Каскадна робота казанів. Каскадний спосіб підключення казанів. Підключення двох та більше основних теплогенераторів

О. Бойка

Використання кількох газових котлів для однієї системи опалення є досить популярним рішенням серед монтажних та проектувальних організацій. Розглянемо практичні питаннящодо встановлення та використання таких каскадних установок

Рішення про використання кількох газових (два та більше) котлів на одну систему опалення виправдане при тепловому навантаженні від 40 кВт. Це може бути як велика опалювальна площа, так і наявність теплових навантажень у вигляді басейнів, гаражів, лазень, теплиць тощо.

Використання кількох котлів на одну систему опалення має ряд переваг у порівнянні з одним котлом, який має таку саму сумарну потужність. По-перше, кілька невеликих котлів менших розмірів та ваги набагато легше і дешевше доставити в котельню, і встановити там замість одного великого та важкого котла. Особливо актуальним стає Наразіпри монтажі дахових або напівпідвальних каскадних котелень.

Крім того, значно підвищується надійність системи. При вимушеній зупинці одного з котлів система продовжить роботу, забезпечуючи принаймні 50% потужності (при установці двох котлів).

Серед інших факторів на користь каскадної установки – полегшення обслуговування завдяки меншому розміру кожного котла (обслуговування кожного котла можна здійснювати без зупинки системи); збільшення загального ресурсу котлів (в осінній та весняний час можна експлуатувати лише частину котлів, вимкнувши іншу частину вручну або використовуючи каскадну автоматику).

Крім того, якщо в майбутньому необхідно буде замінити якусь деталь, то загальновідомо, що деталі для котлів меншої потужності доступніші і дешевші за рахунок більшої серійності виробництва.

Управління роботою котлів у каскаді

Найчастіше для спрощення схем при спільному використанні котлів не передбачено жодної каскадної автоматики, а на кожному котлі встановлюється потрібна температура на виході. Але, за бажанням, можна використовувати блоки каскадного регулювання, які підключаються на контакти, призначені для приєднання індивідуальних кімнатних термостатів.

З'єднання котлів у каскад за допомогою блоку каскадного керування є комплексним рішенням та має більше високу ефективність. Цей блок забезпечує поперемінну роботу всіх котлів та гарантує для кожного теплогенератора однакову кількість годин роботи. Блок оптимізує функціонування системи та забезпечує включення лише необхідної кількості теплогенераторів, залежно від потрібної потужності.

Працюючи з модулированными пальниками блок каскадного управління, крім вищеописаного принципу, прагне забезпечити роботу котлів як часткової потужності (у режимі модуляції). Найбільш ефективним є застосування блоку каскадного управління разом із конденсаційними котлами. У цьому випадку потужність, що видається котлами, найбільше відповідає споживаній потужності. Наприклад, при спільному використанні трьох настінних котлів серії LUNA Duo-tec MP потужністю 100 кВт (компанії BAXI (Італія)), що виділяється потужність, плавно змінюється від 30 до 300 кВт залежно від потреб системи. Це означає, що коефіцієнт робочого регулювання такої системи становитиме 1:10. Принципова схема такої системи показано на рис.

Рис. Схема системи опалення з каскадом котлів Luna Duo-Tec MP, одним високотемпературним контуром, двома низькотемпературними контурами та бойлером ГВП:
QAC 34 - датчик вуличної температури; AVS 75 - зовнішній програмований модуль розширення; AGU 2.550 - внутрішній модульрозширення; OCI 345 – інтерфейсна плата для підключення інших регуляторів по LPB-шині; QAD 36 – накладний датчик температури; QAZ 36 - датчик температури води в бойлері ГВП; QAA 55 – датчик кімнатної температури; QAA 75 - кліматичний регулятор дистанційного керування; MV – змішувальний клапан; RT – кімнатний механічний термостат

Конденсація

Конденсаційні котли завдяки низьким споживанням палива в даний час є найбільш економічними установками, які споживають газ. Як частина каскадної системи вони є новою альтернативою системам промислового опалення.

Використання в каскадах конденсаційних котлів потужністю від 45 до 150 кВт дає можливість забезпечити більшу потужність в умовах. обмеженого простору; полегшити монтаж дахових котелень завдяки малому питомої вагиобладнання (на одиницю потужності). Крім того, конденсаційна техніка забезпечує меншу вібрацію та рівень шуму в порівнянні з традиційними котлами з наддувними пальниками, а наявність вбудованого вентилятора дозволяє застосовувати димарі малого діаметра (можна обійтися без великих дорогих димарів).

