Тема: Автономная система водоснабжения и теплоснабжения частного дома
Исполнитель: Кацель Дмитрий Александрович, студент гр. 741-об
Руководитель: Рыбалёв Андрей Николаевич
Автоматика в системе индивидуального водоснабжения
Под автоматикой подразумевается одно или несколько устройств, управляющих пуском и остановкой мотора подающего воду, а также измерительные и защитные приборы.
В зависимости от выбранного насосного оборудования, которое будет использоваться при обустройстве скважины, подбирается автоматика для системы автономного водоснабжения частного дома, коттеджа.
Функции автоматики в системе автономного водоснабжения:
1.Управление глубинным насосом, отключение его при наполнении водопровода. В сложных системах происходит не отключение, а регулирование силы вращения двигателя насоса.
2.Защита водопровода от гидравлических ударов.
3.Защита насоса от сухого хода. Происходит прерывание электрической цепи, когда отсутствует вода.
Устройства автоматики автономной системы водоснабжения
ГидроаккумуляторПри использовании гидроаккумулятора в водопроводе поддерживается заданное проектом давление. Если происходит отбор воды из системы, израсходованный объем восполняется из аккумулированных запасов, от этого и название гидроаккумулятор. Как только запасы воды истощаются, автоматика включает погружной насос и начинает поднимать давление воды в гидроаккумуляторе и трубопроводе соответственно.
Реле защиты от сухого ходаПростой элемент, который определяет изменение давления в системе водоснабжения, контролирует скважинный насос, чтобы он не работал без воды. Потому что при работе в сухую происходит перегрев насоса, и он может сломаться. Когда давление падает до определенного показателя, выставленного на реле защиты, реле разрывает электрическую цепь, вследствие чего прекращается работа насоса.
Пусковой конденсаторный блок с тепловой защитойПредназначен для запуска и защиты скважинных насосов без встроенного конденсатора. Состоит из пускового конденсатора, защитного теплового реле и пусковой кнопки.
Реле давленияИспользуют для автоматизации работы скважинного насоса (включение и выключение, в зависимости от выставленного уровня давления в системе).
МанометрПрибор, который измеряет точное давление в системе водоснабжения (в трубопроводе или в насосном оборудовании).
Пульты управленияВ основном используются для трёхфазных насосов 380 V.
В наше время массово используется сочетание устройств: реле давления, гидроаккумулятор и манометр.
Как работает автоматика:
1.Скважинный, колодезный или поверхностный насос нагнетает, установленное на реле давления, верхнее значение.
2.Когда достигается верхняя отметка, происходит срабатывание реле давления, насос отключается размыканием контактов электропитания.
3.При разборе воды в гидроаккумуляторе, сжатый воздух вытесняет воду из мембраны, которая подается потребителю.
4.При уменьшении объема воды в баке, понижается и давление.
5.Если снижается давление воды в гидроаккумуляторе, реле достигает нижнего показателя и включает насос, замыкая контакты электропитания. Действия повторяются по кругу, их можно отследить и отрегулировать по показаниям манометра.
Использование реле давления, гидробака и манометра считается самым надежным решением. Простота конструкции и монтажа являются важными преимуществами.
Схема: автоматика в системе автономного водоснабжения частного дома
Обслуживание автоматики
1.Нужно отрегулировать давление воздуха в гидроаккумуляторе. Чтобы подкачать воздух, используется компрессор. Обычно давление воздуха в гидробаке соответствует нижнему значению реле давления с вычетом 15% от значения.
2.Проверить параметры реле давления. Нужны будут прямая или фигурная отвертка, а также рожковый ключ на 8 или 9 (зависит от бренда реле давления).
Автономная система отопления: как всё устроено
Она состоит из пяти элементов:
• Котёл - производит тепло. Работает на топливе: угле, солярке, газе или электричестве.
• Трубопровод - все трубы внутри системы, по ним передаётся тепло от котла в комнаты.
• Теплоноситель - это рабочая среда внутри системы трубопровода: вода, незамерзающий состав.
• Приборы отопления - радиаторы, они отдают тепло в комнату.
• Дополнительные элементы: запорно-регулирующая арматура, фильтры, комплектующие для котлов.
