Подключение в каскад: безопасность, эффективность и комфорт

Создать комфортные условия проживания в доме большой площади, –непростая задача, особенно в холодный сезон.
Подключение в каскад: безопасность, эффективность и комфорт

Площадь современных загородных домов, коттеджей, значительно больше площади городских квартир, нередко превышая 400 м2. В таких домах может проживать и много жильцов (более 4-х). Очевидно, что проживание в таких домах предполагается в комфортных условиях, которые не могут быть достигнуты без качественного и надёжного теплоснабжения.

Создать комфортные условия проживания в доме большой пло щади, –непростая задача, особенно в холодный сезон. Она ещё более усложняется, если хозяева преследуют цель достижения теплового комфорта на условиях экономичности и рациональной энергоэффективности.

 Далеко не всегда требуется отопление всего большого коттеджа, зачем обогревать все помещения большого дома, когда в нём используется для проживания пара комнат и санузел. Тогда котёл, рассчитанный на отопления всей площади коттеджа, вынужденно будет работать с неполной нагрузкой, и в автоматическом режиме это приведёт к тактованию котла – частым включению/выключениям, что отрицательно скажется на сроках его безремонтной эксплуатации, в том числе к быстрому выходу автоматики котла из строя. А, например, в зимние праздники, когда в доме собираются все близкие, наезжают гости, хочется домашнего тепла и уюта, но за окном  лютый мороз, пиковых нагрузок на теплогенератор, установленный в системе теплоснабжения избежать, сложно.

Не меньшее значение имеет надёжность работы теплогенератора. При выходе котла из строя холодной зимой, не только будут быстро утрачены условия теплового комфорта, но и при не устранении неполадок теплогенератора примерно за сутки, может произойти разрушение всей системы отопления в доме, вследствие замерзания в трубопроводах водного теплоносителя. И это почти наверняка будет сопровождаться поломкой всех приборов отопления.

Избежать вышеописанных неприятностей и эффективно обеспечить тепловой комфорт в доме при любых отрицательных температурах на улице можно, если система теплоснабжения коттеджа создана на базе каскада котлов.

Каскадирование котлов

 Под каскадированием или каскадным подключением в теплоэнергетике понимают соединение нескольких отопительных котлов в одну систему (рис. 1) , работа которых управляется с помощью единой автоматики.

Рис. 1Котельная с каскадом из 3 конденсационных котлов ITALTHERM  (г. Владикавказ)

В каскад могут объединяться, как традиционные, так и конденсационные котлы, как напольные, так и настенные модели, работающие как на одном энергоносителе (например, газовые), так и на разных, например, газовые и электрические.

Каскадированием котлов добиваются сразу нескольких целей:

  • повышения общей мощности теплогенератора системы теплоснабжения;
  • эффективного распределения общей нагрузки;
  • расширения интервала модуляции мощности;
  • появляется возможность дополнительного наращивания мощности при необходимости увеличения общей нагрузки;
  • повышение надёжности и безопасности системы отопления.

В зависимость от решаемых задач и использующихся в каскадах типов котельного оборудования существует множество гидравлических схем по обвязке каскадных котельных. Общим требованием является возможность независимой с точки зрения гидравлики работы отдельных теплогенераторов. Чтобы величина циркуляции через отдельный котел не зависела как от других котлов, так и от работы систем потребителей, обычно применяются гидравлические разделители, которые известны так же под названием «гидравлические стрелки», но возможны и другие решения.

Распределение нагрузки и наращивание мощности

При объединении нескольких котлов в каскад повышается общая мощность теплогенератора системы отопления, а общая тепловая нагрузка разделяется между объединёнными в каскад, но независимо контролируемыми котлами. Автоматика управляет каскадом так, что в него включаются только те котлы, которые обеспечивают необходимое производство тепла в данный временной промежуток (рис. 2), поэтому выработка тепла осуществляется с максимально возможной эффективностью.