Екологічність конденсаційних котлів, а саме дуже низький вміст CO і NO x у порівнянні з іншими котлами на традиційних видах палива дозволяє використовувати такі системи великих містахта природоохоронних зонах. Серед недоліків конденсаційної техніки висока вартість(яка, втім, компенсується коротким терміномокупності через підвищення тарифів на газ), необхідність організовувати відведення та нейтралізацію конденсату.

З урахуванням помилок, які часто зустрічаються при встановленні та обслуговуванні котлів, можна визначити основні рекомендації щодо цього.

Зокрема, слід зазначити, що при спільної роботикількох котлів на одну систему опалення з змінною витратоюводи (кілька окремо регульованих зон опалення) рекомендується застосовувати гідравлічний роздільник («гідравлічну стрілку»).

Крім того, при використанні опалювального котла невеликої площі (менше 100 м 2 ) настійно рекомендується використовувати разом з котлом кімнатний термостат (для зменшення кількості включень/вимкнень котла). Також рекомендується провести окреме налаштування потужності контуру опалення.

В іншому рекомендації при встановленні каскадних котлів не відрізняються від рекомендацій щодо монтажу інших котлів. Так, перед підключенням теплогенератора до системи опалення необхідно ретельно промити всі труби котла та системи опалення для видалення можливих сторонніх частинок. Настійно рекомендується встановлювати фільтр на трубі повернення системи опалення та запірні крани на трубах подачі та повернення системи опалення.

Каскадне підключення котлів, котли в каскаді

Якщо Вам необхідно обігріти площу більше 400 кв.м, Ви можете визначити Один котел потужністю близько 40 кВт або 2 котли, відповідно 24 кВт кожен.

Навіщо ставити кілька котлів замість одного? Ось деякі переваги:

Апарат двох котлів найменшої потужності може коштувати дешевше і проходити простіше. Особливо це стосується вибору між одним підлоговим котлом і двома навісними: безліч монтажників, які займаються котеджним опаленням, ніколи в житті підлоговий котел не ставили.

У разі несправності одного з котлів, другий буде частково накривати навантаження, що особливо важливо в наших кліматичних умовах.

Запасні частини для найменш потужних котлів доступніші і коштують дешевше.

Так звана «сезонна ефективність» більше, тому що після закінчення опалювального сезону не буде необхідності «лаяти» величезний котел тільки для постачання гарячого водопостачання при 20% навантаженні.

Зазвичай, якщо йдеться про котеджне опалення, ставлять два підвісні котли. При цьому один з них дає відповідь за перший поверх, інший - за другий. Максимум, на що здатні монтажники – це визначити погодозалежне керування кожним казаном.

Але, при апараті більш одного котла, їх можна з'єднати в «каскад».

Каскад котлів використовується в будинках площею від 400 метрів або за наявності великих теплових навантажень - щось на кшталт вентиляції, водоймища, численних гостьових будинків, гаражів, лазень, прибудов, зимових садів, теплиць і т.д.

Сутність каскадного включення така: теплове навантаження розподіляється між двома чи більше котлами. Таке поділ персонально для кожного окремого випадку відповідно до технічного доручення замовника. У процесі роботи каскадна автоматика підключає та вимикає котли (також управляє їх пальниками) для підтримки даного теплового режиму.

Давайте умовно припустимо, що в каскадній системі будь-який котел є ступенем потужності. Логічно припустити, що чим більше таких ступенів, тим точніше система буде гарантувати розрахункове навантаження, а при нескінченно величезній чисельності ступенів - цілком збігається з розрахунковим навантаженням, забезпечивши максимальний ККД системи.

Але при великій кількості котлів площа їх обшивки, через яку відбувається втрата тепла, також велика, що компенсує підвищений ККД. Тому виробники зазвичай рекомендують використання трохи більше чотирьох котлів.

Що стосується пальників, вони також є ступенями потужності:

одноступеневий пальник має один ступінь;

двоступінчастий пальник – два ступені;

Модуляційна - може плавно перевіряти ємність котла в діапазоні 30-100% маршрутом плавного зміни рівня подачі палива, що запобігає частому включенню-вимиканню котла.

Контролер для каскаду котлів зі ступінчастими пальниками вимірює температуру теплоносія, що подається в систему, асоціює її з розрахунковими значеннями і описує, який пальник слід підключити, а який - відключити. У каскаді один із котлів є ведучим, інші – веденими, крайні включаються поступово. При виникненні поломки у котлі, як правило, роль ведучого передається іншому котлу.

Контролер для каскаду котлів з модульованими пальниками діє за тим же принципом, тільки прагне забезпечити роботу котла не на повній потужності: якщо одного котла мало, включається другий, при цьому теплопродуктивність головного котла значно знижується. Це гарантує роботу обох котлів у більш милому режимі.

