La pratica mostra che durante una parte significativa della stagione di riscaldamento, la capacità di un certo numero di caldaie per il riscaldamento viene utilizzata non più del 50% e durante il periodo di non riscaldamento - non più del 20-25% (carico ACS) . Il carico irregolare e spesso basso del locale caldaia richiede un'ampia gamma di regolazione della potenza termica sia delle singole caldaie che del locale caldaia nel suo insieme, il che non è sempre possibile senza ridurre l'efficienza degli impianti di caldaia, ad es. diminuzione dell'efficienza e, di conseguenza, aumento consumo specifico carburante.

Una delle opzioni progettate per risolvere questo problema è un sistema di collegamento in cascata per piccole caldaie da riscaldamento (foto 1). Le caldaie sono collegate tramite il termovettore ad un unico impianto di riscaldamento con controllo del programma. Di conseguenza, diventa possibile una regolazione regolare e quasi continua della potenza del locale caldaia. Ad esempio, quando si installa una cascata di 12 caldaie a gas con una potenza termica unitaria di 90 kW, la potenza totale del locale caldaia sarà di 1080 kW e il minimo - 36 kW, ad es. 3,3% del suo massimo (tenendo conto della regolazione della potenza di ciascuna caldaia dal 40 al 100%). Questo sistema consente di garantire il funzionamento efficiente del locale caldaia con la potenza richiesta a causa di connessione seriale/ spegnimento delle caldaie e tenendo conto del carico di ciascuna caldaia a valore ottimale efficienza. È anche possibile installare più cascate in un locale caldaia.

Software di sistema controllo automaticoè compilato in modo tale che la sequenza di accensione delle caldaie cambi giornalmente. Pertanto, se oggi la caldaia è la prima ad avviarsi, il giorno successivo diventa l'ultima della linea e il suo avviamento avverrà solo se la caldaia deve funzionare a pieno regime. A causa di ciò, si ottiene un'usura più uniforme dell'attrezzatura principale del locale caldaia. Il guasto di una delle caldaie non ha quasi alcun effetto sulla fornitura del carico richiesto (ad eccezione del picco), il che aumenta l'affidabilità della fornitura di calore. Ciò implica la possibilità di ridurre i costi di capitale nella costruzione di un locale caldaia a cascata grazie alla riserva minima di potenza termica (dovuta all'uso di caldaie a bassa capacità). Cioè, in relazione alla variante del locale caldaia a cascata sopra considerato, composto da 12 caldaie da 90 kW, potrebbe non essere necessaria l'installazione di una caldaia aggiuntiva o sarà necessaria una sola caldaia con una potenza di 90 kW.

La leggerezza, la facilità di consegna delle caldaie al sito di installazione e la facilità di disposizione determinano il loro utilizzo nella costruzione di caldaie da tetto. Inoltre non causa particolari problemi. capacità installata locale caldaia già dopo l'inizio del suo funzionamento grazie all'interfaccia utilizzata: tecnicamente, il collegamento del sistema di controllo della nuova caldaia alla rete generale è il più possibile semplificato, non è richiesta la sua configurazione aggiuntiva, perché tutti i dati sono già memorizzati nella memoria di una delle caldaie selezionate come master.

Un esempio progetto completato basato sul sistema a cascata è un locale caldaia costruito sul tetto di un centro commerciale nella città di Magnitogorsk, nella regione di Chelyabinsk (foto 1-3). Il locale caldaia gestisce quattro cascate, ciascuna delle quali dispone di 12 caldaie con una capacità unitaria di 90 kW. Di conseguenza, il totale Energia termica caldaia ammontava a 4,32 MW. La gamma di controllo automatico della potenza va da 36 kW a 4,32 MW. Ogni caldaia è dotata di un sistema di scarico fumi individuale.

Il progetto è stato implementato nel 2008 e, secondo il feedback dell'organizzazione di servizio, non si sono verificati problemi durante il funzionamento. Il costo della produzione di calore durante questo periodo variava da 290 a 580 rubli / Gcal in base all'aumento dei costi gas naturale. Per la costruzione del locale caldaia sono stati spesi circa 5 milioni di rubli e il periodo di ammortamento è stato di circa due anni.

Un altro progetto interessante che implementa il principio della cogenerazione, che utilizzava un sistema a cascata, è stato un mini-cogeneratore presso un'impresa per la produzione di mobili in metallo a Perm. Come attrezzatura principale sono state utilizzate due unità a microturbina con unità di recupero totale del calore. energia elettrica 130 kW e termica - 240 kW. Tenendo conto della necessità di fornire un carico di riscaldamento aggiuntivo orario invernale presso il mini-CHP è stata installata una cascata di 8 caldaie a gas con una potenza termica unitaria di 45 kW. Il sistema di controllo automatico del locale caldaia in cascata consente di rispondere istantaneamente alle variazioni del volume di calore utilizzato dopo le microturbine. Il vettore energetico per il mini-CHP nella prima fase del progetto è gas liquefatto. A questo momento sono in corso le ricerche per organizzare l'approvvigionamento del gas con il gas naturale di rete, che diventerà il combustibile principale, e il gas liquefatto sostituirà il combustibile di riserva.

Questa configurazione di mini-CHP con caldaie di punta copre il 50% del fabbisogno elettrico dell'azienda e il 100% del fabbisogno termico. Quando il gas naturale viene utilizzato come combustibile, il costo dell'energia elettrica sarà di 1,3-1,78 rubli/kWh e il riscaldamento di 350-495 rubli/Gcal (ad aprile 2011).

Preparato dai redattori della rivista NT sulla base di materiali provenienti da Internet

A. Boyko

L'uso di più caldaie a gas per un sistema di riscaldamento è una soluzione abbastanza popolare tra le organizzazioni di installazione e progettazione. Considerare le questioni pratiche relative all'installazione e all'uso di tali installazioni in cascata

La decisione di utilizzare più caldaie a gas (due o più) per un impianto di riscaldamento è giustificata con un carico termico di 40 kW o più. Può trattarsi di un'ampia area riscaldata o della presenza di carichi termici sotto forma di piscine, garage, bagni, serre, ecc.

