Каскадное подключение котлов: Каскадное подключение котлов | ГрейПей

alexxlab
30.04.2020
Комментарии: 0

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:

1. Ручное управление работой каждого отдельного котла;
2. Ступенчатое управление посредством каскадных переключателей;
3. 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:

1. Отдельные коаксиальные дымоходы;
2. Раздельные дымоходы турбированных котлов;
3. Групповое дымоудаление с обратными дымовыми клапанами;
4. 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:

1. Надежность системы – постоянное наличие резерва;
2. Гибкость регулирования – экономия топлива;
3. Увеличение продолжительности службы котлов – реализация «щадящего» режима работы;
4. Возможность оперативного ремонта и профилактики каждого отдельного котлоагрегата;
5. Облегченные условия монтажа – при сооружении крышных котельных облегчается их доставка на место.

Также каскад обладает и следующими недостатками:

1. Общее удорожание оборудования;
2. 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 7 121 , 9 сегодня)

Схемы каскадного подключения отопительных газовых котлов

Один в доме не воин

Чаще всего несколько котлов работают совместно на одну систему отопления через гидравлический разделитель («стрелку»). Это обеспечивает гидравлический, а следовательно, и температурный баланс первичного (котлы) и вторичного (нагрузка) контуров системы.

Таким образом, циркуляция теплоносителя в обоих контурах будет полностью зависеть только от производительности соответствующих насосов. Что позволяет оперативно реагировать на потребности в тепле в конкретный момент времени.

Становится возможным поддерживать постоянный расход теплоносителя в первичном контуре, при этом регулируя подачу тепла во вторичном. То есть снижать количество циклов отключений/включений котла. Когда насос вторичного контура отключен, вся вода, циркулирующая под воздействием насоса первичного контура, перепускается через разделитель.

В современных системах отопления готовый гидравлический разделитель выбирается исходя из требуемой мощности котла и максимального протока теплоносителя в системе.

Схема с гидравлической стрелкой является типовой и позволяет присоединять любое необходимое количество котлов и зон отопления или тепловой нагрузки. То есть к ней без особых сложностей могут быть подключены и высокотемпературная зона отопления (радиаторы), и низкотемпературная (тёплые полы), и бойлер для горячей воды.

Такая схема позволяет обойтись без использования дополнительных сложных блоков каскадного регулирования и не понижать температуру теплоносителя в системе отопления при пиковой (по запросу бойлера) потребности в горячей воде.

Некоторые производители предусмотрительно позволяют подключить два отопительных котла котла по упрощённой схеме, без использования дополнительных устройств и блоков. Применяя при этом встроенную погодозависимую автоматику котлов и автоматику приоритета ГВС одного из котлов.

При организации котельной по такой схеме следует обратить внимание на то, что каждый котёл по отдельности должен самостоятельно обеспечить необходимый расход теплоносителя во всей системе отопления силами встроенного циркуляционного насоса. Если это не представляется возможным, рекомендуется установить гидравлический разделитель и отдельный насос во вторичном контуре системы отопления.

Соединение котлов в каскад при помощи электронного блока каскадного управления является комплексным решением и имеет большую эффективность. Блок каскадного управления оптимизирует работу системы и обеспечивает включение в зависимости от требуемой мощности только необходимого количества котлов.

При работе с модулируемыми горелками блок каскадного управления стремится обеспечить работу котлов в оптимальном режиме пониженной мощности.

Если возможностей уже работающих котлов недостаточно, подключается следующий, при этом мощность каждого котла снижается. Это обеспечивает их работу в более щадящем режиме. Данный блок обеспечивает попеременную работу всех котлов и гарантирует, что каждый котёл проработает одинаковое количество часов.

Для сравнительно небольшого и хорошо утеплённого дома комфорт и экономия, достигнутые включением в систему блока каскадного регулирования, скорее всего, весьма относительны. Но когда потребности в тепле велики, эффект можно ощутить в полной мере.