Котельное оборудование: какие критерии выбора
Котлы классифицируют по четырём(пока не берём в расчёт размещение и местоположение) признакам:
По виду топлива•Жидкотопливные котлы - надёжные, прогревают большой дом, наделены автоматикой. Имеют много минусов: дорогое топливо, обязывают по графику проводить профилактические работы, не экологичные. Основные части таких котлов это: жидкотопливная горелка, теплообменник, автоматическое управление, бак хранения топлива, дымоход.
Дизельные котлы
•Электрические котлы - доступное и надёжное оборудование. Не нужно делать вытяжку и дымоход. Чтобы ухаживать, не понадобится много времени. Экономят место в доме. Минусы: дорого стоят, зависят от электричества. Чаще всего производят ТЕНовые котлы. У них трубчатые нагреватели внутри, плюс блок управления и контроля. Рабочее давление создаёт циркуляционный насос. Главный плюс - теплоноситель не контактирует с электричеством, а значит, котлы безопасны.
Электрический котёл
•Твёрдотопливные котлы. Топливом служат дрова, уголь, кокс, пеллеты (древесные гранулы). Не зависят от электричества, стоят недорого. Они бывают пиролизные и пеллетные.
Твёрдотопливный котёл
•Газовые котлы - самые востребованные, если дом подключен к газовой магистрали. Это дешёвое топливо, а недостатков почти нет. Если газ нужен, а вы ещё не подключены, тогда предстоит потратить немало времени и денег на газификацию. Главные составные части газовых котлов, это: горелка, арматура, тепловой обменник.
Газовый котёл
•Комбинированные котлы - работают на двух видах топлива. Когда нет одного, пользуешься другим. Тем самым предотвращаешь сбои в отоплении. Однако любое универсальное оборудование имеет минусы: сложно устанавливать, хлопотно ремонтировать, уступают в надёжности. Есть модели, которые работают на четырёх видах топлива. Для перехода на другой вид ресурса, иногда делают две ступени горелок. Все универсалы напольные и выполнены из чугуна. Котлом можно управлять в автоматическом режиме и контролировать его работу. Камеры внутри находятся друг над другом.
Комбинированный котёл
Котлы по конструкции•Бывают одноконтурные и двухконтурные. Одноконтурные котлы работают в рамках отопительной системы. Их подключают, и теплоноситель только греет дом. Такой котёл не обслуживает хозяйственные нужды, систему горячего водоснабжения придётся продумать дополнительно.
Одноконтурный котёл
•Двухконтурный котёл и топит дом, и даёт горячее водоснабжение. Можно мыть пол и посуду, принимать ванну, стирать. Котёл нагревает воду через теплообменник.
Двухконтурный котёл
Котельные по способу циркуляции Жидкость внутри системы может перемещаться естественно и принудительно. Естественное движение происходит из-за баланса плотности и температуры. Такой вариант подходит при протяжённости трубопровода менее 30 метров. Монтировать систему нужно, соблюдая углы наклона. Недостаток наклонной магистрали в неэстетичном облике.
Принудительная циркуляция не ограничивает длину магистралей. Независимо от размещения труб, сохраняется высокое давление. Покупать придётся и циркуляционный насос. Он же потребует дополнительных расходов на электричество.
По способу подключения подводящих и отводящих труб Бывает однотрубная и двухтрубная схемы. При однотрубной теплоноситель движется поэтапно по всем радиаторам. Стоит дешевле, но работает хуже: ближние радиаторы горячие, а дальние прохладные. Регулировать температуру невозможно, если не использовать усовершенствованный вариант однотрубной системы - ленинградку.
Двухтрубная система стоит дороже, но работает лучше: равномерно распределяет тепло по батареям. Можно регулировать температуру в каждой комнате. Подразделяется на виды в зависимости от размещения контура трубопровода:
•Горизонтальная подходит для одноэтажных домов с протяжённым трубопроводом;
•Вертикальная применяется в домах, где больше одного этажа. За счёт вертикального стояка система менее подвержена завоздушиванию. Пузырьки поднимаются к установленному сверху расширительному баку и не накапливаются в трубах.
Двухтрубная система
Радиаторы: какие бывают, от чего зависит выбор
Выбрать радиаторы для дома среди десятков моделей легко, если знать характеристики. Для автономной системы выбор ничем не ограничен: давление не зашкаливает, как при центральном отоплении, нет гидравлических скачков, теплоноситель не оказывает агрессивное воздействие. Выбирать можно по личным предпочтениям. А какие бывают в принципе?