L'utilizzo di più caldaie per un impianto di riscaldamento presenta numerosi vantaggi rispetto ad una caldaia che ha la stessa capacità totale. In primo luogo, diverse piccole caldaie di dimensioni e peso inferiori sono molto più facili ed economiche da consegnare al locale caldaia e da installare lì invece di una caldaia grande e pesante. Questo momento diventa particolarmente rilevante quando si installano caldaie a cascata da tetto o seminterrato.

Inoltre, l'affidabilità del sistema è notevolmente migliorata. Se una delle caldaie è costretta a fermarsi, il sistema continuerà a funzionare, prevedendo, secondo almeno, 50% di potenza (quando si installano due caldaie).

Tra gli altri fattori a favore di un'installazione in cascata vi è la facilità di manutenzione taglia più piccola ogni caldaia (la manutenzione di ogni caldaia può essere effettuata senza fermare l'intero impianto); aumento della risorsa totale di caldaie (in autunno e tempo di primaveraè possibile far funzionare solo una parte delle caldaie spegnendo l'altra parte manualmente o utilizzando l'automazione in cascata).

Inoltre, se in futuro si rendesse necessario sostituire una parte, è noto che parti per caldaie meno potenza più conveniente ed economico grazie alla maggiore produzione in serie.

Controllo caldaia in cascata

Molto spesso, per semplificare gli schemi quando si condividono le caldaie, non viene fornita l'automazione in cascata e la temperatura di uscita richiesta viene impostata su ciascuna caldaia. Ma, se lo si desidera, è possibile utilizzare blocchi di controllo in cascata collegati a contatti progettati per la connessione individuale termostati ambiente.

Il collegamento di caldaie in cascata utilizzando un'unità di controllo in cascata è soluzione completa e ha una maggiore efficienza. Questo blocco assicura il funzionamento alternato di tutte le caldaie e garantisce per ogni generatore di calore lo stesso numero ore di lavoro. L'unità ottimizza il funzionamento del sistema e garantisce solo quello importo richiesto generatori di calore, a seconda della potenza richiesta.

Quando si lavora con bruciatori modulanti, la centralina di cascata, oltre al principio sopra descritto, cerca di garantire che le caldaie funzionino in modalità potenza parziale (in modalità modulazione). Il più efficace è l'uso di un'unità di controllo in cascata insieme a caldaie a condensazione. In questo caso la potenza erogata dalle caldaie è la più coerente con la potenza assorbita. Ad esempio, quando si utilizzano tre caldaie murali della serie LUNA Duo-tec MP con una potenza di 100 kW (BAXI (Italia)), la potenza che viene rilasciata varia senza problemi da 30 a 300 kW a seconda delle esigenze dell'impianto . Ciò significa che il rapporto di regolazione del funzionamento di un tale sistema sarà 1:10. schema elettrico un tale sistema è mostrato in Fig.

Riso. Schema di un impianto di riscaldamento con una cascata di caldaie Luna Duo-Tec MP, un circuito ad alta temperatura, due circuiti a bassa temperatura e una caldaia ACS:
QAC 34 - sensore di temperatura esterna; AVS 75 - modulo espansione esterno programmabile; AGU 2.550 - modulo espansione interno; OCI 345 - scheda di interfaccia per il collegamento di altri regolatori tramite bus LPB; QAD 36 - sensore di temperatura a pinza; QAZ 36 - sensore di temperatura dell'acqua nel serbatoio ACS; QAA 55 - sensore di temperatura ambiente; QAA 75 - regolatore climatico telecomando; MV - valvola miscelatrice; RT - termostato meccanico ambiente

Condensazione

Caldaie a condensazione grazie a basso consumo i combustibili sono attualmente i più installazioni economiche che consumano gas. In quanto parte di un sistema a cascata, rappresentano una nuova alternativa ai sistemi di riscaldamento industriale.

L'utilizzo di caldaie a condensazione con potenza da 45 a 150 kW in cascata permette di: fornire più potenza in spazi ristretti; facilitare l'installazione di caldaie da tetto grazie alle dimensioni ridotte peso specifico apparecchiature (per unità di potenza). Inoltre, la tecnologia a condensazione garantisce vibrazioni e rumorosità inferiori rispetto alle tradizionali caldaie a tiraggio forzato, e la presenza di un ventilatore incorporato consente l'utilizzo di camini di piccolo diametro (si può fare a meno di camini grandi e costosi).

Il rispetto dell'ambiente delle caldaie a condensazione, ovvero il contenuto molto basso di CO e NO x rispetto ad altre caldaie su tipi tradizionali carburante consente l'uso di tali sistemi in principali città e aree protette. Tra gli svantaggi della tecnologia a condensazione c'è il costo elevato (che però viene compensato breve termine recupero dovuto all'aumento delle tariffe gas), la necessità di organizzare l'eliminazione e la neutralizzazione delle condense.

Dati gli errori che si verificano spesso durante l'installazione e la manutenzione delle caldaie, è possibile determinare le principali raccomandazioni al riguardo.

In particolare, va notato che quando più caldaie lavorano insieme per un impianto di riscaldamento a portata d'acqua variabile (più zone di riscaldamento controllate separatamente), si consiglia di utilizzare un separatore idraulico (“freccia idraulica”).

Inoltre, quando si utilizza la caldaia per riscaldare una piccola area (inferiore a 100 m2), si consiglia vivamente di utilizzare un termostato ambiente insieme alla caldaia (per ridurre il numero di accensioni/spegnimenti della caldaia). Si consiglia inoltre di eseguire un'impostazione separata della potenza del circuito di riscaldamento.

In caso contrario, le raccomandazioni per l'installazione di caldaie a cascata non differiscono dalle raccomandazioni per l'installazione di altre caldaie. Quindi, prima di collegare il generatore di calore all'impianto di riscaldamento, è necessario lavare a fondo tutte le tubazioni della caldaia e dell'impianto di riscaldamento per rimuovere eventuali particelle estranee. Si consiglia vivamente di installare un filtro sul tubo di ritorno dell'impianto di riscaldamento e rubinetti sulle tubazioni di mandata e ritorno dell'impianto di riscaldamento.