Порівняємо систему з одного котла з каскадом з 4 котлів при сумарній теплопродуктивності 200 кВт, якщо пальники всіх модуляційних котлів:

один котел зможе регулювати потужність в діапазоні: 200 кВт х 30% = 60 кВт, означає від 60 до 200 кВт;

4 котли, кожен по 50 кВт, зможуть регулювати потужність у діапазоні: 50 кВт x 30% = 15 кВт, 50 кВт x 4 котли = 200 кВт, отже від 15 до 200 кВт.

Інакше кажучи, теплопродуктивність другої системи дуже підходитиме розрахункової, що призведе до економії пального.

Ця стаття була взята з сайту kotlu.net

Автоматичний запуск веденого котла при зниженні tнв та при відмові ведучого. У котлів задана максимальна твих.

⊕ 2 котли з одноступінчастими пальниками.

Пальники включаються двопозиційним регулятором Овен 2ТРМ1 для підтримки температури води на загальному виході котлів за прямолінійним температурним графіком.

Допрацьований щит управління в котельні з двома водогрійними котламита газовими одноступінчастими пальниками (Rossen RS-H):

Насамперед, у цій даховій котельні було зроблено так, щоб вона запускалася сама при появі електроживлення (з хвилинною затримкою).

По-друге – змонтовано економ-варіант каскадного управління. На щиті, встановленому нижче поверхом, реалізована можливість зміщення температурного графіка:

Автоматичний запуск веденого котла при зниженні tнв та при відмові ведучого. Плавне керування пальниками для підтримки температури води на загальному виході котлів за криволінійним температурним графіком.

Автоматичний запуск веденого котла при зниженні tнв та при відмові ведучого. Ручне завдання температури води на виході опалювального котла.

⊕ Увімкнення 3-х котлів:

Автоматичний запуск веденого котла при зниженні tнв та при відмові ведучого. Пальник включається двопозиційним регулятором для підтримки температури води на виході котла за прямолінійним температурним графіком.

Ручне вмикання котла в схему “погодозалежного” регулювання. Пальники включаються двопозиційним регулятором для підтримки температури води на загальному виході котлів за прямолінійним температурним графіком зі зламом.

А ось мої пропозиції, зроблені перед проектуванням однієї квартальної котельні. Заодно і з монтажу небагато:

Пропозиції щодо реконструкції котельні “Інтелектуальна зона”

● Як теплогенератори використовувати три котли однакової теплопродуктивності – водотрубних, по 6,5 Гкал/год, до 115°С, до 16 кгс/см2. Котли повинні бути газощільними, здатними працювати під наддувом,

● пальники котлів повинні мати “топковий автомат”, лише один сервопривід та працювати з плавною зміною теплопродуктивності (20–100%). У "топкових автоматах" повинна бути така "прошивка", при якій не виконується вимикання пальників кожні 24 або 72 години,

● як електронні регулятори використовувати не штучні вільно-програмовані контролери, а лише серійно виготовлені та широко поширені прилади фірми “Овен”,

● прилади автоматизації поділити на функціональні вузли та змонтувати їх в автономних щитах, що знаходяться в безпосередній близькості до виконавчих органів. Наприклад: “Щит мережевих насосів”, “Щит котла №1”, “Щит тепломережі” тощо,

● щити встановити в таких місцях, де над ними не проходять водні трубопроводи,

● для дефлекторів передбачити такі місця, під якими не буде хоча б електроустаткування,

● зробити короткозамкнений котловий контур (насоси рециркуляції не потрібні),

● для регулювання температури мережної води використовувати прилад “Овен” ТРМ32 та пару однакових дискових поворотних затворів Dу350 з електроприводом:

● на виходах котлів передбачити дискові поворотні затвори зі шкалою та зубчастим фіксатором положення,

● для відсікання кожної гілки “котел-насос” передбачити засувки,

● всі насоси змонтувати на висоті не більше 1 метра від підлоги,

● для видалення повітря передбачити в вищих точкахповітрозбірники з випускними патрубками та кульовими кранами, опущеними до висоти 1 м над підлогою, а також шлангами, опущеними до висоти 0,5 м над підлогою,

2007-10-22

Каскадування котлів - це ефективний технічний прийом для збільшення одиничної потужності опалювального апарату, який багато років використовується спеціалістами-теплотехніками. Концепція прийому проста: розділяємо сумарне теплове навантаження між двома або більше незалежно контрольованими котлами і включаємо в каскад тільки ті котли, які задовольняють потреби в даному навантаженні певний час. Кожен котел представляє свою «ступінь» теплопродуктивності загальної потужності системи. Інтелектуальний контролер (мікроконтролер) постійно відстежує температуру подачі теплоносія та визначає, які ступеня системи слід включати для підтримки заданої температури.

