А. Определение по EN215 ч.1

Регулирование трубопроводных систем и управление потоками теплоносителя в них осуществляют запорно-регулирующей арматурой, в том числе терморегуляторами, которые имеют отверстия переменного проходного сечения. От их размеров зависит гидравлическое сопротивление(давление) за ними.

Внутренний авторитет терморегулятора

Авторитеты терморегулятора

Технические данные терморегуляторов

Наличие вышеприведенных тестирований подтверждает высокую стабильность работы терморегуляторов на протяжении длительного периода эксплуатации с заданной точностью, без самовольного смещения температурной настройки и без ухудшения рабочих характеристик.

При технико-экономическом сравнении термостатических регуляторов для системы отопления рекомендуется провести анализ на соответствие их характеристик рекомендованным EN 215 ч.1 значениям, приведенным в табл. 3.

По результатам таблицы оценивают экономичность выбранного терморегулятора. При этом принимают энергозатраты на один градус превышения установленной температуры воздуха помещения равными 5...6% использованной теплоты за отопительный период.

Производитель терморегуляторов при необходимости предоставляет такие характеристики:

· минимальное значение температурной настройки;

o максимальное допустимое статическое давление;

o максимальный допустимый перепад давлений;

o номинальный расход G_N (номинальную пропускную способность А,.);

o для терморегуляторов с предварительной настройкой:

а) значения предварительной настройки и соответствующие им характеристические расходы (характеристические пропускные способности k_v);

б) допустимые значения расходов для каждой предварительной настройки;

• максимально допустимую температуру теплоносителя, если она ниже 120 °С;

• диаграмму потерь давления DР в зависимости от расхода G (рис. 18)

D P-f(G)

по меньшей мере для двух зон пропорциональности 1К и 2 К при промежуточном положении температурной настройки термостатической головки. Для терморегуляторов с предварительной настройкой эти зависимости должны быть указаны для каждой настройки. Кроме того, должна быть зависимость DР —f(G), характеризующая потери давления на терморегуляторе без учета потери давления в регулировочном сечении от расхода теплоносителя (при максимально поднятом положении конуса клапана). Она определяется измерением максимального расход; теплоносителя (для терморегуляторов без предварительной настройки — соответственно параметра k_vs; для терморегуляторов с предварительной настройкой — путем ограничения хода штока или ограничение при помощи дросселя — соответственно параметра k_vs., где i — значение настройки);

• применение защитного колпачка;

• значение внутреннего авторитета а_в регулируемого сечения при номинальном расходе или при характеристическом расходе для терморегуляторов с предварительной настройкой.

В стандартах и технической литературе по радиаторным терморегуляторам используются три понятия авторитета:

· а_в — (внутренний) авторитет терморегулятора, определяемый по EN215 ч.1;

· а — внешний авторитет терморегулятора (рекомендованный диапазон которого, соответственно польской технической литературе [14],-0,3...0,7);

· а* — общий авторитет терморегулятора, являющийся результатом умножения параметра а_в на а.

Сегодня все большее распространение приобретает метод гидравлического расчета с учетом лишь внешнего авторитета терморегулятора. Этот метод хотя и не имеет однозначного теоретического подхода, однако проверен практикой проектирования в западных и восточноевропейских странах и дает хорошие показатели энергосбережения. Базовые уравнения данного метода в тексте ограничены рамками.

Дальнейшие теоретические исследования автора дискуссионные. Они основаны на тех же базовых уравнениях, но определяют другие диапазоны авторитетов терморегуляторов и потому могут применяться после практического подтверждения. По мнению автора, они глубже раскрывают физический смысл гидравлических и тепловых явлений в системе отопления. Альтернативные уравнения в тексте далее указаны без рамок.

Ни одна методика гидравлического расчета с учетом авторитетов терморегулятора не является нормативной в Украине.

При малых проходных сечениях самые незначительные их изменения приводят к значительному возрастанию сопротивления, и наоборот, — при более открытых отверстиях сопротивление изменяется незначительно. Отсюда следует: закрывание термостатического клапана из максимально открытого положения сначала имеет незначительное влияние; закрывание больше чем на половину — становится влиятельней; в конце концов, при закрывании более чем на 2/3 — незначительные изменения положения конуса клапана вызывают значительное изменение сопротивления и соответствующее изменение количественного регулирования теплоносителя, который поступает в отопительный прибор. Эта зависимость всегда используется проектировщиками peгулирующих и управляющих гидравлических устройств, а также эксплуатационниками при манипулировании запорно-регулирующей арматурой. Относительно терморегуляторов она определяется понятием внутреннего авторитета, которое с конструктивной точки зрения характеризует степень (меру) открытия проходного отверстия.

