Защита системы отопления от замораживания при авариях в электросети

В. Ф. Гершкович, руководитель Центра энергосбережения КиевЗНИИЭП

В системах отопления с зависимым присоединением к тепловой сети (рис. 1) опасность замерзания возникнет при остановке циркуляционного насоса (8).

Теплоноситель из тепловой сети (1) будет при этом по-прежнему поступать в систему отопления (2) через регулирующие клапаны (3, 4), но расход сетевой воды будет недостаточным, и отопительные приборы самых протяженных циркуляционных колец прогреваться не будут, что при сильных морозах приведет к их размораживанию. В то же время температура теплоносителя в коротких циркуляционных кольцах будет чрезмерно высокой, и это может вызвать разрушение участков трубопроводов, выполненных из полимерных труб.

Ситуация будет усугубляться, если регулятор теплового потока (5) будет настроен, как это чаще всего бывает, на поддержание температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления на уровне, соответствующем температурному графику. Как только циркуляционный насос (8) остановится и прекратится подмешивание, температура воды, поступающей в систему отопления, возрастет, и датчик температуры теплоносителя (6) выдаст команду на закрытие клапана (4). При этом расход воды в системе будет уменьшаться, что ускорит процесс замораживания системы.

Рисунок 1. Система отопления с зависимым присоединением к тепловой сети. Обозначения: 1 – тепловая сеть; 2 – система отопления; 3 – регулятор перепада давления; 4 – регулирующий клапан; 5 – регулятор теплового потока; 6 – датчик температуры теплоносителя; 7 – датчик температуры наружного воздуха; 8 – циркуляционный насос

Вероятность замораживания уменьшится, если регулятор теплового потока будет настроен на поддержание нужной температуры воды не в подающем, а в обратном трубопроводе. В этом случае после остановки циркуляционного насоса клапан (4) останется в открытом положении, и теплоноситель будет по-прежнему поступать в систему отопления.

Для полного устранения опасности замораживания рекомендуется выполнять узел приготовления теплоносителя по схеме, показанной на рис. 2.

В схеме применен нормально открытый электромагнитный клапан (9). Применительно к электромагнитным клапанам термин «нормально открытый» означает, что в обесточенном состоянии он находится в открытом положении, а при подаче напряжения клапан закроется. Таким образом, при нормальном электроснабжении, когда система отопления работает в обычном режиме, клапан (9) будет всегда закрыт, а через теплообменник (10) будет протекать вода только из обратного трубопровода без какого-либо теплообмена в нем.

Рисунок 2. Система отопления с зависимым присоединением к тепловой сети. Обозначения: 1–8 – то же, что на рис. 1; 9 – электромагнитный клапан; 10 – теплообменник системы защиты; 11 – дроссельная шайба

При отключении электроэнергии одновременно с остановкой циркуляционного насоса (8) нормально открытый электромагнитный клапан (9) автоматически откроется, и теплоноситель из подающего трубопровода тепловой сети устремится в систему отопления после охлаждения в теплообменнике (10) водой из обратного трубопровода системы отопления. Охлаждение необходимо для того, чтобы исключить попадание в систему отопления воды с температурой выше 95 °C и предотвратить тем самым повреждение полимерных трубопроводов, которые теряют свою прочность при высокой температуре воды в них.

Для того чтобы надежно защитить систему отопления от замораживания, расход сетевой воды должен быть примерно вдвое больше расчетного (для нормальных условий работы) значения. Вместе с тем, фактический расход может оказаться чрезмерно большим, поскольку регулятор перепада давления (3), выполняющий роль дросселирующего устройства, в аварийном режиме окажется вне контура циркуляции. Чтобы избежать излишних расходов сетевой воды, предусматривается дроссельная шайба (11), которую рассчитывают на пропуск удвоенного количества сетевой воды с учетом располагаемой разности давлений в подающем и обратном трубопроводах.

После восстановления электроснабжения нормально открытый электромагнитный клапан закроется, и система отопления вернется к нормальному эксплуатационному режиму без какого-либо вмешательства обслуживающего персонала.

Работа системы отопления в аварийном режиме будет сопряжена с увеличением расхода сетевой воды и с повышением температуры в обратном трубопроводе тепловой сети относительно обычного значения. Но эти неблагоприятные для работы тепловой сети кратковременные факторы могут рассматриваться лишь как слабая реакция новой защитной системы, способной оградить тепловую сеть и отопительную систему от гораздо более серьезных неприятностей.