Kaskádové připojení. Vlastnosti kaskádového zapojení plynových kotlů. Připojení dvou nebo více hlavních generátorů tepla

18.10.2019

Kaskádové kotle- jedná se o účinnou techniku pro zvýšení jednotkového výkonu topného zařízení, kterou používají topenáři již mnoho let. Koncept recepce je jednoduchý: rozdělíme celkový počet Tepelné zatížení mezi dva a více nezávisle řízených kotlů a zařadit do kaskády pouze ty kotle, které uspokojí poptávku po daném zatížení v určitém čase. Každý kotel představuje svůj „krok“ tepelného výkonu v celkovém výkonu systému. Inteligentní regulátor (mikrokontrolér) neustále sleduje přívodní teplotu chladicí kapaliny a určuje, které systémové kroky by měly být zapnuty pro udržení nastavené teploty.

Typicky jsou příklady jednoduché obvody připojení topení a teplé vody s jedním plynový kotel vybrané z podmínek jeho maximálního zatížení. Praxe totiž potvrdila, že během topné sezóny je cca z 80 % času využita kapacita kotelny maximálně z 50 % a během provozní sezóny je zatížení v průměru 25-45 %. Následně při takto nerovnoměrném a často nízkém zatížení bude jeden velkokapacitní kotel zbytečně plýtvat energetickými zdroji a neefektivně kompenzovat náklady na teplo. V tomto případě efektivní řešení je kaskádové zapojení kotlů.

Příklad kaskádového zapojení tří kotlů

Obvykle se například zvažují jednoduchá schémata pro připojení vytápění a dodávky teplé vody s jedním plynovým kotlem, vybraným z podmínek jeho maximálního zatížení. Praxe totiž potvrdila, že během topné sezóny je cca z 80 % času využita kapacita kotelny maximálně z 50 % a během provozní sezóny je zatížení v průměru 25-45 %. Následně při takto nerovnoměrném a často nízkém zatížení bude jeden velkokapacitní kotel zbytečně plýtvat energetickými zdroji a neefektivně kompenzovat náklady na teplo. V tomto případě je efektivním řešením kaskádové zapojení kotlů.

Kotel;
Hydraulický separátor.

Kaskáda kotlů plynule zajišťuje provoz kotelny na požadovaný výkon (v širokém rozsahu) bez ohledu na roční období díky sériovému zapojení více „malých“ kotlů za sebou. S pomocí kaskádové ovládání s programovým řízením je řešena problematika stanovení optimálního poměru výkonu kotelny a otopné soustavy. V mimosezóně a v teplých zimách tak může kaskádová kotelna pracovat po dlouhou dobu nízké teploty chladicí kapaliny, což snižuje náklady na tepelné záření a doby pohotovostního režimu systému. Zároveň se zlepšují teplotní poměry objektu, tzn. uživatelský komfort.

S nárůstem počtu kotlů v kaskádě však rostou tepelné ztráty přes výměníky tepla a tělesa kotlů nečinných. Proto se obecně doporučuje omezit počet kotlů v kaskádě na čtyři.

Nevýhody kaskádového zapojení zahrnují skutečnost, že instalace několika malokapacitních kotlů a instalace dalších komponent pro řízení kaskády zvyšuje náklady na topný systém a vyžaduje více místa než instalace jednoho výkonného kotle a také komplikuje napojení kaskády na komín.

Jak je vidět z obrázku, v toto schéma součástí je přídavné zařízení - hydraulický separátor. Pojďme zjistit, o jaký druh zařízení jde a k čemu se používá?

hydraulický separátor(šipka) je moderní prvek topné systémy. Je určen k oddělení primárního (tepelné generátory) a sekundárního (spotřebiče) okruhu, čímž vzniká zóna pro snížení hydraulického odporu. Průtok chladiva v obou okruzích tak bude zcela záviset pouze na výkonu příslušných oběhových čerpadel, jejichž vzájemné ovlivňování je v tomto případě vyloučeno.

Hydraulický oddělovač (šipka) zajišťuje hydraulické vyvážení (a tedy i teplotní vyvážení) obou okruhů. Při použití hydraulického odlučovače je proudění chladicí kapaliny v sekundárním okruhu zajištěno pouze při odpovídajícím oběhové čerpadlo, což umožňuje systému reagovat na tepelné zatížení v daném čase. Když je čerpadlo sekundárního okruhu vypnuté, nedochází v něm k žádné cirkulaci a veškerá voda cirkulující pod vlivem čerpadla primárního okruhu je obtékána přes rozdělovač. Při použití hydraulického spínače v primárním okruhu je tedy možné udržovat konstantní průtok chladiva a v sekundárním okruhu jej lze efektivně regulovat v souladu s tepelnou zátěží. V moderních topných systémech je tato funkce standardní.