Основні переваги каскадної системи опалення:

підвищення надійності (якщо виходить з ладу один котел, то інші можуть частково або повністю покрити необхідне теплове навантаження);
підвищення економічності (звичайні котли втрачають досить багато ефективності при роботі на частковій потужності);
спрощення монтажу ( окремі елементикаскаду набагато простіше доставити на місце і змонтувати, ніж один казан великої потужності).

Очевидно, що система з кількох котлів замість одного здатна ефективніше забезпечувати умови розрахункових навантажень. Виходячи з цього, можна припустити, що чим більше щаблів у каскадній системі, тим краще вона задовольнить навантаження опалювальної системи. Це особливо ефективно, коли необхідно забезпечити невисокі показники потужності.

Однак зі збільшенням кількості щаблів збільшується і площа поверхні тепловіддачі системи (тепловтрати через обшивку котлів), через яку відбувається втрата тепла. Це, зрештою, може «звести нанівець» переваги підвищеного ККД такої системи. Тому використання більш ніж чотирьох ступенів не завжди доцільно. Невід'ємне обмеження системи «простого» каскаду (котли з одноступеневими або двоступінчастими пальниками) - покрокове регулювання теплопродуктивності (потужності системи), а не безперервний регульований процес.

Незважаючи на те, що використання більше двох ступенів значно знижує теплопродуктивність кожного котла, ідеальним рішенням буде система «каскаду, що модульується» (котли з модульованими пальниками). Пальники, що модулюються, дозволяють безступінчасто регулювати потужність в залежності від потреби в теплоті. Остання тенденція у вирішенні каскадних систем — система каскаду, що модулюється.

На відміну від використання ступінчастих пальників, котли з пальниками, що модулюються, здатні плавно змінювати обсяг подачі палива, а отже, і контролювати рівень теплопродуктивності в широкому діапазоні значень. На сьогоднішній день на ринку опалювального обладнанняшироко представлені навісні котлипідвищеної потужності з пальниками, що модулюються, здатні плавно змінювати продуктивність котла в діапазоні 30-100 % від номінальної теплової потужності.

Здатність котлів з пальниками, що модулюються, знижувати витрату палива часто називають коефіцієнтом робочого регулювання пальника (тобто відношення максимальної теплової потужності котла до мінімальної). Наприклад, коефіцієнт робочого регулювання пальника котла з максимальною тепловою потужністю 50 кВт мінімальною витратоюпалива 10 кВт дорівнюватиме 50 кВт / 10 кВт, або 5:1.

Сумарний коефіцієнт робочого регулювання встановлених у каскадну систему котлів значно перевищує коефіцієнт окремого котла. Наприклад, якщо в каскадній системі використовуються три котли з максимальною тепловою потужністю 50 кВт та мінімальною 10 кВт, сумарне регулювання продуктивності здійснюватиметься в діапазоні від 150 до 10 кВт. Отже, коефіцієнт робочого регулювання такої системи становитиме 15:1.

Необхідні умови для «модульованого» каскаду

Існують три важливих умов, які слід виконати під час проектування системи «модульованого» каскаду. По-перше, підведення магістралей і контролерів повинні бути реалізовані так, щоб було можливе незалежне регулювання циркуляції потоку через кожен котел. Вода не повинна циркулювати через котел, що не працює, інакше тепло теплоносія буде розсіюватися через теплообмінник або кожух котла. Це також стосується системи простого каскаду.

Незалежне регулювання потоку теплоносія досягається завдяки оснащенню кожного казана індивідуальним циркуляційним насосом. При паралельному встановленні циркуляційних насосів для запобігання зворотного потокутеплоносія через непрацюючі котли вниз потоком насосів слід встановити зворотні клапани. Подача теплоносія в кожен котел за допомогою індивідуальних циркуляційних насосів дозволяє підвищувати тиск у теплообміннику працюючого котла з метою запобігання кавітації та вибуховому пароутворенню.

По-друге, підключення подавальної та зворотної магістралей для кожного котла має бути виконане паралельно (особливо при використанні конденсаційних котлів). Це дозволяє підтримувати однакову температуру води на вході в кожен котел і при необхідності виключати перетікання теплоносія між контурами. Низька температура теплоносія, що подається в котел, сприяє конденсації водяної пари з продуктів згоряння і підвищенню ККД системи.

Деякі каскадні контролери для котлів з пальниками оснащені функцією «витримки часу», тобто. здатні включати циркуляційний насос певного казана незадовго до включення пальника. Крім того, вони можуть підтримувати роботу насосів деякий час після вимкнення пальника. Перше забезпечує нагрівання теплообмінника котла теплим теплоносієм системи, що подається, що запобігає тепловому удару внаслідок значного перепаду температур (і конденсацію топкових газів для звичайних котлів) при запаленні пальника.

