Каскадное подключение котлов: схема обвязки, монтаж, регулирование
Каскадное подключение котлов — это один из вариантов подключения газовых котлоагрегатов, с целью увеличения единичной мощности и ступенчатой регулировки системы теплоснабжения.
Данный способ подсоединения считается оправданным и результативным при значительной отопительной нагрузке.
Плюсы каскадной схемы котлов
Смысл этого метода состоит в том, что суммарная тепловая мощность распределяется между различными независимо функционирующими котлоагрегатами, в результате этого в работу подключаются те, которые способны обеспечить тепловую нагрузку в данный период функционирования теплосетей.
Каскад котлов разделяют на “ступени”, которые совместно вырабатывают общую тепловую мощность сети.
Каскадная либо последовательная схема включения газовых котлов обладает значительными преимуществами:
- Большой резерв по мощности.
- Высокая экономичность системы, работая с постоянной номинальной нагрузкой агрегат обеспечивает предельный КПД, в отличие от вариантов недогруженной мощности.
- Высокая эксплуатационная готовность сети, при выходе из строя одного агрегата, его успешно можно заменить другим.
- Повышение ресурса эксплуатации агрегатов – в переходные периоды осенне-зимнего периода, применяют только часть котлов, переведя остальные в холодный резерв.
- Простой монтаж, из-за меньшего веса и габаритов единичных каскадных котлов.
- Возможность применения универсальных комплектующих, например, таких, как гидравлические распределители и дымоходы;
- Упрощение технического обслуживания и ремонта, которые возможно выполнять, никак не останавливая систему отопления.
Тем не менее, как и все системы теплоснабжения, схема обвязки каскада котлов имеет свои недостатки:
- Рост стоимости системы теплоснабжения, вызванных установкой нескольких агрегатов и дополнительного оборудования.
- Необходимо большая площадь для установки.
- Сложная схема подсоединение каскада агрегатов к дымоходу.
Возможность повышение мощности
Основная причина для размещения нескольких котлоагрегатов в каскад — повышение предельной мощности котельной при рабочей нагрузке одиночного котла, например, Вайлант.
К современным теплоснабжающим системам предъявлены высокие требования по вопросам энергоэффективности. Котел считается таковым если работает на номинальных нагрузках.
Котел выбирается по максимальной тепловой нагрузке для расчетных отопительных минусовых температур наружного воздуха, которые случаются не чаще 15-20% на протяжении отопительного сезона.
Таким образом, при традиционной схеме обогрева котел в среднем работает незагруженным на 30-40 % и предельно низким КПД. Напротив, в каскадной схеме расположения источников, каждый агрегат работает на полную мощность.
Общая теплопроизводительность регулируется за счет введение в работу нового агрегата.
При установке в каскаде равных по мощности котлоагрегатов, нижняя граница теплопроизводительности устанавливается делением суммарной на их число.
В наиболее выгодном варианте будут находиться котлы с широким диапазоном модуляции, поскольку в этом случае суммарная производительность будет устанавливаться по нижней границе мощности.
Так, например, при каскаде из 4-х котлов 25 кВт котлов с модуляцией 30-100%, нижняя граница мощности составит:
25х0.3= 7.5 кВт,
что составляет 10 % общей модуляции системы теплоснабжения и является энергоэффективным результатом, который не может обеспечить ни один газовый котел в традиционной схеме обвязки.
Удобство монтажа и эксплуатации
Несмотря на то, что в целом обвязка каскадом считается очень сложным процессом, который можно поручить только специализированным организациям, имеющим соответствующие разрешительные документы, сам процесс по обвязке каскадной схемы считается простым, поскольку легче укомплектовать в одну схему малогабаритное однотипное оборудование.
Применение типового оборудования упрощаем не только монтажные работы, но и эксплуатацию каскадной схемы. Установка каскада происходит в несколько стадий:
- Предмонтажные работы в котельном помещении, установка креплений и вспомогательного котельного оборудования.
- Устройство газовой разводки, дренажных трубопроводов и подпитки котла.
- Установка гидромеханической стрелки и группы безопасности.
- Подсоединение дымоотводной системы.
- Пусконаладка и опрессовка теплоснабжающих систем.
Схемы каскадного подключения
Наиболее часто применяются три типа каскадного включения агрегатов, в зависимости от вида монтажа и числа контуров нагрева.