Hotový hydraulický odlučovač nabízený k prodeji se vybírá dle katalogu v závislosti na požadovaném výkonu kotle (kW) a maximálním průtoku chladiva v systému (l/h).

Kaskádová schémata kotelen v té či oné podobě existují prakticky po celou historii existence této technologie, bez ohledu na druh paliva a rozsah. Potřeba použití takových řešení byla obvykle spojena s omezením výkonu jednotlivé kotlové jednotky nebo rozsahem jím povolených provozních režimů. S rozvojem technologií využívaných jak v tepelně-mechanické části návrhu kotlů, tak v oblasti automatizace se však používání kaskádových řešení stále častěji nestává vynuceným opatřením, ale technicky a ekonomicky nejschůdnější volbou.

V tomto článku se podíváme na hlavní výhody používání , různá tepelná a mechanická schémata a otázky automatizace takových kotelen.

Nebudeme se věnovat výhodám samostatného kondenzačního kotle oproti nekondenzačnímu (tradičnímu). Poněkud mnohem větší účinnost a odolnost proti poruchám. Zaznamenáváme však výhody použití takových kotlů v kaskádě.

Hlavní výhody použití kaskád kotlů

Většinu z níže uvedených výhod lze připsat nejen kondenzačním kotlům, ale budeme samostatně věnovat pozornost tomu, co konkrétně odlišuje tento typ zařízení v rámci příslušného tématu.

Zvýšení celkového rozsahu modulace výkonu

Jak bylo uvedeno výše, hlavním důvodem pro instalaci několika kotlů do kaskády je zvýšení maximální kapacity kotelny při současném omezení výkonu jedné jednotky. Z tohoto pohledu jsou jakékoliv kotle, dalo by se říci, v rovnocenném postavení.

Na to by se přitom nemělo zapomínat moderní systémy na topné systémy jsou kladeny zvýšené požadavky z hlediska energetické účinnosti. A jednou z hlavních zásad při zajišťování tohoto principu je zajistit, aby se aktuální výkon generátorů tepla rovnal potřebám systému, nic víc a nic méně. Podle toho také hraje důležitou roli spodní mez modulace výkonu kotle. Použití kaskády pomáhá výrazně snížit tuto hranici. Rovněž stojí za to připomenout, že ve středních zeměpisných šířkách po většinu roku není potřeba tepla větší než 30–40 % maxima.

Při použití identických generátorů tepla v kaskádě se spodní hranice výkonu určí jednoduše vydělením minimálního výkonu jednotlivého kotle jejich počtem. A zde je dobře vidět, v jakém příznivém světle se kondenzační kotle objevují. Minimální modulace u nejmodernějších nástěnných kotlů je přibližně 15 %. Při použití například čtyř takových kotlů tedy získáme celkový rozsah plynulé modulace 4-100 %. Navíc na rozdíl od tradičních kotlů se účinnost kondenzačních kotlů zvyšuje až s poklesem modulace.

Zajištění vysoké úrovně odolnosti proti poruchám kotelny

Poměrně zřejmá výhoda. Čím více kotlů v kaskádě je použito, tím menší je pokles celkového výkonu při poruše jednotlivého zdroje tepla a při jeho údržbě.

Snadná instalace a údržba zařízení

Bez ohledu na celkovou kapacitu kotelny se často setkáváme s prostorovými omezeními jak při návrhu, tak při instalaci.

Pohodlí pro montážní a servisní organizace spočívá ve snadném dodání samostatného kotle na místo přímé instalace v jakékoli fázi. To platí zejména pro střešní kotle, kde v případě nutnosti výměny generátoru tepla (i když krajně nepravděpodobné) může hrát zásadní roli jeho lehkost a kompaktnost. V této souvislosti také nezapomeňte na předchozí odstavec této části.

Možnost postupného navyšování výkonu kotle

V poslední době se stále více využívá možnost rozložení investic do různých fází výstavby.

Kaskádová řešení umožňují postupně přidávat kapacitu do stávajícího systému. Hydraulická část by samozřejmě měla umožňovat takové rozšíření.