•Чугунные радиаторы - проверены временем. Подходят и для частных домов и для многоквартирных. Долго служат, устойчивы к коррозии. Стойко переносят даже некачественный теплоноситель в центральных сетях.
Чугунные радиаторы
•Алюминиевые радиаторы - отлично отдают тепло, лёгкие и мягкие. Регулируешь температурный режим по желанию. Выбирать можно по количеству секций и размерам.
Алюминиевые радиаторы
•Стальные радиаторы - бывают трубчатого, секционного и панельного вида. Имеют доступную стоимость, хорошо отдают тепло, стойкие к воздействию щелочей в составе теплоносителя. Они исправно работают десятилетия, монтировать просто, вес небольшой.
Стальные панельные радиаторы
•Биметаллические радиаторы - состоят из стальных труб и алюминиевых коленей. Они универсальные в применении: частные дома с автономной системой, квартиры с центральным отоплением.
Биметаллические радиаторы
•Медные радиаторы - прогревают дом за несколько минут и превосходят по теплопроводности алюминий в 2 раза, а сталь - в 5 раз. Требуется минимум теплоносителя в трубопроводе.
Медные радиаторы
Таблица параметров работы радиаторов в зависимости от материала
Если правильно рассчитать количество радиаторов, дом прогревается равномерно, а система работает эффективно. Мощность отопления рассчитывают по формуле: 100 Вт на 1 м2 площади. Например, для отопления комнаты 25 м2, нужен радиатор с мощностью 2500Вт.
Запорно-регулирующая арматура: как работает
Это детали системы, которые управляют потоком теплоносителя. Они перекрывают полностью или частично проходные сечения труб. Их делят на три вида:
Запорная арматура - например, шаровой кран. Он имеет два положения: открыть и закрыть. Корпус сделан из латуни. Процессом подачи воды управляет рукоятка. Такие краны в системе ставят:
- для перекрытия радиатора, чтобы провести ТО,
- для перекрытия стояков и ответвлений,
- чтобы отключить тепловые или насосные приборы с целью ремонта,
- для заполнения и опорожнения всей системы.
Шаровой кран в разрезе
Запорно-регулирующая - есть 3 вида деталей:
- Вентили балансировки, их монтируют на обратной магистрали в начале разветвления, на стояке или на радиаторном выходе. Эти детали регулируют количество жидкости в трубе. Если частично перекрыть сечение трубопровода, то можно уменьшить потребление воды на конкретном отрезке системы.
Балансировочный вентиль
- Регуляторы давления в автоматическом режиме нужны, если в доме много радиаторов. Работают в паре с балансовым вентилем: один регулирует расход, другой корректирует, согласно показателей термостатов радиатора.
Регуляторы давления
- Радиаторные клапаны термостатики - уменьшают и ускоряют поток горячей воды в радиаторе по желанию. Его считают важным элементом для управления - помогает экономить на энергоносителе.
Радиаторные клапаны термостатики
Смесительно-регулирующая - регулирует температурный режим жидкости в системе.
Термостатический смесительный клапан
Запорно-регулирующая арматура помогает равномерно раздавать тепло в доме. Она управляет движением теплоносителя и температурой. Это экономит деньги собственника и делает безопасной работу системы в целом.
Фильтры: зачем нужны
Есть несколько видов фильтров:
Для грубой очистки- ставят на входе в систему. Иногда сразу в нескольких местах. Они исполняют предварительную очистку. Хорошо, когда в конструкции этого фильтра есть накопитель в виде колбы для скопления грязи.
Фильтр грубой очистки
Для тонкой очистки - очищает от мельчайших включений.
Фильтр тонкой очистки
Магнитные устройства - затягивают металлические частицы в виде сколов и ржавчины.
Магнитный фильтр
Фильтры также бывают механические и электронные. Их главное отличие в размере задерживаемых частиц. Электронные модели выполняют более глубокую очистку, до 0,01 мкм.
Аксессуары для котлов: что дают системе
Терморегуляторы- помогают экономить на электроэнергии, продлевают срок службы оборудования. Через него контролируют температуру внутри дома, нужно только задать предпочтительный уровень тепла. Он подаёт сигнал, когда нужно включить и выключить котёл. Сам регулирует подачу тепла в зависимости от количества людей в доме.
На работу терморегулятора влияют внешние факторы:
- Интенсивность и частота проветривания;
- Прямые солнечные лучи от окна;
- Ощутимый перепад уличной температуры.