Il collegamento in cascata delle caldaie per riscaldamento è una soluzione tecnica efficace che migliora la qualità del controllo del sistema e riduce il consumo di carburante. Il collegamento delle caldaie in cascata fornisce una serie vantaggi significativi nel funzionamento di impianti di riscaldamento e acqua calda di medie e grandi dimensioni. Il materiale dell'articolo considera i principi di funzionamento e costruzione della cascata, descrive le caratteristiche di questa soluzione termica.

Un'analisi del funzionamento delle apparecchiature della caldaia mostra che nell'80% delle volte i generatori di calore funzionano a una potenza non superiore alla capacità nominale del 50%. Cioè, la potenza termica viene assorbita durante la stagione di riscaldamento di circa il 30 - 35%. Ciò è dovuto al cambiamento di temperatura ambiente, modificando la modalità di consumo di acqua calda e così via.

La potenza delle caldaie è sempre calcolata al massimo, per coprire il fabbisogno termico totale. Ogni caldaia ha un valore minimo di potenza termica nel suo funzionamento, che va dal 25 al 40% della capacità nominale.

Quando il consumo di calore diminuisce, la caldaia produrrà calore in questo intervallo. Questa quantità non è sempre richiesta: il carburante in eccesso verrà bruciato proprio così.

La soluzione a questo problema era caldaia in cascata. Nella cascata sono installati diversi generatori di calore: ciò consente di modificare qualitativamente il controllo della potenza, renderlo a gradini o regolare. La regolazione regolare consente di produrre esattamente la quantità di calore richiesta.

Questa proprietà della cascata aumenta la flessibilità del sistema. Nel caso di installazione di un unico potente generatore di calore, non è possibile raggiungere tale flessibilità.

Le cascate molto spesso combinano gas e. Inoltre, per l'integrazione dell'automazione, le caldaie devono essere della stessa marca (produttore). Collegamento caldaia diversi produttori possibile, ma ciò richiede l'uso di nodi aggiuntivi, schemi di controllo e automazione.

Diagramma a cascata della caldaia

La connessione in cascata è un'applicazione classica di un'intestazione a bassa perdita. Le caldaie del circuito primario sono collegate in parallelo ai collettori di andata e ritorno. I collettori, a loro volta, sono collegati a una freccia idraulica.

Per ogni caldaia di mandata è inoltre installata una valvola di non ritorno (se non presente). La valvola impedisce il flusso del liquido di raffreddamento attraverso la caldaia inattiva e la perdita di calore sul suo scambiatore di calore.

Installato sul tubo di ritorno della caldaia filtro proteggere la caldaia dalla contaminazione. Ogni caldaia è spenta valvole di intercettazione con attacco pieghevole. Ciò consente di rimuovere la caldaia per la riparazione e la manutenzione senza arrestare l'impianto.

Il gruppo collettore delle caldaie è dotato di un gruppo di sicurezza - una sicurezza valvola di sfogo, sfogo aria automatico e termometro. L'installazione del gruppo è obbligatoria, anche se sono presenti gruppi di sicurezza incorporati nella caldaia.

Un elemento obbligatorio del sistema è (expansomat). Può essere collegato sia al circuito della caldaia che al circuito dell'utenza. Viene calcolato sul volume totale del liquido di raffreddamento nel sistema.

La scelta dei collettori per caldaie si basa sul fatto che la loro area di flusso non deve essere inferiore alla sezione trasversale totale delle tubazioni di alimentazione delle caldaie in cascata. L'interruttore idraulico deve inoltre avere un diametro dei tubi di collegamento non inferiore al diametro dei collettori.

Controllo in cascata della caldaia

Il funzionamento del circuito primario è controllato nei seguenti modi:

1. Controllo manuale del funzionamento di ogni singola caldaia;
2. Controllo dei gradini tramite interruttori in cascata;
3. Regolazione regolare tramite l'unità di controllo in cascata (BKU).

Il controllo manuale viene effettuato impostando i parametri di funzionamento di ciascuna caldaia, in primis la temperatura. Questa opzione di regolazione richiede la presenza costante di una persona.

Il controllo del passo viene eseguito utilizzando interruttori in cascata. Controllano il sistema come un insieme di gradini di potenza, si accendono (spengono) quando il carico cambia caldaie separate cascata.

La più efficace è una regolazione regolare con l'aiuto di BCU. In questo caso si ottiene il gradino minimo di variazione della potenza. Le caldaie devono essere dotate di bruciatori modulanti. Le centraline in cascata possono essere integrate con sensori di temperatura ambiente e sistemi di automazione climatizzati.

Estrazione fumi di una cascata di caldaie

La rimozione dei fumi del sistema dipende dal tipo di caldaie a gas ed è implementata con i seguenti metodi:

1. Camini coassiali separati;
2. Camini separati di caldaie turbo;
3. Gruppo scarico fumi con serrande fumi inverse;
4. Rimozione naturale del fumo - di gruppo o individuale.

Con la rimozione dei fumi di gruppo, non più di 4 caldaie sono collegate a un camino comune. Con scarico fumi collettivo coassiale, ogni caldaia è dotata di una valvola antifumo. Impedisce la penetrazione del fumo nell'ambiente quando il generatore di calore è inattivo.

I camini sono costruiti con una pendenza dal 5 al 10% verso le caldaie. Quando si costruisce un sistema di scarico fumi per caldaie con camera di combustione aperta, è necessario effettuare un calcolo aerodinamico del camino comune per garantire il tiraggio necessario.

Vantaggi e svantaggi della cascata

I principali vantaggi delle caldaie a cascata sono:

1. Affidabilità del sistema - la disponibilità costante di una riserva;
2. Flessibilità della regolamentazione - risparmio di carburante;
3. Aumento della durata delle caldaie: implementazione di una modalità di funzionamento "risparmio";
4. Possibilità pronta riparazione e prevenzione di ogni singolo gruppo caldaia;
5. Condizioni di installazione facilitate: durante la costruzione di caldaie da tetto, la loro consegna al sito è facilitata.