Hydraulická schémata

Existuje mnoho hydraulických schémat pro potrubní kaskádové kotelny. Zvážíme ty hlavní, které se používají při práci kondenzační kotle. Obecný požadavek Mezi taková schémata patří možnost hydraulicky nezávislého provozu jednotlivých generátorů tepla. Tento požadavek znamená především povinnou přítomnost samostatného oběhového čerpadla pro každý kotel. V té nejmodernější nástěnné kotle průmyslové řady je toto čerpadlo vestavěné. Aby bylo zajištěno, že množství cirkulace přes jeden kotel nezávisí jak na jiných kotlích, tak na provozu spotřebičů, se obvykle používají hydraulické separátory, které jsou také známé jako „hydraulické šipky“. Jsou však možné i jiné způsoby řešení tohoto problému.

Ekvivalentní kotle s hydraulickým odlučovačem

Nejběžnější možnost. Kotle jsou hydraulicky ekvivalentní, nezávislost je zajištěna pomocí hydraulického spínače.

Počet kotlů může být samozřejmě jakýkoli ekonomicky proveditelný. Správná automatizace umožňuje zajistit jednotný vývoj zdrojů kotlů po celou dobu životnosti.

Existuje však situace, kdy takové schéma není při použití kondenzačních kotlů optimální. Totiž, pokud potřebu výkonu systému pro přípravu teplé vody dokáže zajistit malá část kotlů z celé kaskády: jeden nebo dva. Pro co nejefektivnější provoz kondenzačních kotlů je žádoucí nízkoteplotní harmonogram provozu spotřebního systému (s tepl. vratná voda pod rosným bodem), přičemž k rychlému ohřevu pitné vody na požadované hodnoty je nutná vysoká teplota kotlové vody. Aby nedošlo k vyřazení celé kaskády z kondenzačního režimu po dobu přípravy TUV, lze použít následující schéma.

Schéma s hydraulickým odlučovačem a samostatným kotlem pro potřeby teplé užitkové vody

V tomto případě je možné z kaskády vyjmout samostatný kotel pro její ohřev na vysokou teplotu a přípravu teplé pitné vody. Celková účinnost instalace se v tomto případě zvyšuje. Průměrné roční zvýšení účinnosti je vyšší u systémů s nízkoteplotními spotřebiči.

Nevýhodou takového schématu je současně velký výkon zdroje kotlem nebo kotli přidělenými za účelem poskytování teplé vody.

Schéma s hlavním rozdělovačem pro hydraulickou nezávislost

Pro ilustraci, že hydraulický oddělovač není povinnou součástí okruhu, uvádíme variantu okruhu výše.

V tomto případě, aby byla zajištěna nezávislost kotlů, je na rozdělovači použita uzavírací sekce, která zajišťuje neustálou cirkulaci chladicí kapaliny jakýmkoli generátorem tepla. Takové schéma může být výhodné v případě použití střešní kotelny a umístění rozvodů pro spotřebitelské okruhy v suterénu, protože šetří místo opuštěním hydraulického spínače.

Současně však návrh tohoto řešení vyžaduje věnovat zvláštní pozornost výběru kotlových čerpadel, protože musí také zajistit tlakovou ztrátu v hlavním potrubí. Ze stejného důvodu se toto schéma používá pouze u stojacích kondenzačních kotlů. V moderních nástěnných kotlích je čerpadlo vestavěné a jeho výkonový rozsah je přesně sladěn tak, aby byl zajištěn efektivní provoz konkrétního kotle.

Automatizace kaskádových kotelen

Úlohu automatizačních nástrojů nelze přeceňovat z hlediska pohodlí organizace kaskádových kotelen, jejich spolehlivosti a účinnosti.

Je to automatizace, která je zodpovědná za „vytlačení“ maximální účinnosti z kotlů pracujících v kaskádě a zároveň zajišťuje citlivost generátorů tepla na signály od spotřebitelů.

U moderních kondenzačních kotlů průmyslové řady je kaskádová logika zahrnuta v základní automatizaci a optimalizována pro konkrétní zařízení.

Hlavní funkce automatizace kaskádové kotelny:

Sběr požadavků spotřebitelů na výrobu tepla a prioritizaci (TUV, vytápění, větrání atd.)

Stanovení optimálního režimu provozu každého jednotlivého kotle pro zajištění požadovaného výkonu.

Zajištění jednotného rozvoje zdroje kotlů (až na vzácné výjimky uvedené výše).

Sledování havárií na kotlích a signalizace o nich.