Друге – утилізувати залишкове тепло теплообмінника, а не відводити його через систему вентиляції після закінчення роботи котла. І, по-третє, дуже важливо, щоб циркуляційні насоси забезпечували адекватний потік теплоносія через котли, що працюють, незалежно від показника витрати системи опалення. Природним вирішенням цього питання є застосування гідравлічного роздільника низького тиску.

Етапи монтажу системи

Підключення системи каскаду виконується у три етапи:

гідравлічної ув'язки котлів та системи;
підключення до єдиного колектора диму;
налаштування автоматики каскаду.

Завдяки модульної системимонтажу, яку можна порівняти зі збором дитячого конструктора, досягається висока швидкість інсталяції та надійність роботи системи. Основні етапи монтажу каскадної теплогенеруючої установки показано на рис. 2. Природно, що основним способом узгодження кількох теплогенеруючих одиниць та системи теплопостачання є гідравлічний колектор низького тиску.

Методи розрахунку підбору та монтажу загальновідомі. Система гідравлічного узгодження котлів складається з кількох стандартних кроків підключень: 1. двох котлів у каскад; 2. третього казана в каскад; 3. групи безпеки каскаду (рис. 3). Залежно від необхідної потужностіможна збирати каскад із двох або трьох котлів. Матеріалом основи є товстостінні нікельовані труби, які з'єднуються за допомогою швидкороз'ємних з'єднань(Так званих «американок»).

У комплект поставки входять всі необхідні елементи, починаючи від запірних кранів і закінчуючи прокладками. Така комплектація дозволяє максимально оперативно та акуратно здійснити монтаж каскаду.

Модульоване керування

Багатоступінчастий контролер для системи простого каскаду за допомогою пропорційно-інтегрально-диференціального регулювання (ПІД) постійно вимірює температуру теплоносія, що подається в систему, порівнює її з розрахунковим значенням і визначає, який пальник слід включити, а який вимкнути. Для керування каскадом котлів та досягнення економічної витрати палива необхідно використовувати спеціальну автоматику.

Один із котлів каскаду виконує роль «провідного» і включається в першу чергу, інші, «відомі», підключаються при необхідності. Автоматика управління дозволяє передавати роль «провідного» від одного котла до іншого, а також здійснювати черговість включення «відомих» котлів та температурні диференціали включення кожного наступного ступеня.

У разі несправності провідного котла здійснюється автоматична зміна пріоритету. Якщо запит на тепло не надходить від жодної з зон, регулятор вимкне всі котли, а при надходженні сигналу вимоги запустить їх в експлуатацію. Після вимкнення останнього котла циркуляційний насос вимикається через певний проміжок часу.

У більшості систем «модульованого» каскаду спосіб контролю інший. Як правило, мета - збільшення часу роботи котлів у низькотемпературному діапазоні та при неповній потужності. Компанія Immergas рекомендує використовувати для своїх казанів Victrix 50 контролери Honeywell серії Smile SDC 12-31 (рис. 4). Хоча різні виробникипропонують різні системи управління, загальноприйнятий підхід такий: включення котла, далі модулювання його роботи рівня теплопродуктивності, яка задовольняє необхідне навантаження.

Якщо потрібна додаткова подача тепла, теплопродуктивність першого котла значно знижується, включається другий котел, і далі відбувається відповідне модулювання теплопродуктивності обох котлів для задоволення необхідного навантаження. Така схема забезпечує роботу обох котлів при нижчих показниках теплопродуктивності, а значить, у більш щадному режимі, на відміну від роботи одного котла на повній потужності.

Це підвищує площу поверхні теплообміну, отже, підвищується ймовірність конденсації водяної пари з продуктів згоряння, а також ККД системи. Припустимо, що навантаження продовжує зростати, і два котли, які працюють при порівняно високому рівні теплопродуктивності, не можуть задовольнити її умови.

Тоді другий котел знижує витрату палива, включається третій, і відбувається паралельне модулювання теплопродуктивності другого та третього ступенів. У деяких системах перший котел здатний також знижувати витрати палива при активованих інших щаблях, отже, всі три ступені потужності можуть регулюватися паралельно.

Робочі режими контролерів

Більшість каскадних контролерів здатні працювати принаймні у двох робочих режимах. У режимі опалення здійснюється погодозалежний принцип регулювання, тобто. задане значення температури теплоносія, що подається в систему, залежить від зовнішньої температури. Чим нижче зовнішня температура, тим вище задане значення температури теплоносія, що подається.