La cascata presenta anche i seguenti svantaggi:

1. Aumento generale del costo delle apparecchiature;
2. Per accogliere la cascata è necessaria una camera più spaziosa.

L'aumento del costo del sistema dovuto al risparmio di carburante si ripaga da solo. Il collegamento in cascata delle caldaie è vantaggioso sia dal punto di vista tecnico che economico. Palazzina indipendente la cascata è quasi impossibile: è necessario attirare specialisti per l'installazione e la regolazione dell'automazione, il calcolo dei percorsi del fumo e così via.

Non è un segreto che la fornitura centralizzata di calore agli impianti esistenti e di nuova costruzione sta diventando ogni anno sempre più problematica. La mancanza della possibilità di una contabilizzazione oggettiva, le grandi perdite di calore durante il trasporto, la soggettività nella determinazione del costo, la natura monopolistica delle attività dei fornitori di calore, l'impossibilità di aumentare la capacità esistente e quindi il divieto di collegare ulteriori consumatori - questi sono solo alcuni dei problemi per i quali i pareri degli specialisti si rivolgono al lato riscaldamento e acqua calda autonomi. A questo proposito, in l'anno scorso nel nostro paese stanno diventando sempre più popolari le caldaie a blocchi, modulari o a cascata, così come si sta sviluppando il riscaldamento degli appartamenti.

Considera entrambe le opzioni

Riscaldamento dell'appartamento

Nella nostra città, invece, è in fase di sviluppo il riscaldamento autonomo degli appartamenti. Negli anni di attività è stata accumulata sufficiente esperienza nella progettazione, installazione e manutenzione di termoblocchi installati nell'appartamento. Decine di migliaia di termoblocchi THERM (Repubblica Ceca) operano in appartamenti e cottage a Mosca, Leningrado, Kursk, Tyumen, Sverdlovsk, Bashkiria e molte altre regioni della Russia. 19 anni di utilizzo di caldaie a gas murali del marchio THERM 20, 28 TCX, 23, 28, 32 TCL come fonte di calore e acqua calda in edifici multi-appartamento e cottage in costruzione in Russia hanno mostrato i principali punti positivi: Di solito in ogni casa di nuova costruzione c'è una stanza per il presidente dell'HOA o un altro funzionario.

Se in questa stanza è installato un blocco termico ad alta potenza(es. THERM DUO 50 FT - 45 kW) risolverà il problema del riscaldamento di scale, scantinati e altri locali pubblici. Pertanto, la maggior parte dei problemi del riscaldamento autonomo degli appartamenti viene risolta. La cosa principale da ricordare è la persona che vivrà in questo appartamento e gestirà il blocco termico. Dopotutto, molto probabilmente sarà un utente tecnicamente inesperto ad essere inorridito se la caldaia si spegne nella stagione invernale. Pertanto, la preferenza dovrebbe essere data ad apparecchiature con tutti i gradi di protezione umana e allo stesso tempo il più semplice possibile da usare. E' obbligatoria la presenza dell'autodiagnostica della caldaia. È obbligatorio disporre di un'organizzazione di assistenza altamente qualificata con un magazzino di pezzi di ricambio e un permesso per lavorare con questa attrezzatura dal produttore. Certo, in questa situazione noi stiamo parlando sulle abitazioni di nuova costruzione.

Cosa fare, come ottimizzare i costi del consumatore finale (residenti) in abitazioni da tempo allacciate alle reti di riscaldamento e acqua calda?! Sappiamo tutti che dopo aver installato contatori di acqua calda e fornitura di acqua fredda (CWS), i nostri costi sono notevolmente ridotti, perché. iniziamo a pagare l'acqua effettivamente consumata, e non la media (?!) Metri cubi da una persona. Questo è esattamente ciò che accade dopo l'installazione dei singoli contatori di calore.

Il massimo risparmio può essere ottenuto solo installando unità di misura sulle tubazioni che entrano nell'appartamento. E anche in questo caso, non ti verrà mai detto da quale calcolo si forma il costo del pagamento di 1 m2 per il riscaldamento. Allo stesso tempo, la crescita del pagamento per unità di consumo crescerà inevitabilmente ogni anno, perché. la riparazione delle reti di trasporto (rete di riscaldamento) a causa della loro usura diventa sempre più probabile e più costosa. Ad oggi, nella regione di Sverdlovsk sono stati creati precedenti per il rifiuto degli inquilini condomini(HOA) dall'uso riscaldamento centralizzato, acqua calda sanitaria e il passaggio a un singolo sistema.

In questo caso, ci sono due opzioni:

• Il primo è l'installazione di un locale caldaia autonomo utilizzando gli impianti di riscaldamento e acqua calda esistenti in casa.
• Il secondo è l'installazione di caldaie in ogni appartamento.

Non c'è dubbio che la seconda opzione è la più comoda ed economica (durante il funzionamento) per l'utente finale. Quando si sceglie una caldaia, è necessario prestare attenzione alla presenza di un affidabile servizio di supporto e ottimizzare i costi di acquisto con la qualità delle apparecchiature. Per non essere infondato, citerò alcune cifre del rapporto del capo dell'amministrazione della città di Kushva NIKITINA Galina Dmitrievna, in una riunione tavola rotonda Servizi abitativi e comunali a Ekaterinburg e nella regione di Sverdlovsk, che si sono svolti il ​​4 giugno di quest'anno. A Kushva, dopo l'installazione delle singole caldaie nei condomini, i costi del riscaldamento e dell'acqua calda sono diminuiti, in media, per le famiglie di 2-3 persone (1-2 stanze mq) - di 1.800 rubli al mese e per le famiglie di 4 persone -5 persone (3-4 stanze) - 2.600 rubli al mese.

Anche sulla base di queste cifre, il pieno recupero dei costi per il passaggio a sistema individuale riscaldamento e acqua calda saranno da 2 a 3 anni.

Caldaie a cascata

Uno dei primi al mondo, gli specialisti dell'azienda ceca "Thermona" 13 anni fa ebbero l'idea di creare caldaie a cascata con una capacità da 8 a 1440 kW basate su caldaie a gas a parete. Una cascata basata sulle caldaie THERM è un collegamento seriale di più caldaie (fino a 16 unità) in un unico impianto di riscaldamento con controllo del programma. Nell'organizzazione del locale caldaia vengono utilizzate caldaie murali a circuito singolo con una capacità di 20, 28, 45 e 90 kW. È possibile assemblare in cascata da 2 a 16 unità, a seconda della potenza richiesta.