Типы каскадного включения агрегатов:
- Отопительные котлоагрегаты с гидроразделителем.
- Двухконтурная схема теплоснабжения для ГВС и гидравлической стрелкой.
- Каскадная обвязка с магистральным коллектором.
Гидравлическая стрелка — это популярный инновационный узловой элемент каскадного включения. Он разделяет контуры котлоагрегата и системы отопления, создавая зоны низкого гидросопротивления.
Расход греющей среды в этих 2-х контурах обуславливается мощностью индивидуальных электронасосов.
Подобный разделитель формирует гидравлический и тепловой баланс и удерживает постоянный объем греющей воды в основном контуре.
А во второстепенном выполняет его эффективное регулирование по тепловой мощности.
Отопительные котлы с гидравлическим разделителем
Схема с гидравлической стрелкой считается типовой и даёт возможность добавлять произвольное число источников тепла и зон нагрева.
К ней без осложнений могут быть подсоединены и высокотемпературное отопление с типовыми батареями, и низкотемпературное по системе “тёплый полы”.
Такой вариант включения дает возможность работать без применения сложно управляемых блоков каскадного регулирования и не снижать температуру греющей среды в отопительной системе при максимальной нагрузке.
Допускается подключить несколько котлоагрегатов по упрощенному варианту, без применения специального оборудования и блоков, используя интегрированную погодозависимую автоматику включения котлов.
Организовывая котельную по данной схеме необходимо уделить пристальное внимание на то обстоятельство, что всякий агрегат в отдельности обязан гарантировать нужный объем теплоносителя в системе отопления за счет встроенного насоса циркуляции.
Если характеристики котла это условия обеспечить не могут, устанавливают гидроразделитель и самостоятельный насос во вторичном отопительном контуре.
Схема с котлоагрегатов для ГВС и гидравлической стрелкой
Бывают ситуации, когда выше обозначенная схема способна быть оптимальной, например, при необходимости подогрева горячей воды для бытовых нужд. В этом случае применяют схему с котлоагрегатом для ГВС и гидрострелкой.
Она хорошо работает в случае, если потребность в ГВС обеспечивают небольшим числом агрегатов из всего каскада: одним либо двумя. Особенно, когда в системе теплоснабжения применяется низкотемпературный режим отопления, например, в системе “теплый пол”.
Тем временем для скорого нагрева горячей воды до температуры 65 С требуется более высокая мощность котлоагрегата. Чтобы не выключать весь каскад из низкотемпературного режима на период нагрева ГВС применяют схему с отдельным котлоагрегатом на нужды ГВС.
В таком случае реализуется работа одного котлоагрегата из каскада для нагрева более высокой температуры ГВС.
Общее КПД системы в таком варианте повышается.
Схема обвязки с магистральным коллектором
Такой вариант собирается в отсутствии гидравлической стрелки. В подобном варианте для предоставления автономии котлам используется замыкающий участок на распредколлекторе, гарантирующего регулярную циркуляцию через любой котлоагрегат.
Подобная конфигурация удобна при обустройстве котельной крышного типа и размещении распредсистем для контуров потребления в подвальных помещениях и позволяет сохранить свободное пространство, без использования гидравлической стрелки.
Проектирование такого решения потребует уделить особое внимание на выбор котловых электронасосов, поскольку они обязаны гарантировать компенсацию потерь напора на магистральном трубопроводе.
В связи, с чем данная схема используется исключительно с напольными вариантами котлоагрегатов. В настенных газовых агрегатах насос встроен в его конструкцию, и его характеристики обеспечивают только работу котла для отопления.
Автоматизация каскадных котельных
Роль автоматики в таких котельных огромна, чтобы обеспечить их надежное и эффективное функционирование. Именно она несёт ответственность за то, чтобы получить наибольшую эффективность от агрегатов, функционирующих в каскаде, гарантируя при этом чувствительность котлов на потребительские запросы.
В этих системах каскадная логика интегрируется в базовую автоматическую схему и настраивается для определенного парка котельного оборудования. Базовые функции автоматизации каскадных схем теплоснабжения:
- Сбор пользовательских данных на выработку тепловой энергии и нахождение приоритета между видами нагрузки.
- Расчет рационального режима деятельности каждого единичного агрегата для гарантии запрашиваемой мощности.
- Гарантия равномерного распределения теплового режима котлов.