Ця система усуває необхідність використання змішувача між котлом та споживачами опалення. У режимі ГВП здійснюється програмне регулювання системи, коли задане значення температури теплоносія, що подається, не залежить від зовнішніх температур. Іншими словами, задається певне, досить високе значення температури, що забезпечує високий рівеньтеплопередачі через вторинний теплообмінник

Такий режим зазвичай використовують для забезпечення більш високої температуритеплоносія, що подається через теплообмінник до споживачів ГВП та систем антиоледеніння. Модулювання потужності котла призводить до суттєвого зменшення диференціалу між необхідною та реальною температурами теплоносія, що запобігає часте «тактування» (ввімкнення/вимкнення) котла.

Деякі контролери також відповідають за роботу головного циркуляційного насосата пов'язані з системою диспетчеризації інженерного обладнання будівлі. Сучасне покоління малопотужних котлів з пальниками, що модулюються, забезпечує економію площі приміщення, високий ККД, тиху роботу і надійність. Це ідеальне рішенняв низькотемпературних системах; такі котли ідеально підходять для підлогового опалення, систем антиоледеніння, обігріву басейну, систем ГВП, і навіть систем теплових насосів, зокрема. геотермальних.

Вони вже вибороли позицію в галузі опалення приватних будинків. Як частина каскадної системи котли з пальниками, що модулюються, являють собою нову альтернативу системам промислового опалення.

Однією з перших організацію роботи котлів за каскадною схемою розробила та втілила у життя фірма Thermonaіз Чехії. Потім, бачачи незаперечну економічну вигоду від застосування каскадів, цей принцип спільного використання кількох настінних газових котлів (переважно конденсаційних) застосували такі компанії, як Viessmann, Baxi та ін.

Так що ж таке "каскад котлів"

Необхідно розуміти різницю між каскадом котлів та паралельним їх підключенням, де кожен із котлів працює окремо, але в одну систему опалення (вентиляції та ін.). Це абсолютно різні схеми. Каскад - це спільне гідравлічне та електричне підключеннякількох котлів, об'єднаних єдиною системоюуправління, та працюючих для забезпечення нагріву теплоносія для одного і того ж об'єкта.

Є каскадні підключення, де керування відбувається за допомогою плавної модуляції потужності – від мінімальної одного з котлів до максимальної потужності всієї котельні (як, наприклад, у тієї ж Thermona). Існує й інший підхід - управління роботою котлів за допомогою каскадного вимикача, який у процесі роботи відключає кілька котлів або їх включає, не використовуючи можливості їхньої індивідуальної модуляції.

Але, в будь-якому випадку, це система під єдиним управлінням, яка отримує дані про необхідні температури — «подачі» опалення та кімнатної, а також має можливість працювати, використовуючи дані датчика зовнішньої температури, тобто набагато гнучкіша та економічніша, ніж один казан або паралельне увімкнення групи котлів. У техніці опалення схема «каскад» є новаторським методом оптимізації систем великої потужності.

Замість одного потужного котла, який змушений працювати і за незначних тепловтрат об'єкта, в каскадному рішенні в різний момент часу працює стільки котлів, скільки необхідно для компенсації моментальних тепловтрат об'єкта. Необхідна кількість увімкнених котлів регулюється електронікою. Така робота котельні якраз і забезпечує оптимальний енергозберігаючий режим.

Практика підтвердила, що у опалювальний сезонокремий казан використовується в середньому на 30%. Це невелике навантаження і, отже, неефективна робота. На противагу цьому каскадна система забезпечує необхідну потужність поступово, підключаючи один за одним кілька «малих» котлів замість одного великого. За допомогою каскадного регулювання з програмним керуванням усуваються неприємні проблеми з визначенням оптимального співвідношення котельної потужності до рівня споживання тепла.

Широкий діапазон управління потужністю каскаду дозволяє системі працювати тривалий час при низьких температурахопалювальної води, що зменшує витрати на теплове випромінювання. Підвищується тепловий комфорт користувача. Безперечним кроком уперед є виділення зі складу каскадної котельні одного або кількох котлів для підготовки гарячої води. Ці котли працюють у літньому режимібез використання основної маси обладнання, призначеного тільки для опалення.

Водночас котли з можливістю роботи з видачі гарячої води, за відсутності потреби в ній, обслуговують і систему опалення. Ця особливістьдозволяє по-новому поглянути на визначення сумарної необхідної котельної потужності за умови можливої акумуляції гарячої води в бойлерах непрямого нагріву.

Технічні особливості «каскадної котельні»

Значним кроком вперед в історії розвитку каскадних котелень стала система комунікації між котлами через не каскадний перемикач, а пристрої комунікації (інтерфейси), що дозволяють обмінюватися інформацією між котлами і одночасно плавно регулювати потужність всіх котлів у каскаді.