Tutte le caldaie sono moderne, tecnicamente avanzate apparecchi a gas con un'efficienza fino al 94%, con una vita utile di almeno 15-20 anni. La pratica lo ha confermato stagione di riscaldamento circa l'80% del periodo di lavoro, la capacità del locale caldaia viene utilizzata per non più del 50%. Il sistema a cascata garantisce senza problemi il funzionamento del locale caldaia alla capacità richiesta (in un'ampia gamma) indipendentemente dal periodo dell'anno grazie al collegamento in serie di più caldaie "piccole" una dopo l'altra.

Quindi, in bassa stagione e in condizioni inverni caldi il locale caldaia in cascata può funzionare a lungo a basse temperature del liquido di raffreddamento, il che riduce il costo dell'irraggiamento termico e i periodi di standby del sistema. Allo stesso tempo, le condizioni di temperatura dell'oggetto migliorano, ad es. comodità dell'utente. Nel locale caldaia di 16 caldaie possono essere collegate 15 caldaie da 200 a 1000 litri ciascuna e soddisfano così qualsiasi esigenza di fornitura di acqua calda. L'automazione della caldaia privilegia la preparazione dell'acqua calda e, se non è necessaria la sua preparazione, la caldaia passa a funzionare nell'impianto di riscaldamento insieme ad altre caldaie. I vantaggi delle caldaie a cascata, senza dubbio, includono la possibilità di scegliere una varietà di opzioni per il locale caldaia: posizione e posizionamento.

Puoi installare un locale caldaia quasi ovunque: nel seminterrato o spazio sottotetto, in un ampliamento appositamente realizzato senza l'installazione di un solo camino. Giusta scelta una fonte di calore aiuterà a risparmiare un sacco di soldi mantenendo il comfort richiesto. Quando si confrontano le prestazioni economiche degli edifici residenziali e di altre strutture in funzione prima e dopo l'installazione dei sistemi a cascata Therm, gli utenti ottengono spesso incredibili risparmi energetici fino al 40% all'anno, quindi il ritorno sull'investimento è molto rapido ed evidente!

I principali vantaggi delle caldaie a cascata basate sulle caldaie THERM sono:

1. investimento redditizio;
2. funzionamento economico grazie a un'ampia gamma di modulazione della potenza regolare (soglia minima dal 20% per l'installazione di 2 caldaie e dal 3% per 16 caldaie);
3. completa automazione della gestione;
4. regolazione dipendente dalle condizioni meteorologiche;
5. telecontrollo e gestione del locale caldaia tramite programmatore o PC;
6. non c'è bisogno di mantenere i dipendenti a tempo pieno nel locale caldaia;
7. elevata affidabilità operativa grazie al funzionamento di più caldaie in un sistema;
8. vita utile prolungata delle apparecchiature della caldaia;
9. semplicità e chiarezza della soluzione tecnica;
10. facilità di installazione e messa in servizio;
11. controllo semplice e chiaro;
12. piccola area dei locali occupati;
13. utilizzo del pavimento per altri componenti del locale caldaia;
14. comodo collegamento di serbatoi esterni per la preparazione dell'acqua calda sanitaria;
15. la possibilità di installare un locale caldaia ad alta potenza senza installare un costoso camino;
16. rispetto per l'ambiente.

Indubbiamente, la possibilità e il costo del passaggio al riscaldamento dell'appartamento dovrebbero essere valutati dagli specialisti competenti, ma devi essere d'accordo: il gioco vale la candela! Con l'impossibilità tecnica di questa opzione, rimane sempre la prima: l'installazione di un locale caldaia autonomo a casa. E in questo caso, gli inquilini non pagheranno più della perdita di calore durante il trasporto, ma il calcolo del costo per unità di calore consumata (in base al consumo di gas, acqua fredda per la fornitura di acqua calda ed elettricità mediante apparecchiature di caldaie) diventeranno trasparenti e comprensibili. Non è un segreto per nessuno che in bassa stagione il locale caldaia venga caricato al 10 - 20% della capacità installata e, quindi, l'attrezzatura installata deve soddisfare questi requisiti.

Altrimenti, ci troveremo di fronte a un'irragionevole spesa eccessiva del vettore energetico (gas), la cui parte del leone sarà spesa non per le richieste minime dell'utente finale, ma per il riscaldamento eccessivo del liquido di raffreddamento nel "corpo" della caldaia e colonne montanti dell'impianto di riscaldamento. Tuttavia, il grande vantaggio delle caldaie a cascata rispetto al riscaldamento degli appartamenti è la presenza di sistemi di fornitura di calore ridondanti e la concentrazione di complessi apparecchiature a gas che richiedono assistenza da parte di professionisti qualificati, in un unico luogo.

L'elevata efficienza energetica delle moderne caldaie a cascata è dovuta alla modalità di funzionamento flessibile, in cui viene consumata esattamente la stessa quantità di carburante necessaria per il riscaldamento e l'acqua calda. Grazie a sistema automatizzato controllo in cascata e automazione dipendente dal clima (oggi sono offerti dalla maggior parte dei produttori di apparecchiature per caldaie), le caldaie in cascata consentono un'ampia gamma di modulazione della potenza e riducono il carico su ciascuna delle caldaie, aumentando così la durata del loro lavoro.

