Содержание

1. Введение
2. Расчет теплотехнической части
3. Автоматизация
4. Выводы.

Введение

Для приготовления горячей воды используют водонагреватели. Накопительные водонагреватели зарекомендовали себя с хорошей стороны, особенно когда невозможно получить большую мощность. При наличии теплоподачи от мощной котельной можно получить столько тепла, что
хватит нагреть до требуемой температуры поток воды. Проточные теплообменники компактнее накопительных нагревателей, легче обслуживаются.

Основная проблема применения проточных водонагревателей состоит в регулировании температуры греющего контура, для получения нужной температуры горячей воды у потребителей. Современная автоматика в состоянии решить эту задачу.

Расчет
теплотехнической части

Для подбора теплообменника необходимо определится с параметрами:

1. Минимальная температура теплоносителя греющего контура.
2. Максимальная температура теплоносителя греющего контура.
3. Давление в греющем контуре.
4. Давление ХВС.

Определившись с этими параметрами можно выбрать теплообменник.

Расчет мощности:

1. Потребность литров в мин
2. Температура нагреваемой воды
3. Температура нагретой воды

Расчет теплообменника

Энергию на нагревание от температуры Т_н до температуры Т_k тела массой m можно рассчитать по следующей формуле:

Q = C (Т_н – Т_k) m, кДж

где m - масса тела, кг; С - удельная теплоемкость, кДж/кг

Для сглаживания колебаний температуры ГВС, которые неизбежно возникают при резком изменении водоразбора, можно установить накопительный бак. Рассчитать размер накопительного бака можно по формуле:

V = R / D* A_max * Q, литров

Где V – объем накопительного бака, R – расход воды л/сек, Q – время реакции системы на возмущение секунд, D – коэффициент допустимого отклонения ( (уставка- A_max )/уставка ), A_max – максимальное отклонение температуры от заданной при возмущениях градусов Цельсия.

Из формулы видно, что размер бака тем меньше чем выше точность регулирования в теплообменнике и быстрее время реакции системы на возмущение. Если не удается привести эти параметры улучшению, то можно снизить требования к отклонению температуры.

Подключение теплообменника осуществляется по схеме потоков движущихся навстречу друг другу.

Схема ГВС для ИТП здания:

В данной схеме активные элементы имеют двойное резервирование. Теплоноситель из теплоцентрали поступает на греющий контур теплообменников. Для получения нужной температуры на подаче греющего контура стоит смесительный узел из трехходового крана и аналогового сервопривода. Контроллер автоматики устанавливает нужное положение крана. Предусмотрена циркуляция ГВС. Мощность каждого теплообменника должна быть такая, что при выходе из строя одного, второй покроет 50% максимальной потребности ГВС. В случае выхода из строя одного из теплообменников, его следует немедленно заменить.

Автоматизация

Расход горячей воды непредсказуем. И задача точной температуры горячей воды на выходе из теплообменника непроста. Для качественного регулирования необходимо выбирать максимально быстродействующие исполнительные устройства (сервопривода). Инертность системы небольшая, при изменении температуры на греющем контуре, быстро меняется температура горячей воды.

При изменении расхода воды, система должна очень быстро отреагировать изменением положения сервопривода.

На схеме красный график - температура ГВС, зеленый график - температура теплоносителя входящая в греющий контур, желтый график – положение сервопривода. 100 – подача открыта полностью. Уставка горячей воды 59С.

При настройке ПИД регулятора постоянная интегрирования (ожидание реакции системы), выбирается равной быстродействию системы. Если интегрирование поставить меньше, в надежде на более быструю реакцию системы на возмущение, то получится перерегулирование.

Положение сервопривода меняется в широких пределах. Отклонения температуры горячей воды от уставки значительны.

Введение дифференциальной составляющей регулятора позволяет повысить точность регулировки.

Система быстрее реагирует на резкие изменения температуры ГВС и регулировка получается точнее.

В данной системе применен сервопривод со скоростью 90^о / 15 секунд.

Выводы

1.                          Применение проточных теплообменников возможно и удобно. По сравнению с накопительными водонагревателями они занимают меньше места, легче монтируются.

2.                          Применение автоматики позволяет добиться качественного регулирования температуры горячей воды на выходе.

3.                          ПИД регулирование подходит для данных систем.