- Контроль работоспособности оборудования, диагностика аварийных ситуаций и сигнализация о них.
Подобная политика регулирования применяется в современной каскадной котельной.
Только в таких условиях можно получить высокий КПД каскадной установки при равномерном использовании ресурса работы котлоагрегатов.
Каскадное подключение котлов | ГрейПей
Каскадное подключение отопительных котлов – эффективное техническое решение, повышающее качество управления системой и позволяющее снизить потребление топлива. Подключение котлов каскадом дает ряд весомых преимуществ в работе средних и крупных систем отопления и ГВС. Материал статьи рассматривает принципы работы и построения каскада, описывает особенности данного теплотехнического решения.
Содержание
Подключение котлов каскадом
Анализ работы котельного оборудования показывает, что в 80% времени теплогенераторы работают на мощности, не превышающей номинальной производительности в 50%. То есть тепловая мощность отбирается в течение отопительного сезона примерно на 30 – 35%.
Это обусловлено изменением температуры окружающей среды, изменением режима горячего водопотребления и так далее.
Мощность котлов рассчитывается всегда по максимуму – это делается для покрытия суммарных тепловых потребностей. Каждый котел имеет минимальное значение тепловой мощности в своей работе, она составляет величину от 25 до 40% номинальной производительности.
При снижении потребления тепла котлоагрегат будет производить количество тепла, находящееся в этом диапазоне. Это количество не всегда требуется – излишек топлива будет сжигаться просто так.
Решением этой проблемы стало каскадирование котлов . В каскад устанавливается несколько теплогенераторов – это позволяет качественно изменить управление мощностью, сделать его ступенчатым или плавным. Плавность регулировки дает возможность производства именно требуемого количества теплоты.
Это свойство каскада повышает гибкость системы. В случае установки одного мощного теплогенератора достичь подобной гибкости невозможно.
В каскады чаще всего объединяют газовые и электрические котлы. Причем для интегрирования автоматики котлы должны быть одной марки (производителя). Соединение котлов разных производителей возможно, но это требует применения дополнительных узлов, схем управления и автоматики.
Схема каскада котлов
Схема подключения каскадом является классическим образцом применения гидравлического разделителя. Котлы в первичном контуре присоединяются параллельно к прямому и обратному коллектору. Коллекторы, в свою очередь, подключаются к гидравлической стрелке.
На каждый котел на подачу устанавливается циркуляционный насос (если не имеется встроенного) и обратный клапан. Клапан препятствует протоку теплоносителя через неработающий котел и потерям тепла на его теплообменнике.
На обратном трубопроводе котла устанавливается сетчатый фильтр, защищающий котел от загрязнения. Каждый котел отсекается запорной арматурой с разборным соединением. Это позволяет снимать котел для ремонта и профилактики без остановки системы.
Коллекторная группа котлов оснащается группой безопасности – предохранительным сбросным клапаном, автоматическим воздухоотводчиком и термоманометром. Установка группы производится в обязательном порядке, даже при наличии встроенных групп безопасности котлов.
Обязательный элемент системы – расширительный бак (экспанзомат). Присоединение его может быть произведено как в контур котлов, так и в контур потребителей. Расчет его производится на общий объем теплоносителя в системе.
Выбор коллекторов котлов производится из расчета того, что их проходное сечение должно быть не меньше суммарного сечения подводящих трубопроводов котлов в каскаде. Гидравлическая стрелка также должна иметь диаметр патрубков подключения не меньше диаметра коллекторов.
Управление каскадом котлов
Управление работой первичного контура производится следующими способами:
- Ручное управление работой каждого отдельного котла;
- Ступенчатое управление посредством каскадных переключателей;
- Плавная регулировка блоком каскадного управления (БКУ).
Ручное управление производится заданием параметров работы каждого котла, прежде всего температуры. Этот вариант регулировки требует постоянного присутствия человека.
Ступенчатое управление производится с помощью каскадных переключателей. Они руководят системой как набором ступеней мощности, при изменении нагрузки включают (выключают) отдельные котлы каскада.
Наиболее эффективным является плавное регулирование с помощью БКУ. В этом случае достигается минимальный шаг изменения мощности. Котлы при этом должны быть оборудованы модулируемыми горелками. Блоки каскадного управления могут интегрироваться с датчиками температуры в помещениях и системами погодозависимой автоматики.