Це дозволяє не тільки досягати оптимальних параметрів потужності в кожен момент роботи, але й отримувати моментальний доступ до інформації про стан всієї котельні та параметри її роботи, а також діагностувати несправності котлів та іншого обладнання. Сучасна каскадна котельня — це справді «інтелектуальна система» із повністю автономним режимом роботи без обслуговуючого персоналу.

Технічне рішення каскадної котельні має оптимальну ціну, продумане програмне забезпеченнята широкі можливості застосування. У зв'язку з тим, що в різні моменти часу може працювати будь-яка кількість котлів з каскадної котельні, що входять в систему, і існує необхідність встановлення основного насоса опалення, продуктивність якого перевищує можливості котлового насоса, між контуром каскаду і насосом опалення потрібне встановлення гідравлічного роздільника.

Заводи виробники котелень пропонують свої розміри та конфігурації гідравлічних роздільників та при монтажі котелень до вимог виробників обов'язково треба дослухатися. В іншому випадку неправильно підібраний гідравлічний роздільник (або неправильно встановлений) може порушити всю роботу котельні. Необхідними елементамиу роботі каскадної котельні є температурні зонди, що вимірюють температуру на «подачі», датчики та регулятори.

Система продумана так, що температура на виході з котельні може підтримуватися з точністю до 1 °C, що важливо для таких систем, як приточна вентиляція. Каскадна котельня настільки економічна, що в деяких випадках окупає вкладення вже через один-три місяці. Принцип погодозалежного регулювання температури теплоносія в каскадній котельні дозволяє економити до 30 % газу або електрики.

Для цього необхідно вбудувати в систему керування датчик зовнішньої температури. Сучасні пристрої GSM-дзвони, світлозвукова сигналізація, а також інтернет-комунікації дозволяють легко відстежувати стан котельні. Найпростіший спосіб організації каскаду - це застосування в комплектації лише інтерфейсів комунікації, без використання інтерфейсу керування, програматора та датчика зовнішньої температури.

Така схема може бути потрібна, коли каскад подає теплоносій однієї і тієї ж заданої температури (наприклад, 75-80 °C). Така комплектація системи є прийнятною при підготовці теплоносія для теплообмінника басейну. У разі більш складної організації теплопостачання застосовуються програматори, які дають можливість підтримувати задану температуру в приміщенні, відображати стан котельні, сповіщати про аварійних зупинкахказанів.

На сьогоднішній день розроблені щити керування каскадами, які поєднують у собі всі необхідні функції контролю за станом обладнання котельні, регулювання температур у різних контурах опалення та передачі даних в інтернет. Такі системи управління є передовими розробками в галузі сучасної диспетчеризації котелень. У каскадній котельні різні виробники поєднують різну кількість котлів.

Тому максимальні потужності котелень необхідно уточнювати у представників заводу-виробника. Але в окремих випадках в одному приміщенні котельні може бути два і більше каскадів.

Умови розміщення

Гідність каскаду з настінних котлів у тому, що він може розміщуватися в будь-якому дозволеному місці (прибудована, вбудована, дахна котельня, що окремо стоїть, та ін.). Дуже зручно ставити каскад у покрівлі. Незначна маса основного обладнання, мала кількість теплоносія, можливість примусового відведення диму від кожного котла дешевої димовою трубоюзаводського виготовлення - ось ті переваги каскаду з настінних котлів по відношенню до одного-двох стаціонарних котлів, встановлених на даху.

Були випадки, коли доводилося додавати каскад із настінних котлів до котельні з двох стаціонарних через перевищення граничної маси та необхідність забезпечення заданого теплового навантаження. Важливим є і питання ремонту та заміни обладнання в процесі експлуатації. Безперечно, замінити стаціонарний багатотонний котел, встановлений на даху багатоповерхового будинкунабагато складніше, ніж відремонтувати або замінити настінний котел, максимальна маса якого не більше 90-100 кг.

Казани в котельні можуть встановлюватися «в лінію» або «спина до спини». Другий спосіб зменшує лінійні розміри котельні у випадку, якщо встановлюється велика кількістьказанів.

Потенційні замовники каскадних котелень

Котельні такого типу застосовуються у всіх галузях народного господарства. Але максимальне застосування вони знаходять у системах автономного теплопостачання одного або групи об'єктів, що знаходяться на невеликій відстані один від одного. Завдання - не будувати теплотрасу, яка, безумовно, має тепловтрати і потребує періодичного обслуговування та заміни лінійних елементів.

Безперечно вигідні каскадні котельні для готелів, ресторанів, приватних будинків, автоцентрів, великих та малих будівель магазинів. Одним словом, це котельні для тих, хто вміє рахувати гроші і для кого гасла про енергозбереження та енергоефективність не є порожнім звуком. Окупність такої системи становить середньому два-три роки, а термін служби — 15-20 років.

