществить своими руками с любого расстояния.

Какие же преимущества дает использование узла автоматического управления отоплением?

Современный контроллер с модулем связи позволяет получить такие плюсы и выгоды:

  • Тонкая регулировка системы в реальном времени позволяет добиться максимальной экономии при надлежащем уровне комфорта;
  • Вы можете добиться именно таких температурных и климатических параметров помещения, каких хотите, причем для этого достаточно просто задать значения желаемых температур;
  • Система мгновенного оповещения об аварийных режимах и нештатных событиях в разы повышает надежность и безопасность работы;
  • Вы имеете возможность оставить дом с работающим отоплением и на расстоянии контролировать его состояние, а также управлять режимами работы, включать или выключать оборудование дистанционно;
  • Зимний визит в загородный дом при выключенном отоплении требует зайти в холодное помещение, растопить агрегат и ждать несколько часов, пока помещение прогреется. Теперь можно дать команду на включение заранее и не тратить время.

Достаточно просто достать телефон.

Собрать и подключить систему управления можно самостоятельно – для этого никаких разрешений и согласований не требуется. Работу легко выполнить, следуя инструкции производителя. Цена комплекта может колебаться от 4 до 40 тыс. рублей в зависимости от комплектации и фирмы-изготовителя.

Важно!
Большинство модулей имеют разъемы для подключения дополнительных датчиков, с помощью которых можно организовать контроль за открыванием окон и дверей, прослушивание или наблюдение и прочие полезные функции.

Вывод

Контроль и управление современными системами отопления может осуществляться программными средствами с дистанционным участием оператора. Связь можно осуществить путем цифровой сотовой связи GSM или сети интернет. Дополнительную информацию вы можете найти в нашем видео.

Читайте также:  Акт обследования приборов отопления

Отопление и водоснабжение © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Adblock
detector