A Nei locali caldaie a cascata, il liquido di raffreddamento viene riscaldato da diverse caldaie a pavimento oa parete collegate in serie. A seconda del carico termico, queste caldaie possono funzionare insieme o alternativamente. I vantaggi dei sistemi in cascata dovrebbero, in primo luogo, includere la possibilità di variazione flessibile della potenza. Quindi, ad esempio, un locale caldaia a cascata basato su tre caldaie con bruciatori a due stadi può funzionare a sei diversi livelli di potenza. Ciò consente di regolare con maggiore precisione le prestazioni termiche del sistema in base alle variazioni di carico giornaliere, stagionali e di altro tipo e di fornire calore all'oggetto in modo più efficiente. In secondo luogo, le caldaie a cascata sono caratterizzate da un'elevata affidabilità: se una caldaia si guasta o quando vengono eseguite le procedure preventive di routine, la caldaia può essere spenta per la sostituzione o la pulizia senza arrestare l'intero sistema. Durante la stagione invernale, il funzionamento ininterrotto del sistema ne eviterà il congelamento. In terzo luogo, quando le caldaie vengono accese a turno, quando il locale caldaia funziona con un carico termico incompleto, la risorsa totale delle caldaie aumenta, poiché il controller che controlla il funzionamento della cascata accende le caldaie in una sequenza tale che il loro la risorsa è sviluppata in modo uniforme. Altri vantaggi delle caldaie a cascata includono i vantaggi in termini di peso e dimensioni delle unità utilizzate: parti e blocchi di caldaie di potenza inferiore, di norma, sono di dimensioni inferiori e di peso inferiore, è molto più facile sostituirli in caso di malfunzionamento (inoltre, sono più economici a causa della maggiore produzione di massa). Gli svantaggi dei sistemi a cascata includono i costi associati all'acquisizione equipaggiamento aggiuntivo(regolatore di cascata, valvole di intercettazione e ritegno, pompe di circolazione, collettore gas, tubi aggiuntivi per tubazioni e un camino comune, ecc.), nonché i costi associati all'installazione di più caldaie e all'installazione di sistemi idraulici e di canna fumaria più complessi. Ma a causa del fatto che molti produttori offrono soluzioni standard per la realizzazione di caldaie a cascata (moduli idraulici, sistemi di camini, e per l'installazione di caldaie murali - spesso telai con tubazioni completamente finite), l'installazione e la messa in servizio oggi non creano grandi difficoltà.

Il dispositivo di un locale caldaia a cascata e dei suoi componenti

Il numero, il tipo e la potenza delle caldaie da utilizzare in ogni particolare cascata devono essere determinati tenendo conto del consumo di calore dell'impianto a seconda del periodo dell'anno e della giornata. In alcuni casi, è necessario tenere conto di altri fattori che possono portare a un cambiamento nella modalità di consumo di calore. È inoltre necessario tenere conto delle dimensioni del locale in cui sarà ubicato il locale caldaia e delle capacità finanziarie del cliente.

Oggi l'assortimento di tutti i principali produttori di apparecchiature per caldaie comprende diverse serie di caldaie che possono essere combinate in cascata. Le caldaie murali a gas e a condensazione, che tradizionalmente occupavano la nicchia del riscaldamento domestico, possono oggi essere utilizzate per il riscaldamento di impianti industriali: sono in commercio unità murali con una capacità di cento e più kilowatt, che consentono di formare locali caldaie megawatt sulla loro base. Di norma, i sistemi in cascata sono costituiti da due, tre o quattro caldaie controllate da un unico controller in cascata, ma ci sono locali caldaie in cui operano 8 o 16 unità. Quindi una serie di caldaie murali a condensazione Rendamax R40 (6 modelli con potenza nominale da 45 a 150 kW, Fig. 1) con a cascata otto unità consentono di creare unità in cascata con una capacità fino a 1080 kW. Le caldaie sono dotate di uno scambiatore di calore a due tubi in di acciaio inossidabile con spirale incorporata per prevenire le incrostazioni murali e bruciatore con modulazione elettronica continua regolare della fiamma. L'efficienza media annua delle caldaie raggiunge il 106,2%, il massimo pressione di esercizio- 8 bar, Temperatura massima- 90°C. Le caldaie che funzionano in cascata sono solitamente disposte in fila o installate "dorso a dorso".

Ogni caldaia inclusa in cascata deve essere dotata di valvole separate per le linee di mandata e ritorno, un rubinetto del gas. Con il loro aiuto, una caldaia guasta può essere scollegata dal sistema idraulico senza fermare la caldaia. Inoltre, ogni caldaia è dotata di un rubinetto separato per il riempimento e lo scarico dell'acqua e filtro meccanico, valvola di ritegno. Affinché la rimozione del calore dalle caldaie e il loro raffreddamento avvenga in modo uniforme, si consiglia di dotare ogni circuito della caldaia di una singola pompa di circolazione.

Di norma, i camini delle caldaie del sistema a cascata sono ridotti a una canna fumaria comune situata nel locale caldaia. Si collega al camino principale dell'edificio. I camini di non più di quattro caldaie possono essere collegati a un canale del camino. Quando si progetta un camino per caldaie a cascata, è necessario essere guidati da SP 42-101-2003 " Disposizioni generali per la progettazione e realizzazione di impianti di distribuzione gas da tubazioni metalliche e in polietilene.

Per l'installazione semplificata di caldaie a cascata, numerosi produttori, ad esempio Navien (Corea), offrono moduli idraulici: unità idrauliche già pronte montate su un telaio di supporto in acciaio, progettate per 4 o 8 caldaie e includono pompe di circolazione, tubazioni del radiatore e Riscaldamento a pavimento e tutta la strumentazione necessaria. I moduli Navien sono dotati di controllo automatico in funzione delle condizioni meteorologiche integrato; servoazionamenti e sensori sono collegati a un controller in cascata, sul quale i grafici della temperatura, i programmi orari e i parametri del circuito sono impostati individualmente per ciascuna unità caldaia. Quando si lavora con gas e parete di condensazione del gas Caldaie Navien, in base alle dimensioni e dimensioni di collegamento di cui sono stati sviluppati questi impianti, tutti possibili errori nella progettazione, installazione e messa in servizio del locale caldaia.

separatore idraulico

Generalmente sistema idraulico I locali caldaia a cascata comprendono diversi locali caldaie (primario) e diversi circuiti di riscaldamento (secondario) separati da un collettore. Tutti i circuiti primari e alcuni secondari sono dotati di pompe separate. Le modalità di funzionamento delle pompe del circuito di riscaldamento sono determinate dalla richiesta di calore degli oggetti ed è abbastanza difficile coordinarle con le modalità di funzionamento delle pompe del circuito della caldaia. Questo può portare alle seguenti conseguenze negative:

Diminuzione della produttività e persino guasto delle pompe (sotto l'azione di pompe più potenti);

Il funzionamento dell'impianto di riscaldamento in condizioni diverse da quelle calcolate e, di conseguenza, una diminuzione della qualità della fornitura di calore dell'impianto, consumo di energia aggiuntivo, guasto degli elementi del sistema, suo squilibrio;

Un aumento del livello di rumore con un aumento della velocità di movimento dell'acqua.