Pokud mluvíme o zvláštnostech práce automatizace s kaskádou kondenzačních kotlů, pak spočívá ve strategii zapínání a vyřazování kotlů z aktuálního provozu. Existují tři hlavní strategie:

Zapnout později, vypnout dříve.
V tomto režimu provozu jsou další kotle přidávány do provozu co nejpozději s nárůstem potřeby tepla, to znamená, že již zapnuté kotle pracují na maximální výkon. S poklesem potřeby výkonu jsou kotle co nejdříve odstraněny z kaskády. Tato strategie zajišťuje nejmenší počet současně pracujících kotlů, jejich provoz na maximální výkon a nejkratší dobu provozu přídavných kotlů.

Standard pro nekondenzační kotle. Je to dáno tím, že u nekondenzačních kotlů dochází k mírnému poklesu účinnosti při provozu na sníženou modulaci.

Zapnout později, vypnout později.
Zapínání dalších kotlů co nejpozději, ale i vypínání co nejpozději. Používá se, když je potřeba zajistit minimální počet operací pro zapnutí hořáků kotle.

Zapnout dříve, vypnout později.
Zapínání dalších kotlů co nejdříve se zvyšující se potřebou tepla a vypínání co nejpozději při poklesu.

Právě tato strategie regulace se používá u moderních kondenzačních kotlů. Každý jednotlivý kotel přitom pracuje s minimální modulací, která zajišťuje potřebu tepla. Počet provozovaných kotlů je maximální. V důsledku toho dostáváme maximální účinnost kaskádová instalace s nejrovnoměrnějším vyčerpáním zdroje kotle.

A. Bojko

Použití několika plynových kotlů pro jeden topný systém je poměrně oblíbeným řešením mezi instalačními a projekčními organizacemi. Zvážit praktické záležitosti ohledně instalace a používání takových kaskádových instalací

Rozhodnutí použít více plynových (dva a více) kotlů pro jeden topný systém je opodstatněné při tepelné zátěži 40 kW a více. Může to být buď velká vytápěná plocha, nebo přítomnost tepelného zatížení ve formě bazénů, garáží, van, skleníků atd.

Použití více kotlů pro jeden topný systém má oproti jednomu kotli se stejným celkovým výkonem řadu výhod. Za prvé, několik malých kotlů menších rozměrů a hmotnosti je mnohem jednodušší a levnější dodat do kotelny a tam nainstalovat místo jednoho velkého a těžkého kotle. Tento moment se stává zvláště důležitým při instalaci střešních nebo polosuterénních kaskádových kotlů.

Kromě toho se výrazně zlepšila spolehlivost systému. Pokud dojde k nucenému zastavení jednoho z kotlů, systém bude pokračovat v provozu a poskytne minimálně 50 % výkonu (pokud jsou instalovány dva kotle).

Mezi další faktory ve prospěch kaskádové instalace patří snadná údržba díky menší velikosti každého kotle (údržbu každého kotle lze provádět bez zastavení celého systému); zvýšení celkového zdroje kotlů (na podzim a na jaře lze obsluhovat pouze část kotlů ručním vypnutím druhé části nebo pomocí kaskádové automatiky).

Navíc, pokud bude v budoucnu potřeba nějaký díl vyměnit, tak je dobře známo, že díly pro kotle nižšího výkonu jsou díky větší sériové výrobě dostupnější a levnější.

Řízení kotle v kaskádě

Nejčastěji pro zjednodušení schémat při sdílení kotlů není zajištěna kaskádová automatizace a požadovaná výstupní teplota je nastavena na každém kotli. Ale na přání lze použít kaskádové řídicí jednotky, které se připojují na kontakty určené pro připojení jednotlivých pokojových termostatů.

Zapojení kotlů do kaskády pomocí kaskádové řídicí jednotky je kompletní řešení a má vyšší účinnost. Tento blok zajišťuje střídavý provoz všech kotlů a zaručuje stejný počet provozních hodin pro každý zdroj tepla. Jednotka optimalizuje fungování systému a zajišťuje zapnutí pouze požadovaného počtu tepelných generátorů v závislosti na požadovaném výkonu.

Při práci s modulačními hořáky se kaskádová řídicí jednotka kromě výše popsaného principu snaží zajistit provoz kotlů v režimu částečného výkonu (v režimu modulace). Nejúčinnější je použití kaskádové řídicí jednotky spolu s kondenzačními kotli. V tomto případě výkon dodávaný kotli nejvíce odpovídá spotřebovanému výkonu. Například při použití tří nástěnných kotlů řady LUNA Duo-tec MP o výkonu 100 kW (BAXI (Itálie)) se uvolněný výkon plynule mění od 30 do 300 kW v závislosti na potřebách systému. . To znamená, že pracovní regulační poměr takového systému bude 1:10. Kruhový diagram takový systém je znázorněn na obr.

