Автоматизация регулирования отопления жилых зданий

Зачем устанавливать автоматизированный узел управления отоплением

Автоматизированный узел управления отоплением помогает решить  две задачи:

• обеспечить оптимальную температуру внутри здания.
• сократить затраты на отопление.

В нашем обзоре узлов управления системой отопления вы узнаете:

• Когда целесообразно устанавливать узел погодного регулирования — примеры и расчеты
• Как работает узел управления отоплением
• Основные плюсы установки автоматизированного узла управления отоплением
• Как происходит установка автоматизированного узла управления системой отопления
• Эффективное применение автоматизированных узлов учета
• Выводы

Пример замены элеватора на АИТП в пятиэтажном доме.

Как это работает

Принцип действия узла управления системой отопления:

Когда температура наружного воздуха понижается, например до -15 °С, узел управления отоплением приоткрывает регулировочный клапан и подает больше тепла в помещения, поддерживая, тем самым, температуру внутри помещений на необходимом уровне, например +22 °С.

И наоборот.

Когда температура снаружи повышается, например до +5 °С, узел погодного регулирования, как его еще называют, прикрывает клапан и ограничивает поступление тепла в помещения.

Тем самым, потребления тепла сокращается, а температура в помещениях остается на необходимом нам уровне, например, +22 °С и не возрастает до +28 °С, как это часто бывает во время резкого потепления.

А если по научному, то узел погодного регулирования предназначен для обеспечения и поддержания требуемой температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, в зависимости от температуры наружного воздуха.

Основные плюсы установки автоматизированного узла управления отоплением

Как мы уже говорили, целью данного энергосберегающего мероприятия является оптимизация потребления тепловой энергии в здании, а именно:

• существенное снижением затрат на теплоснабжение зданий и сооружений,
• повышении качества и надежности теплоснабжения,
• автоматическое регулирование подачи тепла в здания и сооружения,
• возможность дистанционного контроля параметров теплоносителя и режимов работы теплоснабжающего оборудования,

Как показывает практика, автоматизированный узел управления (АУУ) позволяет экономить около 25% – 35 % тепловой энергии и обеспечивать комфортные условия проживания в каждом помещении.

 

Когда целесообразно устанавливать АУУ — примеры и расчет срока окупаемости

Давайте рассмотрим 2 примера установки узла учета и рассчитаем срок окупаемости данного мероприятия.

И так, у нас два жилых дома

• Здание 1 площадью 8430 м2
• Здание 2 площадью 5268 м2

Оба дома находятся в Ижевске.

Вот основные итоги установки узла управления системы отопления:

	Площадь м2	Общий расход тепла за отопительный период до установки АУУ	Общий расход тепла за отопительный период после установки АУУ	Сокращение потребления тепла Гкал	Стоимость Гкал тыс. руб. (2018 г.)	Экономия за отопительный период тыс. руб.
Здание №1	8 430	1452	1262	190	2,0	380
Здание №2	5 268	870	711	159	2,0	318

Как видно из таблицы, установка узла управления отоплением помогла сократить потребление тепла за отопительный период на:

• Здание №1 – 190 Гкал,
• Здание №2  – 159 Гкал,

Разница в сокращении потребления обусловлена, в основном:

• размером зданий (площадь и этажность)
• количеством часов эксплуатации,
• назначением.
• качеством утепления стен, окон, кровли и других ограждающих конструкций.

В офисных зданиях с возможностью понижения внутренней температуры в ночное время, в выходные и праздничные дни- эффективность применения АУУ может быть  выше относительно жилых зданий.

В следующей таблице указаны:

• экономия тепла за отопительный период (из расчета стоимость 2 тыс. руб. за Гкал)
• стоимость установки и монтажа узла управления отоплением и
• срок окупаемости.

	Экономия за отопительный период тыс. руб.	Стоимость АУУ (оборудование и монтаж)	Простой срок окупаемости лет
Здание №1	380	890	3
Здание №2	318	320	1

Большая разница в стоимости АУУ обусловлена тем, что здание №1 -  пяти подъездный дом, с тремя отдельными АУУ, а дом №2 – одно подъездная высотка с одним АУУ.