Дымоудаление каскада котлов
Дымоудаление системы зависит от типа газовых котлов и реализуется следующими методами:
- Отдельные коаксиальные дымоходы;
- Раздельные дымоходы турбированных котлов;
- Групповое дымоудаление с обратными дымовыми клапанами;
- Естественное дымоудаление – групповое или индивидуальное.
При групповом дымоудалении к общему дымоходу подключают не более 4 котлов. При коаксиальном коллективном дымоудалении каждый котел оборудуется обратным дымовым клапаном. Он препятствует проникновению дыма в помещение при простое теплогенератора.
Дымоходы сооружаются с уклоном от 5 до 10% в сторону котлов. При сооружении дымовой системы для котлов с открытой камерой сгорания необходимо произвести аэродинамический расчет общего дымохода для обеспечения необходимой тяги.
Преимущества и недостатки каскада
Главными преимуществами каскадного подключения котлов являются:
- Надежность системы – постоянное наличие резерва;
- Гибкость регулирования – экономия топлива;
- Увеличение продолжительности службы котлов – реализация «щадящего» режима работы;
- Возможность оперативного ремонта и профилактики каждого отдельного котлоагрегата;
- Облегченные условия монтажа – при сооружении крышных котельных облегчается их доставка на место.
Также каскад обладает и следующими недостатками:
- Общее удорожание оборудования;
- Для размещения каскада требуется более просторное помещение.
Удорожание системы из-за экономии топлива окупает себя. Каскадное подключение котлов является выгодным как с технической, так и с экономической точки зрения. Самостоятельное сооружение каскада вряд ли возможно – существует необходимость привлечения специалистов для монтажа и наладки автоматики, проведения расчетов дымовых трактов и так далее.
Рекомендуем прочитать:
(Просмотров 8 659 , 3 сегодня)
Преимущества использования каскадных систем котлов
Вы используете устаревший браузер . Пожалуйста, обновите свой браузер , чтобы улучшить ваш опыт.
- 07 июля 2021
- Новости
Каскадная система (иногда называемая комплектом рамы и коллектора) представляет собой способ использования мощности нескольких котлов для совместной работы.
Отопление коммерческих зданий и больших коммерческих помещений может быть дороже, чем необходимо, особенно без энергосберегающей системы центрального отопления. Хотя Великобритания перешла на использование только конденсационных котлов, само по себе это изменение вряд ли обеспечит оптимальное решение для объектов недвижимости.
В этом блоге мы рассмотрим, как работают каскадные системы, какие преимущества они могут принести с точки зрения энергоэффективности и как они могут продлить срок службы котлов.
Что такое каскадная система котлов? Каскадные системы соединяют несколько котлов, позволяя им работать синхронно, обеспечивая теплом и горячей водой потребности здания. Каскадная система обычно состоит из двух-шести котлов, при этом количество приборов определяется необходимой тепловой мощностью.
Поскольку каскадная система позволяет нескольким котлам распределять нагрузку по обеспечению отопления и горячего водоснабжения, это означает, что каждый прибор подвергается меньшей нагрузке. Каскады позволяют системе с несколькими котлами поддерживать фиксированную температуру с меньшими усилиями, помогая им работать более эффективно дольше. Вместе с ежегодным сервисным обслуживанием вы можете быть уверены, что ваша котельная система находится в хорошем состоянии.
Котлы связаны друг с другом таким образом, что они могут обмениваться данными, что позволяет им по очереди обеспечивать тепло и горячую воду в соответствии с потребностями здания. Когда этот спрос уменьшится, они соответственно уменьшат свою производительность, чтобы сохранить энергию и сэкономить ваши деньги.
Энергоэффективное решение для центрального отопления Использование каскадной системы дает несколько преимуществ по сравнению с использованием одного большого котла для обогрева большого здания.
Один прибор, который пытается обеспечить теплом большую площадь, несет в себе риск превышения размеров; это означает, что он будет регулярно включаться и выключаться, создавая ненужную нагрузку на систему центрального отопления.
Такая тяжелая работа усложняет техническое обслуживание котла и приводит к чрезмерному использованию топлива и повышенному риску износа. Поскольку каскад позволяет нескольким котлам работать вместе и устраняет зависимость от одного прибора, он обеспечивает большую энергоэффективность и повышает вероятность того, что ваши котлы прослужат дольше.