Rýže. Schéma topného systému s kaskádou kotlů Luna Duo-Tec MP, jedním vysokoteplotním okruhem, dvěma nízkoteplotními okruhy a bojlerem TUV:
QAC 34 - snímač venkovní teplota; AVS 75 - externí programovatelný rozšiřující modul; AGU 2.550 - interní rozšiřující modul; OCI 345 - deska rozhraní pro připojení dalších regulátorů přes LPB-bus; QAD 36 - klešťový snímač teploty; QAZ 36 - čidlo teploty vody v zásobníku TUV; QAA 55 - snímač pokojová teplota; QAA 75 - ovladač klimatizace dálkové ovládání; MV - směšovací ventil; RT - pokojový mechanický termostat

Kondenzace

Kondenzační kotle jsou díky své nízké spotřebě paliva v současnosti nejekonomičtější zařízení spotřebovávající plyn. Jako součást kaskádového systému představují novou alternativu k průmyslovým topným systémům.

Použití kondenzačních kotlů o výkonu 45 až 150 kW v kaskádách umožňuje: poskytovat větší výkon ve stísněných prostorách; usnadňují instalaci střešních kotlů díky nízké specifické hmotnosti zařízení (na jednotku výkonu). Kromě toho kondenzační technologie poskytuje méně vibrací a hluku ve srovnání s tradičními kotli s nuceným tahem a přítomnost vestavěného ventilátoru umožňuje použití komínů s malým průměrem (od velkých a drahých komínů lze upustit).

Ekologická nezávadnost kondenzačních kotlů, zejména velmi nízký obsah CO a NO x ve srovnání s jinými kotli na tradiční paliva, umožňuje použití takových systémů ve velkých městech a chráněných oblastech přírody. Mezi nedostatky kondenzační techniky patří vysoká cena (která je však kompenzována krátkou dobou návratnosti z důvodu zvýšení tarifů za plyn), nutnost organizovat odvod a neutralizaci kondenzátu.

Vzhledem k chybám, které se často vyskytují při instalaci a údržbě kotlů, je možné určit hlavní doporučení týkající se tohoto.

Zejména je třeba poznamenat, že když několik kotlů pracuje společně pro jeden topný systém s proměnným průtokem vody (několik samostatně řízených topných zón), doporučuje se použít hydraulický oddělovač („hydraulická šipka“).

Při použití kotle pro vytápění malé plochy (méně než 100 m2) je navíc velmi doporučeno použít společně s kotlem prostorový termostat (pro snížení počtu zapínání/vypínání kotle). Rovněž se doporučuje provést samostatné nastavení výkonu topného okruhu.

Jinak se doporučení pro instalaci kaskádových kotlů neliší od doporučení pro instalaci jiných kotlů. Před připojením generátoru tepla k topnému systému je tedy nutné důkladně propláchnout všechna potrubí kotle a topného systému, aby se odstranily případné cizí částice. Důrazně se doporučuje instalovat filtr na vratné potrubí otopného systému a uzavírací kohouty na přívodní a vratné potrubí otopného systému.

Mnoho spotřebitelů dnes volí jako hlavní zdroj tepla a vody plynové generátory tepla (kotle). Existuje několik typů montáže plynové zařízení:

1 . V topném systému je instalován jeden generátor tepla.

2 . V topném systému je namontováno několik generátorů tepla.

Zvažte možnost instalace několika generátorů tepla do systému pro kompenzaci tepelných ztrát. Existuje několik typů řídicího systému s touto konstrukcí: paralelní zapojení každého kotle, kdy každý z kotlů pracuje samostatně, ale pro jeden systém (topení, ohřev vody, větrání atd.); a za druhé kaskádování kotlů, kdy je zařízení instalováno a zapojeno do jednoho společného systému tepelného mechanického a elektrického spojení.

V tomto případě je kaskáda kombinována jedním řídicím systémem.

Co je tedy kaskáda? Cascade je jedním z nejvíce efektivní způsoby zvýšení limitu výkonu nebo zvýšení minimální výkon jedno zařízení, ale o tom později, ale zatím se podívejme například na fungování jednotlivého topného bodu.