Внутренний авторитет терморегулятора а_в — отношение потерь давления, вызванных изначальным (конструктивным) перекрытием конусом клапана проходного сечения отверстия (щели между седлом к конусом клапана при его промежуточном положении), которые характеризуются разностью D Р₁ - D Р₂-, (см. рис. 18), к потерям давления D Р₁ на термостатическом клапане

где DР₁, - общие потери давления на терморегуляторе, кПа; производители принимают равными 10 кПа в соответствии с европейской методикой тестирования EN2154.1;
D Р₂ - потери давления при номинальном расходе G_N на терморегуляторе без потерь давления в регулируемой отверстии (при максимально открытом клапане).

Значение внутреннего авторитета в соответствии с EN 215 ч.1 определяют по формуле (3), при этом диапазон значений не регламентируют.

Данный параметр в явном виде существующих европейских методик гидравлического расчета не применяют. Поэтому в технических характеристиках терморегуляторов его преимущественно не предоставляют. В особенности это касается терморегуляторов с предварительное настройкой для двухтрубных систем отопления.

Б. Трактовка внутреннего авторитета, предложенная автором

По мнению автора, неиспользование внутреннего авторитета в европейских методиках существенно упрощает расчет, но может иметь место лишь при принципиально одинаковых конструктивных различных различными производителями настроек терморегуляторов для двухтрубных систем отопления, что в действительности не так. Поэто­му в дальнейшем внутренний авторитет терморегуляторов рассмотрен более подробно.

Зависимость (3), с учетом уравнения (2), принимает вид:

Из приведенного уравнения следует, что при начальном (заводском) размещении конуса клапана в положении, которое распределяет регулируемые 100% (характеризуемые параметром k_vs) потока в пропорции —

70% (характеризуемые параметром k_v) на закрывание клапана и 30% (характеризуемые разностью k_vs - k_v) на открывание (см. рис. 19), внутренний авторитет будет составлять а_а=0,5. Из уравнения (3) это означает, что из общих потерь давления DР₁ на терморегуляторе 50% теряется за счес отдаления конуса клапана от максимально открытого положения, характеризуемого разностью D Р₁ - D Р₂ а остаток 50% (D Р₂) — на конструктивных внутренних особенностях прохода через термостатический клапан. Таким образом, изначально конус клапана находится в определенном промежуточном положении между позициями «полностью открыто» и «закрыто».

Распределение потоков в пропорции примерно 50% на 50% достижимо при авторитете а_а = 0,7, являющемся рекомендованным верхним пределом. При высших значениях работа терморегулятора не в полной мере отвечает его основному назначению с гидравлической точки зрения - пропорциональному перекрытию поступления теплоносителя к отопительному прибору. В таком случае терморегулятор в большей мере начинает управлять потоком при открывании, чем при закрывании. Приближение значений авторитета к единице ведет к возрастанию потерь давления на терморегуляторе; возникновению вероятности шумообразования, поскольку конус клапана находится очень близко к седлу и регулирование происходит при больших скоростях теплоносителя в регулируемом сечении; возрастанию вероятности кавитации и гидравлических ударов и, как следствие, — разрушению клапана; к выходу из зоны пропорционального регулирования и сведению его работы к регулированию пропусками — положению «открыто» или «закрыто»; увеличению погрешности регулирования; увеличению скорости в трубопроводах выше границы шумообразования при открывании терморегулятора. Таким образом, при выборе терморегулятора необходимо, чтобы выполнялась зависимость k_vs £ 2k_v.

Распределение потоков в пропорции примерно 80% на закрывании 20% на открывание возможно при авторитете а_в= 0,3. При меньших значениях работа терморегулятора сводится только к закрыванию, при чем не совсем эффективному. Конус клапана находится очень близко ] позиции «полностью открыто», то есть начинается регулировании отверстия из неэффективной зоны и нарушается пропорциональность регулирования.

Рис. 19. Влияние внутреннего авторитета терморегулятора для

Дата добавления: 2014-01-04