Per evitare che ciò accada, la maggior parte dei produttori di apparecchiature per caldaie consiglia vivamente di dotare i sistemi a cascata di un separatore idraulico ( freccia idraulica). Questo dispositivo separa il circuito caldaia e riscaldamento e riduce quasi a zero la caduta di pressione attraverso il collettore. Inoltre, nel separatore idraulico, l'acqua di alimentazione può essere miscelata con l'acqua di ritorno e viceversa. Tale esigenza può sorgere, ad esempio, quando è necessario abbassare la temperatura del liquido di raffreddamento in ingresso nel circuito di bassa temperatura. I collettori a bassa perdita sono consigliati se la differenza calcolata tra la pressione di ingresso e di uscita del collettore è maggiore di 40 mbar. In alcuni casi (caldaie a condensazione collegate in cascata, presenza di un circuito di miscelazione, ecc.), il loro utilizzo è obbligatorio.

Gestione del locale caldaia a cascata

Sistemi a cascata relativamente semplici (numero ridotto di caldaie e circuiti di riscaldamento, costante carico termico) può essere controllato senza utilizzare un controller in cascata. Per fare ciò, è sufficiente impostare la temperatura dell'acqua in uscita richiesta su ciascuna caldaia. I regolatori in cascata devono essere utilizzati per controllare impianti di riscaldamento complessi (tre o più caldaie, più circuiti di riscaldamento funzionanti in condizioni di temperatura diverse, carico termico variabile nell'arco della giornata).

I moderni controller in cascata hanno un gran numero di funzioni e possono essere collegati a un'ampia varietà di dispositivi aggiuntivi: sensori di temperatura, pompe, azionamenti valvole miscelatrici e altri dispositivi. Una delle funzioni principali del controller è quella di fornire una modalità in cui il tempo di funzionamento di tutte le caldaie incluse nella cascata sarebbe lo stesso. Per fare ciò, le tabelle di rotazione vengono inserite nel firmware del controller, che determinano l'ordine in cui le caldaie vengono accese durante un determinato periodo di tempo. Se la cascata è composta da caldaie con bruciatori modulanti, il controllore accenderà tanti apparecchi che la loro potenza totale supererà il carico esistente. Di conseguenza, i bruciatori funzioneranno a potenza parziale, il carico termico sulle parti della caldaia diminuirà e la loro vita tecnica si svilupperà più lentamente.

I regolatori in cascata sono collegati a connettori progettati per il collegamento di singoli termostati ambiente o a connettori speciali. Di norma, sono installati su una delle caldaie (principale). Altre caldaie (slave) sono controllate dal regolatore tramite bus di comunicazione (ad esempio tramite bus LON). Le unità di controllo del circuito di riscaldamento possono essere collegate al controller tramite appositi moduli di comunicazione. Alcuni modelli di regolatori in cascata possono controllare contemporaneamente la temperatura in diverse dozzine di circuiti di riscaldamento.

Si precisa che il costo dei controllori in cascata varia da 500 a 1800 euro, il costo vari dispositivi utilizzato per controllare il locale caldaia (attuatori, sensori di temperatura, moduli di comunicazione, ecc.) - da 40 a 300 euro. Di conseguenza, il costo automazione completa anche un locale caldaia a cascata relativamente semplice può costare diverse migliaia di euro.

Sistemi in cascata con caldaie a condensazione

Tradizionalmente, quando determinazione dell'efficienza la caldaia confronta il calore da essa generato e il potere calorifico inferiore del combustibile (si assume pari al 100%). Nelle caldaie a condensazione, il calore viene utilizzato per generare ulteriore energia termica, che viene rilasciata durante la condensazione del vapore acqueo da Gas di scarico ed è utilizzato da uno speciale scambiatore di calore. La quantità di calore rilasciata durante la condensazione del vapore dipenderà principalmente dalla temperatura dell'acqua di ritorno (liquido di raffreddamento). Per garantire la stabilità del processo, è necessario che la temperatura dell'acqua che entra nello scambiatore di calore sia inferiore di 10-15 °C alla temperatura del punto di rugiada (per il gas naturale - 57 °C). In questa condizione, l'efficienza della caldaia può raggiungere il 109%.

Le caldaie a condensazione presentano numerosi vantaggi. Innanzitutto sono dotati di bruciatori modulanti. Nelle potenti caldaie a condensazione, un alto sovrapressione, e non dipendono dalle fluttuazioni di spinta. Tali caldaie possono funzionare senza perdita di efficienza nella gamma di modulazione dal 20 al 100% della potenza e le loro prestazioni possono essere regolate con precisione alle variazioni del carico termico. In secondo luogo, in Gas di scarico Le caldaie a condensazione contengono pochissimo CO e NOx e possono essere utilizzate nelle grandi città e nelle aree protette. In terzo luogo, la sovrappressione viene creata lungo l'intera lunghezza dei camini delle potenti caldaie a condensazione. Tali unità possono essere dotate di basso camini piccolo diametro.

Secondo alcuni produttori, condizioni favorevoli Per produrre la stessa quantità di calore per lungo tempo, le caldaie a condensazione richiedono il 35% di gas in meno rispetto alle caldaie convenzionali. Di conseguenza, il loro utilizzo in potenti sistemi a cascata consentirà all'utente di ridurre significativamente i costi associati all'acquisto di carburante. Tuttavia, l'acquisizione e il funzionamento di tali caldaie sono associati a determinate difficoltà. In primo luogo, le caldaie a condensazione sono costose e, in secondo luogo, per lavoro efficace devono fornire un ritorno con una temperatura inferiore a 45°C. Infine, il funzionamento delle caldaie a condensazione è accompagnato dal rilascio un largo numero condensa da smaltire.

Nei paesi europei sono ampiamente utilizzate le caldaie a cascata, create sulla base di una caldaia a condensazione (principale) e una convenzionale (di riserva). Per la maggior parte del periodo di riscaldamento, nel locale caldaia funziona una caldaia a condensazione economica. Una caldaia convenzionale viene accesa solo per coprire i picchi di carico termico o quando l'unità principale viene temporaneamente arrestata a causa di un guasto o di una manutenzione ordinaria. Questa combinazione riduce il costo del locale caldaia e riduce il consumo di carburante.