Теплорегулятор для котла отопления
Монтируют устройство в горизонтальном положении. Важно обеспечить прямой доступ к нему, скрыть от воздействия прямых лучей солнца.
Стабилизаторы - это электрические приборы, работают от сети, пропускают сквозь себя ток перед подачей в оборудование. Энергия в рабочую цепь поступает с оптимальным напряжением, даже при внешних скачках. Это защищает котёл от риска поломки из-за резких перепадов тока.
Бывают двух видов:
- Электронные - работают с высоким КПД, можно точно настроить, быстро действуют;
- Электромеханические - точно настраиваются, не влияют перегрузки извне, работают в большом диапазоне. Из минусов: регулируешь в ручном режиме, медленно работают, не всегда подходит для газового котла.
Стабилизатор напряжения для котла отопления
По каким параметрам выбирать
-Мощность стабилизатора должна значительно превышать мощность котла. Отопительные котлы обычно покупают в диапазоне 200-350Вт. Значит, стабилизатор нужно брать не менее 400Вт.
-Напряжение стабилизатора также выбирают по потребности котла. Для типовых моделей это обычно 160-270Вт.
Типы систем солнечного теплоснабжения
-Одноконтурные, для использования сезонно или в местностях, где нет отрицательных температур в течение всего года. Вода должна быть нежесткой и чистой.
-Двухконтурные, для круглогодичного использования, а также в местностях с жесткой и/или загрязненной механическими примесями водой.
Каждая из систем может иметь естественную и принудительную циркуляцию теплоносителя. Поэтому система теплоснабжения может быть:
-с пассивной циркуляцией
-с активной циркуляцией
При естественной циркуляции теплоносителя в системе (термосифонная система) горячий теплоноситель поднимается вверх, поэтому бак-накопитель должен располагаться выше коллектора. Если такое расположение невозможно или нецелесообразно, должна применяться система с активной циркуляцией теплоносителя.
Наиболее дешевой будет одноконтурная система термосифонного типа. Наиболее дорогой будет двухконтурная система с активной циркуляцией и одним или двумя теплообменниками.
Общие требования к системам солнечного теплоснабжения
1. Рекомендуется использовать солнечные коллекторы в системах, не требующих слива теплоносителя в зимний период. Теплоносителем в коллекторном контуре может быть химически очищенная вода или, при возможности замерзания, рекомендуется использовать антифризы на основе этилен- или пропиленгликоля, применяемые в системах отопления индивидуальных зданий и содержащих ингибиторы коррозии.
2. Для увеличения срока службы и сохранения высокой эффективности работы в течение всего периода эксплуатации солнечные коллекторы рекомендуется использовать в системах непрямого нагрева воды, т.е. первом замкнутом контуре двухконтурных систем, имеющих специальный промежуточный теплообменник для передачи тепла в накопительный бак-аккумулятор системы. Прямой нагрев воды в коллекторах не рекомендуется из-за ускорения внутренней коррозии и возможного засорения каналов поглощающей панели механическими взвесями и отложениями солей.
3. При использовании коллекторов в системах солнечного теплоснабжения они должны разрабатываться в соответствии с требованиями ВСН 52-86 «Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования.» (Госгражданстрой, М., 1988). Коллекторы, входящие в состав бытовых солнечных водонагревателей, монтируются в соответствии с руководством по эксплуатации этих установок.
4. В коллекторном контуре системы необходимо предусматривать установку мембранного расширительного бачка для компенсации увеличения объёма теплоносителя при нагреве и предохранительного клапана для предохранения коллектора от роста давления свыше рабочего.
5. Практически все солнечные системы работают в режиме аккумулирования тепла в накопительном баке, поскольку полезно используемое тепло поступает в систему (к коллекторам) только в дневное время, а система должна обеспечивать круглосуточную подачу горячей воды потребителю.
6. Солнечные коллекторы могут применяться как в термосифонных системах с естественной циркуляцией теплоносителя первого (коллекторного) контура, так и в системах с принудительной (насосной) циркуляцией теплоносителя.Особенностью систем является то, что в случае термосифонной системы нижняя точка бака-аккумулятора должна располагаться выше верхней точки коллектора и не далее 3-4 м от коллекторов, а при насосной циркуляции теплоносителя
расположение бака-аккумулятора может быть произвольным.