Гибкое и интеллектуальное отопление Еще одним преимуществом каскадных котельных систем, обеспечивающих связь между устройствами, является то, что в случае выхода из строя одного из устройств другие распознают ситуацию и компенсируют ее соответствующим образом. По сравнению с ситуацией, когда только один котел отвечает за тепло и горячую воду в здании и впоследствии выходит из строя, каскадная система дает явное и очевидное преимущество.
EUA точно определяет модуляцию котла как «способность котла уменьшать свою максимальную мощность до минимальной в соответствии с требованиями системы». Котел, способный обеспечить максимальную мощность 55 кВт и минимальную мощность 11 кВт, описывается как имеющий коэффициент модуляции 5:1.
Чем выше коэффициент модуляции котла, тем меньше необходимость в его регулярном включении и выключении, что может означать экономию энергии и меньший риск износа деталей в результате чрезмерного использования. Когда котлы являются частью каскадной системы, коэффициент увеличивается в соответствии с суммой их максимальных мощностей.
Как каскадные системы повышают коэффициент модуляции Продолжая наш пример выше, каскадная система, состоящая из четырех котлов с максимальной мощностью 55 кВт и минимальной мощностью 11 кВт, будет иметь максимальную мощность 220 кВт и минимальную мощность 11кВт.
Это обеспечивает коэффициент модуляции, увеличенный в четыре раза до 20:1, обеспечивая широкий диапазон выходных сигналов, а также дополнительно увеличивая преимущества, описанные выше.
Каскадные системы котлов обычно просты в установке, так как состоят из интегрированных компонентов одного производителя. Глядя в качестве примера на комплекты рамы и коллектора Keston Heat 2, вы можете установить до шести котлов Keston Heat 2 в простой системной установке, которая обеспечивает выходную мощность от 90 кВт до 330 кВт.
При оснащении котлов системой двойного дымохода сложные монтажные работы значительно упрощаются: некоторые модели обеспечивают длину дымохода до 27 м. Это обеспечивает большую гибкость при установке котлов, поскольку устраняет необходимость их концентрического дымохода через ближайшую внешнюю стену или крышу.
Для получения дополнительной информации о том, как двухтрубный котел Keston может упростить сложные установки, перейдите на нашу страницу Почему Keston?
Сопутствующие товары
О нас – Cascade Heating & Specialties
Компания Cascade Heating & Specialties, Inc.
была основана в 1970 году.
Владелец и партнеры стремятся к 100% удовлетворению потребностей клиентов, предоставляя вам многолетний опыт и знания.
Наша цель – обеспечить вас и вашу семью превосходным сервисом, качественной установкой и надежными продуктами, которые обеспечат вам максимальный комфорт, которого вы заслуживаете.
Как авторизованный дилер TRANE по системам отопления и кондиционирования воздуха, мы гарантируем самые долговечные, надежные и эффективные продукты на современном рынке.
Позвоните в Cascade Heating & Specialties, Inc. сегодня, чтобы удовлетворить ваши потребности в максимальном комфорте. 541-382-8483 .
Эл Дэймон Эл Дэймон, владелец компании Cascade Heating and Specialties с 1971 года. Я родился и вырос в Бенде и окончил среднюю школу Бенда. В Cascade Heating работает семья из более чем 60 человек, которые готовы и способны удовлетворить самые разные ваши потребности. Пожалуйста, посмотрите дальше и узнайте, как мы можем помочь. Наша миссия для вас: « 100% удовлетворенность клиентов». | Trevor Wigle После 20 лет работы в сфере услуг, 2018 год стал для меня идеальным временем, чтобы присоединиться к Cascade Heating и продолжить дело, созданное Элом много лет назад. Учась всю жизнь, я окончил среднюю школу Маунтин-Вью, а затем получил степень бакалавра и магистра в области машиностроения. Как уроженец Бенда с действующей лицензией на профессиональное проектирование, я знаю, что местным жилым домам и предприятиям нужно от компании HVAC. Моя страсть к превосходному обслуживанию клиентов в сочетании с этим опытом станет основой, на которой я буду поддерживать и развивать высокий уровень продуктов и услуг, которые Cascade Heating предоставляет в течение последних 40 с лишним лет. |
Оттуда я учился в Общественном колледже Центрального Орегона и Университете Орегона.