Le capacità delle moderne caldaie a condensazione a basamento possono raggiungere diversi megawatt. Di conseguenza, sulla base di una caldaia a condensazione ed una convenzionale, è possibile realizzare un locale caldaia in cascata per l'approvvigionamento termico dei più grandi impianti civili o industriali. Tra i produttori che producono caldaie industriali a condensazione ci sono aziende come Bosch, De Dietrich, Ferroli, Unical, Viessmann e alcuni altri. L'azienda internazionale Bosch è uno dei pochi produttori a produrre caldaie a condensazione a tre vie. Nella nomenclatura delle apparecchiature di potenza termica di questa azienda, le caldaie a condensazione più potenti sono le serie SB745 e SB825. La gamma SB745 (Fig. 2) comprende tre modelli con potenze massime da 790 a 1200 kW a regime di temperatura 40/30 °С (o da 723 a 1098 kW ad un regime di temperatura di 75/60 ​​°С). Queste caldaie sono dotate di scambiatori di calore in acciaio inox e funzionano con bruciatori sostituibili monostadio, bistadio e ventilati modulanti. L'efficienza standardizzata è del 109%, la pressione massima di esercizio è di 5,5 bar. La serie SB825 di caldaie a gas a condensazione a tubi da fumo a tre giri comprende 16 grandezze con una potenza utile massima da 750 a 19.200 kW. Queste caldaie sono dotate di bruciatori ventilati estraibili. L'efficienza standardizzata può arrivare anche al 109%, la sovrappressione ammissibile delle caldaie è di 6 o 10 bar (opzione).

Tra le caldaie industriali a condensazione, di interesse sono le caldaie De Dietrich serie C 610 Eco (Fig. 3), che si basano sulla combinazione di due caldaie C 310 Eco. In effetti, questa è una caldaia a cascata in un edificio industriale, che ha un unico sistema di controllo e sistema comune rimozione del fumo. La serie comprende 4 modelli con potenza massima da 706 a 1146 kW operando in regime di temperatura di 50/30 °C (o da 654 a 1062 kW con temperatura uscita-ingresso di 80/60 °C). A condizioni massime di potenza e temperatura di 70 °C, l'efficienza della caldaia va dal 97,3 al 98,5% e al 20% di potenza e 30 °C - dal 107,7 al 108,9%.

Come si evince dai dati sopra riportati, le caldaie a condensazione funzionano in modo più efficiente nell'ambito di impianti di riscaldamento a bassa temperatura (40/30°C) (pavimento o riscaldamento a radiatori, impianti di riscaldamento processi tecnologici e così via.). In questo caso, la loro efficienza può raggiungere il 109%. Allo stesso tempo, anche in impianti con sufficientemente alto temperatura di progetto acqua di ritorno (da 50 a 70 °C), possono essere soddisfatte le condizioni in cui inizia la condensazione. La pratica mostra che nelle caldaie installate in corsia centrale Russia e controllata dall'automazione dipendente dalle condizioni meteorologiche, l'efficienza media annuale può variare dal 100 al 104%. Anche abbastanza bassa temperatura l'acqua di ritorno può essere fornita se almeno un circuito di riscaldamento dell'impianto è a bassa temperatura e la sua capacità supera il 15% della capacità dell'intero impianto. In questo caso acqua di ritorno da questo circuito deve essere miscelato con una linea di ritorno comune o diretto direttamente allo scambiatore di condensazione della caldaia (in alcuni modelli di caldaie a condensazione i circuiti idraulici dello scambiatore principale e di condensazione sono collegati separatamente).

Sistema di co-corrente

Se la portata del liquido di raffreddamento non corrisponde alla potenza della caldaia (inferiore a quella richiesta), l'unità non sarà in grado di funzionare in modo stabile e il suo bruciatore "orologio" - si accende e si spegne troppo spesso. Ogni accensione del bruciatore è accompagnata da una maggiore emissione sostanze nocive, un forte aumento dei carichi meccanici e termici su vari elementi bruciatori (questo accelera l'usura di questi elementi), consumo di energia aggiuntivo per lo spurgo della camera di combustione, riscaldamento del combustibile liquido, ecc. Pertanto, la rimozione del calore da tutte le caldaie funzionanti in cascata deve essere eseguita in modo uniforme, in base alla loro capacità. Raffreddamento caldaia acqua di ritorno anche dall'impianto di riscaldamento deve essere effettuato in modo uniforme. In caso contrario, potrebbe verificarsi una situazione in cui una caldaia nella cascata si surriscalda e l'altra viene raffreddata a una temperatura inferiore al punto di rugiada. Allo stesso tempo, può iniziare la condensazione del vapore acqueo (dai prodotti della combustione).

In un locale caldaia a cascata, dove vengono utilizzate caldaie di uguale potenza, la rimozione del calore e il raffreddamento delle caldaie verranno eseguiti in modo uniforme solo se una uguale quantità di liquido di raffreddamento li attraversa. Per fare ciò è necessario che la resistenza idraulica di tutti i circuiti paralleli sia la stessa. È particolarmente importante soddisfare questa condizione nelle cascate in cui vengono utilizzate caldaie con un piccolo volume d'acqua. Per equalizzare la resistenza idraulica, si consiglia di utilizzare un collettore a basse perdite e di dotare ogni circuito della caldaia di una pompa. Se per qualche motivo ciò non può essere fatto, è possibile garantire una portata uguale del liquido di raffreddamento utilizzando un sistema con un movimento di passaggio del liquido di raffreddamento. Nella letteratura occidentale, è chiamato lo schema di Tichelman. In questo caso, le lunghezze di tutti i circuiti della caldaia saranno uguali e la differenza tra la loro resistenza idraulica sarà insignificante. Ciò equalizzerà il consumo di acqua delle caldaie funzionanti in cascata.

Articolo tratto dalla rivista "Caldaie industriali e di riscaldamento e mini-cogenerazione" (n. 2/29 2015)