Как правило, блоки каскадного управления используются вместе с датчиками температуры. Часто идут споры насчет того, какой из них лучше использовать: уличный или внутренний. Лучше иметь оба, ведь предназначены они для разных целей, хотя уличный и главный. Внешний датчик, согласно заложенной в контроллере кривой нагрева, задаёт основной закон регулирования. И предусмотрительно усиливает или снижает нагрев исходя из изменений наружной температуры.

Комнатный предназначен для учёта таких дополнительных факторов, как инерция водяного тёплого пола, инсоляция (влияние солнечного света на южной стороне), тепловыделение (кухонная плита, включенная аппаратура, камин). Без него вполне можно обойтись. Помимо этого электронный контроллер блока имеет множество вспомогательных способностей. Умеет плавно разогревать систему, имеет временные режимы (день / ночь, эконом), режим периодического пуска насоса (чтобы не закисал в межсезонье) и другие функции.

Конденсация в каскаде

Применение блока каскадного управления наиболее эффективно совместно именно с конденсационными котлами. В этом случае выделяемая котлами мощность всегда идеально соответствует потребляемой.

Такая система является идеальным решением для тепло- и горячего водоснабжения не только частного, но даже многоквартирного дома и целого производственного или офисного здания. Как часть каскадной системы конденсационные котлы могут представлять собой определённую альтернативу промышленным котельным.

Нагрузка на систему отопления динамично изменяется, поэтому котёл (если умеет это делать) вынужден модулировать мощность, подстраиваясь под изменения нагрузки. И конденсационный делает это лучше всех.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
 

Два отопительных котла в доме

Стальной или чугунный напольный котёл

 
Ещё по теме ОТОПЛЕНИЕ ДОМА

В конденсационных котлах используются наддувные горелки для предварительного смешения газа с воздухом. Автоматика управляет как газовым клапаном, так и скоростью подающего воздух вентилятора, обеспечивая максимально выгодную пропорцию газовоздушной смеси.

Обычный же котёл при модуляции меняет только расход газа (давление в форсунках), а подача воздуха при этом остаётся неизменной, настроенной под один заданный режим (обычно максимальной мощности). При уменьшении мощности котла (процесс модуляции) подача газа снижается, а количество воздуха остаётся стабильным, то есть увеличивается коэффициент избытка воздуха и теряется КПД котла.

Преимущество конденсационника в модуляция на всех режимах работы, что в простых газовых котлах недостижимо. Ведь при сгорании газа помимо CO₂, азота и других летучих соединений образуется ещё и вода, которая изначально присутствует в виде пара.

Развитые поверхности теплообменника снижают температуру продуктов сгорания до величины, при которой происходит конденсация водяного пара. А при конденсации, как известно из школьного курса физики, выделяется потраченная на испарение воды теплота (фазовый переход). Следовательно, в конденсационном котле это тепло не улетучивается в трубу, а используется с пользой для дела.

Использование конденсационных котлов в каскадной отопительной системе по сравнению с традиционными котлами позволяет уменьшить потребление газа на 30-35% за отопительный сезон и, соответственно, снизить на ту же величину затраты на топливо.

Начало: Преимущества подключения котлов в каскад

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. Это означает, что владельцы недвижимости могут извлечь выгоду из более точного понимания спроса на обеспечение зданий оптимальным уровнем центрального отопления и горячей воды.

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.

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.

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.

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.

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

как реализована технология » Топка

На нашем сайте мы постоянно рассказываем о компактных котельных промышленного класса, которые благодаря использованию современных методов проектирования и технологий вполне могут конкурировать с классические котельные . .. Одним из новшеств современных систем отопления является каскадное подключение котлов. Применение данного инженерного подхода при использовании твердотопливных котлов ФОКУС позволяет увеличить мощность теплоцентралей до 2,2 МВт. Каскадное подключение котлов используется в бытовых и промышленных системах. Это очень экономичный и универсальный подход.

Каскадное и последовательное включение котлов: в чем разница

Каскадное включение котлов – одна из схем соединения котлов, увеличивающая единичную мощность каждого отдельного источника тепла. Такой способ подключения оправдан при высокой тепловой нагрузке. Или когда требуется постепенное увеличение мощности котельной с минимальными конструктивными изменениями готовых узлов и схем теплоснабжения.

