Задача проекта

Бывшие цеха завода, лишенного централизованного горячего водоснабжения, перестраивались под фитнес-клуб. Особенностью любого фитнес-клуба является большой водозабор горячей воды в душевых кабинах. В данном случае таковых насчитывалось девять.

Монтажники системы водоснабжения предложили решить задачу обеспечения душевых горячей водой путем размещения нескольких накопительных водонагревателей общей паспортной мощностью в 90 кВт. Решение, ввиду неэкономичности, заказчика не устроило. Необходимо было значительно сократить расход электроэнергии на нагрев воды.

Реализация проекта

Для начала мы выяснили режим использования будущих душевых точек. Оказалось, что пик расхода воды будет приходиться на вечер, когда клуб посещают наиболее активно. Определились со средним временем на принятие душа и со средней температурой воды, которая отвечает требованиям посетителей. Оказалось, что эта температура значительно отличается в зимний и летний периоды. Исходя из этих данных, был сделан расчет необходимого объема подогретой воды на все точки водоразбора.

При обследовании объекта мы обратили внимание на реализацию системы отопления, которая планировалась изначально с естественной циркуляцией, но по факту перепада давления для нормальной циркуляции не хватало. При этом особенность самой системы теплоснабжения здания оказалась такой, что температура теплоносителя практически всегда оказывалась повышенной.

 

Исходя из этих вводных данных, было решено совместить сразу две задачи - обеспечения горячей водой и улучшения циркуляции в системе отопления. Для этого была разработана двухступенчатая схема подогрева в виде большого накопительного бака, подогреваемого ТЭНами, и дополнительного проточного водонагревателя.

Для увеличения КПД нагрева накопительный бак был сделан под заказ в виде теплоизолированной емкости - термоса, оснащенной внутри рассчитанным рекуператором, через который была пропущена "обратка" системы отопления. Рекуператор обеспечил падение температуры теплоносителя на 8 градусов, взяв на себя функции насоса за счет создания разницы давлений, и устойчивое поддержание в отопительный сезон температуры нагретой воды в течение 12 часов без включения ТЭНов суммарной мощностью 15 кВт. Таким образом, удалось добиться кратного уменьшения расходов как за счет общего снижения мощности накопительного бойлера, так и за счет того, что его нагрев в зимний период удалось перенести на ночное время, когда действует льготный тариф на электроэнергию.

Для поддержания постоянной температуры горячей воды вне зависимости от температуры теплоносителя в основном бойлере система была дополнительно оснащена смешивающим узлом с термосмесительным клапаном.

Для ситуации резкого роста водоразбора система также включает в себя дополнительный проточный водонагреватель мощностью 15 кВт, осуществляющий догрев воды из накопительного водонагревателя до минимально необходимой температуры. Эксплуатация показала, что расчетный коэффициент его использования не превысил 10% от всего времени наличия водозабора, что полностью совпало с расчетами. При этом в летний период дополнительный нагреватель использовать не планировалось вовсе ввиду того, что требования к температуре горячей воды в душе в это время ниже - вместо 46 градусов на выходе смешивающего узла достаточно 40, но опытная эксплуатация показала, что не был учтен фактор "забыли выключить кран", ввиду которого было решено оставить в алгоритме управления возможность догрева воды проточным водонагревателем и в летний период.

Система управления водонагревателями была реализована на базе продукции OWEN: терморегулятора ТРМ500, датчиков ДТС 075 и блока питания.

Алгоритм управления системой предусматривает два режима управления температурой - ручной и автоматический, реализованные на основе функционала цифрового таймера, а также режим "зима/лето" с различными уставками температуры. Обратная связь системы обеспечена термопарами на выходе накопительной емкости и после термосмесительного клапана, т.е. на выходе системы.

Результат автоматизации

В результате автоматизации удалось на порядок снизить потребление электроэнергии системой подогрева воды - со сметных 390 кВт*ч в сутки до 25 кВт*ч в сутки, а также избавиться от циркуляционного насоса в системе отопления. Экономический эффект за время бесперебойной работы системы в течение трех лет составил не менее 950 000 рублей.