Jak ukazuje praxe, zařízení pracuje při maximální tepelné zátěži od tří do pěti měsíců v roce s jmenovitou tepelnou zátěží od 60 do 100 %, přičemž po zbývající dobu zařízení pracuje se sníženým výkonem (od 40 do 60 %). Vezměme si jako základ mezitopné období od března do září a plocha vytápěné místnosti je 1000 m 2 nebo ohřev vody v systému zásobování teplou vodou. Podle průměrných výpočtů poskytuje 1 m 3 spalovaného plynu přibližně 10 kW výkonu kotle. Takže pokud máte jako ohřívač je použit jeden kotel o výkonu 100 kW, pak bude jeho minimální zatížení 50 kW, což se rovná průměrné spotřebě 5 m 3 plynu za hodinu. Pokud máte ve svém systému zapojenou kaskádu tří kotlů o výkonu 36 kW, každý z nich, pak se, jak ukazuje praxe, zapne jeden z generátorů tepla s minimálním zatížením 10,6 kW, což se rovná průměrnému průtoku plynu 1,6 m3 za hodinu. Výsledkem je, že při provozu v soustavě jednoho plynového generátoru tepla s takto minimálním zatížením v meziotápěcím období bude jeho spotřeba plynu oproti kaskádovým kotlům téměř trojnásobná, a to je nárůst finančních nákladů.

Typická schémata instalace zařízení s plynovým hořákem (kaskáda) jsou následující.

První je jednoduchá kaskáda. Toto schéma zahrnuje plynové zařízení s jednostupňovým popř dvoustupňové hořáky. Při instalaci takového schématu zařízení funguje podle následující princip: nejprve se zapne první stupeň hořáku na jmenovitý výkon 70 % (z celkového výkonu kotle), a pokud tento výkon nestačí kompenzovat tepelné ztráty, zapne se druhý stupeň s síla 100 %.

Druhý je modulovaný. Toto schéma instalace je ekonomičtější. Kombinuje zařízení s modulačními hořáky. Je možné plynule měnit objem dodávky paliva a možnost regulace tepelného výkonu v dosti širokém rozsahu. To znamená, že zařízení se zapne s minimálním tepelným zatížením 40 % a v případě potřeby jej plynule zvýší na výkon 100 % v krocích po 1 %.

Hlavní výhody kaskádového systému se dvěma a více plynové kotle před konvenčními systémy, ve kterých, as topné zařízení používá se pouze jeden plynový kotel, tyto jsou.

Především, provoz plynového zařízení by měl být řízen kaskádovou řídicí jednotkou nebo jinou automatizací. Vícestupňový regulátor pro jednoduchý kaskádový systém pomocí proporcionálně-integrálně-derivační (PID) regulace neustále měří teplotu topného média přiváděného do systému, porovnává ji s vypočítanou hodnotou a určuje, který hořák má být zapnut a který by měl být vypnutý.

Jeden z kotlů kaskády funguje jako "master" a zapíná se především, zbytek "slave" se připojuje podle potřeby. Automatizace řízení vám umožňuje přenést roli „vůdce“ z jednoho kotle na druhý a také provést sekvenci zapnutí „slave“. Automatizace také provádí sekvenci zapnutí zařízení, což zaručuje stejný počet hodin provozu plynového hořáku. Automatizace řídicího systému je zpravidla dodávána kompletní se snímačem venkovní teploty, který umožňuje řídit modulaci zařízení plynového hořáku (výkon a výstupní teplotu) v závislosti na teplotě životní prostředí. Například při teplotě venkovního vzduchu 0 °C bude teplota topného média v přívodním potrubí 50 °C. Při venkovní teplotě -10 °C bude chladicí kapalina přiváděna do přívodního potrubí již při teplotě 60 °C atd. Čím nižší je okolní teplota, tím vyšší je teplota chladicí kapaliny. Automatizace zapne požadovaný počet kotlů v závislosti na požadovaném výkonu.

Za druhé, tím dochází k úspoře plynu a v důsledku toho k úspoře finančních prostředků, které lze směřovat na rekonstrukci vašeho zařízení. Schopnost kotlů s modulačními hořáky snižovat spotřebu paliva je často označována jako faktor řízení provozu hořáku (poměr maximálního tepelného výkonu kotle k minimu). Jak to lze implementovat? Je to velmi jednoduché, systém to udělá za vás.

Uveďme příklad - když zařízení pracuje s výkonem vyšším než 70 %, začíná zvýšená spotřeba plynu. Máte dva kotle o výkonu 24 kW každý. Nejprve se zapne první kotel se jmenovitým zatížením 9,4 kW a postupně se zvyšuje až na 100% výkon. Pokud jeden kotel nestačí, tak se zapíná druhý kotel např. na výkon 40 %. Celkem bude celkové zatížení obou kotlů 32 kW. Druhá možnost - první kotel se také zapíná na jmenovité zatížení 9,4 kW a postupně se zvyšuje až na výkon 70 %. Pokud tento výkon nestačí, pak se druhý kotel zapne na výkon 70% a celkové zatížení bude také 32 kW. Při provozu plynového zařízení ve druhé variantě bude úspora plynu od 15 do 30 %.

