В современных системах вентиляции и кондиционирования воздуха обработка и подача воздуха приточными установками и центральными кондиционерами организуется так, чтобы не только привести параметры и объёмы подаваемого воздуха к значениям, продиктованным нормативной документацией и нынешними взглядами на комфортный микроклимат, но и сделать это с должной гибкостью регулирования и энергоэффективностью, которая позволит снизить потребление энергоресурсов и уменьшить сроки окупаемости вновь покупаемого или модернизируемого вентиляционного оборудования в производственных и общественных зданиях.
Так, в современных системах вентиляции и кондиционирования объектов коммерческого сектора экономики важнейшими аспектами являются:
- -Эффективное обеспечение заданных качественных (тепло-влажностных) и количественных характеристик воздуха, подаваемого в помещение.
- -Энергоэффективность и экономичность системы.
Достичь успешного выполнения этих условий, а также добиться беспроблемной эксплуатации узлов регулирования тепло- или холодоносителя помогает современная запорно-регулирующая арматура.
Основные типы трубопроводной арматуры, применяемой в системах тепло- и холодоснабжения
Различают множество видов трубопроводной арматуры в зависимости от типа и агрегатного состояния перемещаемой среды, её давления, температуры, от назначения арматуры, принципа её работы и т.д. Опишем несколько основных классов, основываясь на функциональном предназначении трубопроводной арматуры. К таким классам, например, относится:
- - Арматура запорная, целью которой является исключительно закрытие возможности протекания рабочей среды через запираемый участок трубопровода.
- - Арматура предохранительная, которая предохраняет оборудование от давления, превышающего заложенные величины, путём удаления из системы какого-то количества перемещаемой по трубопроводам среды.
- - Обратная арматура, предотвращающая движение потока рабочей среды в сторону, обратную запроектированной.
- - Отключающая арматура, перекрывающая движение перемещаемой среды при превышении заданной скорости потока.
- - Регулирующая арматура, позволяющая регулировать те или иные характеристики рабочей среды.
- - Запорно-регулирующая арматура, которая относится к так называемому комбинированному виду арматуры и для которой допустимо выполнение функций как регулирующей, так и запорной арматуры.
Данные виды трубопроводной арматуры, как и другие, неназванные здесь, широко применяются в различных системах технологических трубопроводов, водопроводах, паропроводах и газопроводах. Но больше всего внимания при выборе схемы регулирования, расчетах и подборе оборудования в системах тепло- и холодоснабжения в настоящее время уделяется запорно-регулирующей арматуре, которую, в свою очередь, принято классифицировать в зависимости от устройства и конструкции запорных элементов:
- Шаровые краны, в которых запорно-регулирующим элементом выступает шар со сквозным отверстием.
- В зависимости от положения этого шара, поток среды перекрывается, открывается или ограничивается. Дисковые (поворотные) затворы, в которых элементом запирания (регулирования) среды является диск, поворачивающийся вокруг оси.
В положении, когда горизонтальная ось диска перпендикулярна оси потока рабочей среды, поток отсекается. По мере разворачивания диска к положению, когда горизонтальная ось диска станет параллельна направлению движения перемещаемой среды, затвор открывается – увеличивается расход среды через него.
- - Задвижки, в запорно-регулирующая деталь, представляющая из себя диск или элемент из нескольких дисков, посредством вращения шпинделя по или против часовой стрелки перемещается перпендикулярно направлению течения рабочей среды и, соответственно, закрывает или открывает сечение трубопровода для прохода жидкости или другого перемещаемого вещества.
- - Клапаны (вентили) наиболее схожи с задвижками, но элемент запирания или регулирования (диск-золотник или конус со штоком на резьбе) опускается при вращении штока в седло, перекрывая тем самым движение рабочей среды.
Важно помнить, что многие из представленных здесь типов арматуры (например, шаровые краны) не всегда являются запорно-регулирующей арматурой и чаще выступают в качестве исключительно запирающих элементов трубопроводной сети. Соответствующую информацию о функциях арматуры стоит искать в паспортах и инструкциях к конкретным видам и маркам кранов, затворов и т.д. Использование запорной арматуры для регулирования не только неэффективно и не даёт достаточной вариативности в регулировании, но и ведёт к быстрому износу арматуры и, как следствие, сокращению срока службы всей системы трубопроводов. Рассмотрим регулирующие клапаны, как наиболее яркий и часто встречающийся в системах отопления, вентиляция и кондиционирования пример запорно-регулирующей арматуры. .
Рассмотрим регулирующие клапаны, как наиболее яркий и часто встречающийся в системах отопления, вентиляция и кондиционирования пример запорно-регулирующей арматуры. Виды регулирующих клапанов. Регулирующие клапаны могут быть подразделены в зависимости от количества «ходов» для рабочей среды на следующие типы: Двухходовые (или проходные); Трехходовые; Четырехходовые.
