Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.4. Стратегии управления работой циркуляционного насоса
Существует много различных способов регулирования (адаптации) работы циркуляционных насосов к изменяющимся условиям внешней среды. Считаем необходимым отметить, что ряд из них носит «маркетинговый» характер и никак не влияет на повышение энергетической эффективности работы циркуляционного насоса.
Прежде всего, если мы рассматриваем не эффективность работы всей отопительной системы, а именно циркуляционного насоса, то существует только несколько параметров, которые может анализировать блок управления циркуляционного насоса, это:
– скорость вращения ротора насоса. Эта характеристика напрямую связана с расходом (подачей, производительностью). Чем выше скорость вращения ротора, тем больше расход;
– сила тока в обмотке статора синхронного мотора. Эта нагрузка связана с напором циркуляционного насоса.
Это параметры, которые способна анализировать система управления циркуляционного насоса. Их можно назвать главными факторами.
Кром того, в управлении может быть задействовано значение температуры теплоносителя и время. Эти параметры можно назвать внешними, вторичными.
Задача циркуляционного насоса – создать перепад давления с определенной производительностью, а распределение тепловой мощности и сама величина тепловой мощности, задачи распределительных устройств и энергетической установки системы отопления. Не надо путать вопросы эффективности работы насоса и всей отопительной системы. Это разные задачи и у них разные решения.
Рассмотрим некоторые, основные режимы автоматической регулировки работы циркуляционного насоса данного типа.
А. Работа насоса с поддержанием постоянного давления в циркуляционном контуре
Схема работы насоса для данного случая представлена на рис. 17, a). При изменении гидравлического сопротивления системы отопления, вызванного отключением или подключением отдельных отопительных приборов или изменением их сопротивлений, скорость вращения ротора насоса уменьшается или увеличивается при стабильном гидравлическом напоре насоса. Сохранение постоянного напора в изменяемом циркуляционном контуре важно для некоторых приборов отопления, например, «теплый пол». При определенных давлениях, данные устройства перестают функционировать, или значительно теряют эффективность своей работы, постоянного давления требуют и разветвленные контуры. При изменении давления, некоторые из них могут просто отключаться и обогрев данной ветки сложного контура не происходит. Возможны варианты разной степени исполнение этого режима. К примеру, может быть заданы несколько величин напоров (устанавливаемых заранее), которые необходимо поддерживать. Или задан интервал изменения давления, который требуется соблюдать. Возможен также вариант поиска наибольшего КПД, внутри возможного диапазона изменения напора.
B) Пропорциональное изменение величины напора и расхода насоса. Схема представлена на рис. 17, b). При изменении гидравлического сопротивления циркуляционного контура происходит пропорциональное изменение и напора и расхода по заданной линии, определенной заранее. Вариантов пропорциональности может быть несколько. В том числе, линейной, нелинейной, зонной. Данный алгоритм адаптации эффективен при использовании отопительных приборов радиаторного типа.
C) Автоматическое изменение частоты вращения (расхода) в зависимости от времени суток. (Схема переключения представлена на рис. 17, c). Если Потребитель тепловой энергии считает, что комфортным для него является некоторое снижение температуры внутри помещений в ночной период, то он может установить пониженное значение скорости вращения ротора циркуляционного насоса в ночной период времени. В этом случае, наряду с выполнением персональных понятий о комфортности получается и небольшая экономия электрической энергии.
Также, данный режим используется в системах рециркуляции ГВС.
D) Задание режимов работы насоса в зависимости от временного графика. К примеру, жильцы уехали в отпуск, или часть рабочей недели в доме никто не проживает. Или в случаях, рассматривается циркуляционный контур какой-то конкретной системы, имеющий временной цикл нагрузки.
Е) Режимы «ручного» управления. В ряде случаев, Потребителю необходимо задать постоянную скорость вращения циркуляционного насоса. Таких скоростей может быть несколько.
F) «Автопилот» функция автоматического уменьшения частоты вращения ротора при уменьшении температуры теплоносителя в напорной магистрали отопительного контура.
G) Прямое цифровое управление (DDC) – режим управления циркуляционным насосом из центральной системы управления температурного режима дома.
Н) Также, особенно в алгоритмах управления контуром рециркуляции ГВС, применяются системы с запоминанием истории потребления горячей воды. В индивидуальном доме, при небольшом количестве постоянных жителей, нет необходимости постоянно поддерживать готовность потребления горячей воды. Жители дома имеют определенный график потребления ГВС. Программы управления запоминают график потребления горячей воды для конкретных жителей, как правило, это недельный цикл записи информации, и в дальнейшем заранее включают рециркуляцию к установленному времени. Эти алгоритмы позволяют снизить потребление энергоресурсов в несколько раз. Если все жильцы дома на работе или на учебе, нет необходимости круглосуточно обеспечивать готовность к потреблению горячей воды, достаточно за несколько минут до момента повторяемой ежедневно ситуации, включить такую опцию. Также нет необходимости поддерживать температуру в рециркуляционном контуре ГВС на постоянном максимуме, достаточно обеспечить диапазон 35–40 °С.
Оптимизационные алгоритмы управления системами отопления и ГВС будут рассмотрены в четвертой части учебного пособия.