Каскадне підключення котлів- Це ефективний технічний прийом для збільшення одиничної потужності опалювального апарату, який протягом багатьох років використовується спеціалістами-теплотехніками. Концепція прийому проста: розділяємо сумарне теплове навантаження між двома або більше незалежно контрольованими котлами і включаємо в каскад тільки котли, які задовольняють потреби у навантаженні у певний час. Кожен котел представляє свою «ступінь» теплопродуктивності загальної потужності системи. Інтелектуальний контролер (мікроконтролер) постійно відстежує температуру подачі теплоносія та визначає, які ступеня системи слід включати для підтримки заданої температури.

Зазвичай для прикладів розглядаються прості схемипідключення опалення та гарячого водопостачання з одним газовим котлом, підібраним із умов його максимального навантаження. Насправді практикою підтверджено, що в опалювальний сезон приблизно 80% часу потужність котельні використовується не більше ніж на 50%, а за сезон експлуатації завантаження складає в середньому 25-45%. Отже, при такому нерівномірному і часто малому навантаженні один котел великої потужності зайве витрачатиме енергоресурси і неефективно компенсуватиме теплові витрати. В такому випадку ефективним рішеннямє каскадне підключення казанів.

Приклад каскадного підключення трьох казанів

Зазвичай для прикладів розглядаються прості схеми підключення опалення та гарячого водопостачання з одним газовим котлом, підібраним з умов максимального навантаження. Насправді практикою підтверджено, що в опалювальний сезон приблизно 80% часу потужність котельні використовується не більше ніж на 50%, а за сезон експлуатації завантаження складає в середньому 25-45%. Отже, при такому нерівномірному і часто малому навантаженні один котел великої потужності зайве витрачатиме енергоресурси і неефективно компенсуватиме теплові витрати. У такому разі ефективним рішенням є каскадне підключення казанів.

Котел;
Гідравлічний роздільник.

Каскад котлів плавно забезпечує роботу котельні на необхідній потужності (у широкому діапазоні) незалежно від пори року за рахунок послідовного підключенняодного за іншим кількох «малих» казанів. За допомогою каскадного регулювання з програмним керуванням вирішується проблема визначення оптимального співвідношення потужності котельні та системи опалення. Таким чином, у міжсезоння та в умовах теплих зимкаскадна котельня може тривалий час працювати при низьких температурах теплоносія, що зменшує витрати на тепловипромінювання та періоди режимів очікування системи. При цьому покращуються температурні умовиоб'єкта, тобто. комфорт користувача.

Однак, при збільшенні числа котлів у каскаді, збільшуються втрати тепла через теплообмінники та корпуси котлів, що не працюють. Тому зазвичай рекомендується обмежувати кількість котлів у каскаді чотирма одиницями.

До недоліків каскадного підключення можна віднести те, що встановлення кількох котлів невеликої потужності та встановлення додаткових компонентівдля керування каскадом, збільшує вартість системи опалення та вимагає більше місця, ніж для встановлення одного потужного котла, а також ускладнюється підключення каскаду до димоходу.

Як видно з малюнка, до цієї схеми включено додатковий пристрій - гідравлічний роздільник. Розберемося, що це за пристрій і навіщо воно застосовується?

Гідравлічний роздільник(Стрілка) є сучасним елементом системи опалення. Він призначений для поділу первинного (теплогенераторів) та вторинного (споживачів) контурів, створюючи зону зниження гідравлічного опору. Таким чином, витрата теплоносія в обох контурах повністю залежатиме тільки від продуктивності відповідних циркуляційних насосів, взаємний вплив яких при цьому виключається.

Гідравлічний роздільник (стрілка) забезпечує гідравлічний баланс (а отже, і температурний баланс) двох контурів. При використанні гідравлічного роздільника витрата теплоносія у вторинному контурі забезпечується тільки при включенні відповідного циркуляційного насоса, що дозволяє системі реагувати на теплове навантаження в даний час. Коли насос вторинного контуру вимкнено, циркуляція у ньому відсутня і вся вода, що циркулює під впливом насоса первинного контуру, перепускається через гідравлічний роздільник. Таким чином, при використанні гідравлічної стрілки у первинному контурі можна підтримувати постійна витрататеплоносія, а у вторинному контурі – ефективно регулювати його відповідно до теплового навантаження. У сучасних системахопалення Ця функція є стандартною.

Пропонований до продажу готовий гідравлічний роздільник вибирається за каталогом залежно від необхідної потужності котла (кВт) та максимальної протоки теплоносія в системі (л/год).