Другим оправданным случаем использования каскадного подключения является подключение котлов, работающих на разных видах топлива. Смесительный узел, установленный в каскадном включении, может включать источники тепла по мере необходимости. Например, по сценариям, вручную, в зависимости от наличия источника энергии или от погоды.

Независимо от типа подключения – каскадное или последовательное – подключение каждого котлоагрегата делится на этапы. В совокупности ступени системы отопления вместе образуют мощность котельной.

Как устроена классическая система отопления дома

Классическая система отопления дома обычно обеспечивается теплом от одного котлоагрегата, мощность которого выбирается исходя из конструкции и максимальной нагрузки потребителей тепла. Однако даже в быту приходится расширять системы, о потребностях производственников, для которых увеличение мощности котельной является чуть ли не ежегодной потребностью, не говорят. Каскадное подключение котлов позволяет решить эту проблему без внесения изменений в существующую систему отопления.

Но даже в быту отопительное оборудование используется 80% времени при 50% мощности. Но в пиковые моменты работы, например, соответствующие максимальному зимнему режиму в коммунальных котельных, требуется большая мощность. Этот вопрос решается по-разному, но он одинаков для бытовых и промышленных случаев. Некоторые владельцы устанавливают независимые источники тепла на отдельных контурах, чтобы снизить затраты на установку коллекторных соединений. Но средняя загрузка котла в таких случаях будет от 25 до 45%.

Каскадное включение котлов: преимущества и недостатки

Решить такие проблемы позволяет каскадное включение котлов, с помощью которого можно обеспечить потребности неравномерной и малой тепловой нагрузки. Это также решается с помощью микроконтроллера или смарт-контроллера и котлов, мощность которых увеличивается динамически.

В задачи микроконтроллера входят:

• контроль температуры охлаждающей жидкости;
• отслеживание того, сколько шагов необходимо включить для поддержки рабочей нагрузки;
• уменьшение и увеличение мощности в системе в зависимости от потребности, в зависимости от разных параметров.

Благодаря своей функциональности микроконтроллер способен регулировать мощность в широком диапазоне значений. В результате такой функциональности контроллер плавно регулирует работу всех котлов в системе с максимальной экономией топлива.

Преимущество каскадной котельной в том, что она может работать, обеспечивая низкую температуру теплоносителя в осенне-весенний период. Такой принцип позволяет экономить на топливе без ущерба для уровня комфорта в помещении. Причем регулировку показателей температуры в помещении можно согласовать с пользовательскими настройками в каждом отдельном помещении с помощью терморегулятора.

Каскадное включение котлов меньшей мощности позволяет лучше обеспечить расчетные нагрузки системы отопления, чем при работе одиночного агрегата. Однако с увеличением количества ступеней наблюдается снижение эффективности. Путем увеличения утечки тепла с увеличением площади поверхности, через которую происходит потеря тепла. В результате специалисты не рекомендуют использовать более 4 ступеней.

Из этого правила следует, что с помощью 4-х твердотопливных котлов ФОКУС по 500 кВт каждый можно обеспечить около 2 МВт тепла в промышленной котельной. При этом сохраняется простая планировка котельной, не требующая дорогостоящей технологической обвязки.

Преимущества каскадного подключения котлов

Для ТЭО необходимо выделить плюсы и минусы каскадного подключения. Разумеется, на непрофессиональном сленге этот перечень будет называться рисками и факторами, снижающими эффективность работы котельной. Но мы говорим о практической стороне вопроса.

Преимущества каскадных котлов:

• повышение КПД котельной. Плавное увеличение мощности с подключением других отопительных агрегатов значительно увеличивает КПД и снижает объем сжигаемого топлива;
• повышает надежность системы. При каскадном подключении при выходе из строя одного из котлоагрегатов система работает в рабочем режиме, но на пониженной мощности в режиме «максимальная зима»;
• увеличивается срок службы оборудования. Каскадное подключение котлов осуществляется через специальный коллектор и гидравлическую стрелку, такое интерфейсное подключение положительно сказывается на увеличении срока службы отопительного оборудования;
• упрощенное обслуживание котельной.