По воздействия на перемещаемую среду различают: Смесительные клапаны, в которых потоки рабочей среды смешиваются. Разделительные клапаны, в которых основной поток рабочей среды разделяется на два или три потока. Смесительно-разделительные клапаны, способные работать в обоих представленных выше режимах.
По типу приводного механизма клапаны делят на: Ручные; С электроприводом.
К тому же, в зависимости от устройства клапана, он может быть седельным, устройство которого было описано выше, или поворотным (ротационным). Регулирование потока тепло- или холодоносителя происходит в ротационном клапане за счет поворота механизма запорно-регулирующего элемента.
Принципиальная схема устройства поворотного трехходового клапана при работе в режимах смешения или разделения потока
Применение регулирующих клапанов в системах вентиляции и кондиционирования воздуха
Как уже говорилось выше, в современных системах обеспечения микроклимата ключевыми являются два фактора: гибкость и точность регулирования, позволяющие достигать максимально комфортных условий в обслуживаемых системой помещениях; и экономия энергоресурсов и, как следствие, сокращение расходов ресурсов финансовых. Стремление к обеим этим целям привело к широкому применению регулирующих клапанов с электроприводами в системах вентиляции и кондиционирования воздуха в связке с системой автоматизации, управляющей приводом клапана по определенному заданному алгоритму с опорой на термодатчики.
Необходимость применения электроприводных регулировочных клапанов в современных узлах регулирования тепло- и холодоносителя, поступающего в теплообменные аппараты центральных кондиционеров и приточных установок, обуславливается тем, что в случае прямого подключения воздухонагревателей или воздухоохладителей к источнику тепла или холода не только неизбежно будет приводить к перерасходу энергоресурсов, но и затруднит вывод микроклимата в обслуживаемых помещениях на комфортный уровень в разное время суток и года.
Рассмотрим несколько часто встречающихся схем узлов регулирования с разными видами регулирующих клапанов и опишем принцип их действия.
Принципиальная схема узла регулирования теплоносителя с двухходовым клапаном
На схеме «а» показан вариант компоновки узла регулирования теплоносителя, направляемого в воздухонагреватель центрального кондиционера, с двухходовым клапаном, установленном на обратном трубопроводе. По мере частичного закрывания двухходового регулирующего клапана сокращается расход теплоносителя – происходит количественное регулирование. Перемычка с обратным клапаном позволяет всегда, не завися от степени закрытия двухходового клапана (вплоть до полного закрытия), обеспечивать минимальный проток теплоносителя через калориферы для предотвращения их замерзания.
Принципиальная схема узла регулирования теплоносителя с трехходовым клапаном
На схеме «б» представлена компоновка узла с трехходовым клапаном, устанавливаемом на подающем трубопроводе. Датчик температуры, устанавливаемый, например, в воздуховоде после кондиционера или приточной установки, подаёт сигнал о текущей температуре на специальный контроллер. Тот в свою очередь согласно заложенной программе направляет сигнал на электропривод регулирующего клапана для изменения положения его запорно-регулирующего элемента. В данной схеме регулирующий клапан работает на смешении потоков теплоносителя из обратного и подающего трубопровода – производится качественное регулирование (изменяется температура теплоносителя, подаваемого в калориферы). В некоторых случаях устраивают узлы по аналогичной схеме, но с установкой трехходового клапана на обратном трубопроводе. В таком случае он будет являться разделяющим.
Принципиальная схема узла регулирования хладоносителя с трехходовым клапаном
На схеме «в» рассмотрена одна из возможных применяемых схем узла регулирования холодоносителя, отвечающего за регулирования параметров холодоносителя, направляемого в воздухоохладители кондиционера. Такая схема со смесительным клапаном может применяться в случаях, когда необходимо обеспечить постоянный расход рабочей среды во внешнем контуре системы (от источника холода до узла регулирования).
Помимо рассмотренных, существует множество других схем регулирования. Их разделяют по следующему принципу:
- По типу регулирования: качественное или количественное.
- По количеству ходов регулирующего клапана: двухходовые или трехходовые.
- По месту размещения регулирующего клапана: на обратном или на подающем трубопроводе.
- По режиму работы регулирующего клапана: смешение или разделение потоков.
Все эти схемы помогут достичь целей по повышению энергоэффективности и точности регулирования в системах отопления, вентиляции и кондиционирования. Но окончательный выбор компоновки регулирующего узла при центральных кондиционерах, как и подбор оборудования и арматуры для этих узлов, осуществляется индивидуально для каждого объекта. Учитываются все отличительные черты и особенности местных систем тепло- и холодоснабжения, источников тепла или холода, вид и свойства рабочей среды, результаты обследований и контрольных замеров, климатические данные, специфика производства, условия размещения узлов и прочего вентиляционного оборудования, а также конкретные требования, предъявляемые к параметрам воздуха.
Варианты компоновки узла регулирования с трехходовым клапаном