Основной вывод, который мы можем сделать из расчета срока окупаемости АУУ

Автоматизированный узел управления отоплением целесообразно устанавливать в зданиях со значительным потреблением тепловой энергии и в зданиях с перетопами.

Узел управления системы отопления

Почему более выгодно устанавливать АУУ в зданиях с большим потреблением тепла?

Узел управления отопления стоит примерно одинаково для больших и малых зданий (разница стоимости оборудования и монтажа – 20%-30%).

В то же время, в здании больших размеров можно сэкономить в 5-10 раз больше тепловой энергии, чем в здании малого размера.

В нашем примере мы видим:

• Узел управления отоплением может иметь разную стоимость и разные сроки окупаемости на разных по конструктиву и назначению зданиях.

Наш анализ и расчет не являются универсальными.

Они лишь дают вам основное понимание, в каких зданиях целесообразней устанавливать автоматизированные узлы управления отопления.

Мы рекомендуем делать расчет целесообразности и срока окупаемости узла управления отоплением индивидуально для каждого здания, исходя из конкретных обстоятельств и условий.

Как происходит установка автоматизированного узла управления системой отопления

Принципиального изменения схемы теплоснабжения здания при установке автоматизированного узла управления системой отопления (АУУ) не происходит.

В отличие от элеваторных узлов, устанавливаемых на каждой секции дома, АУУ монтируется, как правило, один на здание.

Присоединение узла управления выполняется после узла учета тепловой энергии.

Узел погодного регулирования включает в себя следующие элементы:

• Шкаф управления с контроллером,
• регулирующий клапан с исполнительным механизмом,
• циркуляционный насос,
• датчики температуры наружного воздуха,
• датчики температуры в трубопроводах и помещении.

Управляющий элемент узла погодного регулирования позволяет вручную менять настройки, определяющие режим работы системы отопления  и позволяющие поддерживать различную температуру в здании в различное время.

Например, в административных зданиях в выходные и праздничные дни можно снижать температуру воздуха внутри до +12 °С.

В рабочие дни температуру можно повышать до +18 °С.

Схема и общий вид автоматизированного узла погодного регулирования представлены на рисунках ниже.

В схеме предусмотрено:

• автоматическое переключение между основным и резервным насосом при отказе одного из насосов,
• возможность введения гибкого графика регулирования температуры воздуха в помещениях с учётом ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон,
• обязательный контроль температуры обратного теплоносителя,
• поддержание температурного графика.

Регулирование температуры системы отопления происходит путем изменения пропускной способности клапана и подмешивания сетевой воды при помощи циркуляционного насоса.

В процессе работы контроллер:

• периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, датчик воздуха внутри помещения (если он есть) и датчик наружного воздуха,
• обрабатывает полученную информацию и
• формирует управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму на открытие или закрытие.

Управляющее воздействие от контроллера изменяет величину открытия проходного сечения регулирующего клапана.

При отсутствии датчика воздуха внутри помещения главным приоритетом регулирования является поддержание температурного графика.

Эффективное применение автоматизированных узлов учета

Применение АУУ наиболее эффективно:

• в зданиях большого размера с существенным теплопотреблением,
• в домах присоединенными к городским тепловым сетям,
• в зданиях с недостаточным перепадом давления в системе центрального отопления и с обязательной установкой насосов центрального отопления,
• в зданиях с децентрализованным горячим водоснабжением и центральным отоплением.

Выводы:

Автоматизированный узел управления отоплением позволит вам:

1. Использовать на нужды отопления только необходимую для этого тепловую нагрузку.

При этом, в случае ее избытка (в периоды «перетопа»), уменьшать подачу теплоносителя вплоть до полной остановки расхода с обеспечением циркуляции горячей воды во внутреннем контуре за счет насоса.

В эти периоды УУТЭ будет фиксировать отсутствие внешнего теплопотребления.

2. Выровнять температуру нагрева радиаторов на всех этажах здания при любой схеме разводки трубопроводов за счет принудительной циркуляции.
3. Обеспечить более равномерный прогрев стояков отопления за счет сохранения насосом требуемого уровня циркуляции при проведении постоянной регулировки.
4. Поддерживать более высокую температуру в помещениях при температуре наружного воздуха ниже расчетного минимума и не выдерживании требуемого при этом температурного графика теплоисточником за счет увеличения расхода на внутреннем контуре.