Za třetí, To je snadná přeprava a instalace zařízení. Několik nástěnných kotlů se instaluje nebo montuje mnohem snadněji než jeden výkonný kotel. Dostatečně malé rozměry a hmotnost nástěnných kotlů určují výhodu jejich instalace do kaskády při instalaci střešních kotlů, do sklepů nebo polosuterénů. Zejména při instalaci takových kotlů nejsou nutné žádné dodatečné náklady na speciální zařízení pro zvedání nebo přepravu výkonného celkového kotle.

Čtvrtý, je to rezerva. Pokud z jakéhokoli důvodu dojde k poruše některého z kotlů, například při poruše generátoru tepla, celý systém bude nadále pracovat se sníženým nebo středním výkonem. Pokud v systému pracuje jeden kotel a „jde do chyby“, přestane fungovat celý topný systém a v kaskádě je každý kotel autonomní a v případě nouze se vypne pouze vadná jednotka.

Pátý, Toto jsou podmínky umístění. Kaskádu nástěnných generátorů tepla lze instalovat a provozovat v připojených, vestavěných, volně stojících, střešních kotlích atd.

V praxi existuje mnoho příkladů, kdy při rekonstrukci objektu, rozšíření a doplnění dalších spotřebičů tepla bylo nutné modernizovat vlastní kotelnu (změnit stávající plynové zařízení na výkonnější), což vedlo k velké finanční ztráty a s možností kaskádového řízení můžete jednoduše přidat ke stávajícímu systému jeden nebo více kotlů.

Existuje několik možností umístění plynového zařízení: montáž zařízení na stěnu, na specializované stojany (držáky) v řadě nebo umístění zařízení plynového hořáku „zády k sobě“.

Kaskádové kotelny se tedy používají téměř ve všech oblastech, ale v systémech jsou nejvíce žádané autonomní zásobování teplem jeden nebo více objektů. Při instalaci kaskádového řízení nemusí potenciální zákazníci a spotřebitelé budovat hlavní topení centralizovaný systém vytápění, které má ovšem zejména u funkce TUV značné tepelné ztráty.

Nejvýnosnějším řešením pro řízení kaskády je instalace tohoto zařízení v soukromých domech, restauracích, hotelech, obchodech různých velikostí atd. Pokud si zákazník umí spočítat své peníze, chce mít jistotu bezpečnosti, účinnosti, spolehlivosti a kvality svého zařízení, pak zvolí kotelnu složenou z kaskády kotlů.

Praxe ukazuje, že 80 % topné sezóny je kapacita kotle využita pouze z 50 %. To znamená, že během celého roku je průměrně spotřebováno pouze 30 % kapacity kotle. Takto slabé zatížení často vede k nízké efektivitě jeho použití. Proto racionální využívání energie často vyžaduje integrovaný přístup. Výborným řešením může být kaskádový systém kotlů. Poskytuje spotřebiteli množství tepla, které je v tuto chvíli potřeba, postupně zapojuje několik malých kotlů za sebou.

Jaké jsou výhody takového systému?

Za prvé, vysoká spolehlivost. Pokud dojde k poruše jednoho z kotlů, neznamená to, že se celý systém zastavil – zbytek kotlů doplní potřebnou zátěž.
Za druhé, zvýšení celkových zdrojů kotlů. V teplé sezóně můžete využívat pouze část kotlů ručním vypnutím zbytku nebo pomocí vestavěné automatiky.
Za třetí, ekonomická spotřeba energie díky menší ztrátě účinnosti při provozu na částečný výkon.
Za čtvrté, snadná instalace. Několik malých kotlů se snadněji přepravuje a instaluje než jeden výkonný velký kotel.
Za páté, cenově dostupné opravy a údržba. Mnohem problematičtější je sehnat díly na výkonné kotle kvůli menším objemům výroby.

Mezi výhody takového systému patří možnost měnit umístění kotlů a samotné místo instalace.