Рис. 2 Работа котлов на распределение нагрузки в составе каскада из двух единиц (схема)

Каскадное подключение котлов принято разделять на «ступени», каждой из которых является отдельный теплоагрегат, а все ступени вместе формируют общую мощность сети теплоснабжения.

В зависимости от моделей котлов,  объединяемых в каскад, и применяемых для их управления модулей принципиально возможна не только ступенчатая, но и плавной модуляции во всём суммарном мощностном диапазоне каскада. При этом нижняя границы модуляции  диапазона мощности в каскаде будет ниже, чем эта граница для отдельного котла. Так при использовании в каскаде одинаковых теплогенераторов нижняя граница модуляции мощности определяется делением минимальной производительности отдельного котла на их количество. Нижний предел модуляции мощности для наиболее современных котлов настенного исполнения составляет примерно 15 % (верхний, разумеется, 100 %). Соответственно диапазон бесступенчатой модуляции мощности каскада из трёх таких котлов будет 5 –100 %. Это позволяет достигать максимально энергоэффективной работы системы отопления, в том числе с подключением возможностей погодозависимой автоматики.

Кроме того, модульное исполнение каскадов котлов позволяет относительно легко наращивать мощность суммарного теплогенератора за счёт включения в каскад новых единиц оборудования. Это может понадобиться при увеличении тепловой нагрузки, например, в случае увеличения отапливаемой площади, при расширении общей площади дома.

Рис. 3 Котельная с каскадом из 5 традиционных котлов ITALTHERM, г. Зеленокумск

Каскадированием можно создавать котельные достаточно большой мощности (рис. 3) , способные эффективно отапливать не только частные дома большой площади, но и объекты социального и коммерческого предназначения, например, гостиницы, где необходимость обогрева числа помещений может зависеть от их востребованности в разные сезоны, а также относительно небольшие производственные предприятия.

Надёжность и безопасность

За счёт подсоединения котлов в каскад повышается не только мощность, но и  отказоустойчивость системы – с увеличением количества котлов, снижается вероятность выхода из строя всей системы. При поломке же одного котла в каскаде мощность снизится на ступень, но тепловая нагрузка распределится между исправными котлами и система отопления продолжит работу на пониженной мощности. При  проектировании каскадной системы стоит учесть, чтобы этой пониженной мощности хватало для поддержания в отапливаемых помещениях дома температуры, как минимум, достаточной для предупреждения замерзания воды в трубопроводах отопления, ГВС и ХВС. А чтобы не пострадала автоматика, ответственная за работу каскада, желательно защитить её от перепадов и пропадания напряжения в электросети.

Каскадирование соответственно повышает и бесперебойность отопления – не только ремонт, но и техническое обслуживание отдельных котлов каскада не требует остановки всей системы.

Резервирование также весьма распространённый тип каскадирования, подразумевающий полное дублирование всей мощности основного котла резервным котлом. Резервный котёл будет автоматически включаться только при выходе из строя основного котла (рис. 4).

Рис. 4 Работа двух котлов в каскаде при резервировании (схема)

Резервирование может осуществляться, как за счёт подключения в каскад одинаковых котлов, равных по мощности и работающих на одном энергоносителе (обычно газовых) (рис. 5),

Рис. 5 Резервирование в каскаде из двух одинаковых конденсационных котлов (котельная в г. Ялта)

так и равных по мощности, но вырабатывающих тепло из разных энергоносителей, например основной – газовый, а резервный – электрический (рис. 6).

Рис. 6 Резервирование в каскаде газового котла электрическим  (схема)


Наибольшей надёжности и безопасности системы отопления удаётся достичь при сочетании каскада газовых котлов с резервным

электрическим (рис. 7).

Рис. 7 Распределение нагрузки в каскаде из двух равноценных газовых котлов с резервным электрическим (схема)



 

  Получить pdf версию журнала и подписаться на рассылки заполнив форму обратной связи
  Заполнив форму, я соглашаюсь на политику HeatClub в отношении рассылок
Имя
Телефон
E-mail
Комментарий
Введите символы, изображенные на картинке