Princip kaskádového zapojení kotlů

Principem kaskádového zapojení je spojení několika kotlů za účelem zvýšení výkonu každého zařízení.
Pro realizaci příjmu kaskády je nutné rozdělit celkovou tepelnou zátěž mezi více kotlů a zařadit do kaskády pouze ty, jejichž výkon odpovídá požadované zátěži v určitém období. V tomto případě se jeden z kotlů chová jako „master“ a začne pracovat na prvním místě a zbytek kotlů se zapíná podle potřeby.
Celý proces je řízen automatickou regulací, která dokáže přenést roli hlavního kotle, stejně jako regulovat pořadí a nutnost připojení sekundárních kotlů pro udržení zadaného režimu. V kaskádovém systému představuje každý kotel určitý „krok“ tepelného výkonu. Řídicí systém udržuje požadovanou úroveň teploty připojováním nebo odpojováním jednotlivých stupňů. V případě poruchy jednoho kotle automatika rozloží zátěž na zbytek systému. Pokud není potřeba teplo, automatizace vypne všechny kotle a obnoví práci na vyžádání.
Stupňovitý kaskádový systém umožňuje doplňování nákladu s velkou účinností topení. Nelze však očekávat, že čím více kotlů v systému, tím efektivnější jejich práce. Úměrně s nárůstem počtu jednotek rostou tepelné ztráty plochami kotlů v nečinnosti, proto odborníci radí zastavit na kaskádě maximálně čtyř kotlů. Pro bezproblémový provoz systému je nutné instalovat hydraulický oddělovač mezi topný a kotlový okruh. Zajistí snížení hydraulického odporu a hydraulické vyvážení kotle a topných okruhů.

Co jsou kaskády kotlů?

Je obvyklé rozlišovat typy kaskád podle typu použití hořáků v nich:

"Jednoduchý" kaskáda zahrnuje kotle s jednostupňovými nebo dvoustupňovými hořáky. Takový systém zvyšuje výkonové úrovně kotle - například spojením dvou kotlů s jednostupňovým hořákem vznikne ekonomičtější dvoustupňový systém.

Kaskáda "smíšený" typ kombinuje kotle, z nichž jeden je vybaven modulačním hořákem. Právě na tomto kotli je instalován řídicí systém, který reguluje teplotu kotlové vody.

Část "modulační" Kaskáda zahrnuje kotle s modulačními hořáky. Oproti „jednoduché“ a „smíšené“ kaskádě je tento systém schopen v plynulém režimu měnit množství přiváděného paliva a regulovat tepelný výkon v širokém rozsahu.

Jak vypočítat a sestavit kaskádu

Výpočet projektu kaskádové kotelny vychází ze stanovení jmenovitého tepelného výkonu zdroje tepla. Tato hodnota představuje tepelný výkon potřebné k doplnění tepla spotřebovaného objektem a energetické spotřeby tepla ostatními objekty v systému.
Výkon kotelny není určen součtem všech spotřebovaných výkonů, ale počítá se pro každý systém individuálně.
Norma ČSN 06 0310 stanovuje výpočty pro následující objekty:

Vytápění s přerušovaným ohřevem vody a větráním:

Qcelkem=0,7xQOtop+0,7QVent+QDHW(W, kW.)

Vytápění s nepřetržitým procesním ohřevem a stálým větráním:

Qtotal=QOtop+QTechn(W, kW.)

Vytápění a ohřev vody průtokovým způsobem s výhodou okruhu TUV:

Qtotal=maximální hodnota spotřeby tepla na vytápění nebo ohřev TUV

Qtotal - celkový výkon kotlů

Qheat- tepelná ztráta objektu při vnější návrhové teplotě

Qvent– potřeba tepla ventilačního zařízení

QDHW– potřeba tepla pro ohřev okruhu TUV

Qtech– potřeba tepla pro větrání nebo procesní vytápění

Výpočet kotelny vyžaduje seriózní a profesionální přístup, jinak mohou chyby ve výpočtech vést k neefektivnímu a nehospodárnému provozu systému.

Montáž a instalace systému

Systém kaskádových kotlů se skládá z následujících hlavních částí:

Hydraulické vypínání;
Hydraulické připojení kotlů;
Bezpečnostní skupina;
Ohřev okruhu TUV;
Další komponenty.

Připojení kaskádového systému se provádí v několika fázích:

Instalace zařizovacích předmětů a kotlů;
Montáž hydraulických kolektorů, plynovodu a odvodňovacího potrubí;
Připojení bezpečnostní skupiny a hydraulického separátoru;
Připojení sběrače kouře

Nejprve jsou dva kotle zapojeny do kaskády, poté jsou připojeny ostatní. Po spojení kotlů se připojí bezpečnostní skupina a nakonfiguruje se automatika.