В статье рассмотрена проблематика регулирования подачи теплоносителя в системах ГВС для достижения стабильного температурного режима воды при скачкообразном потреблении. Представлена новая схема, построенная на базе электромагнитных расходомеров «МастерФлоу» и регулятора ТБР-200. Рассмотрены характеристики расходомеров, позволяющие применять их для регулирования подачи теплоносителя.
ООО «ТехПромСервис», г. Калуга
При построении систем горячего водоснабжения (ГВС) большое внимание уделяют вопросам энергоэффективности и точности регулирования параметров воды, уходящей потребителю. Одна из наиболее сложных задач – регулирование температуры воды в условиях постоянно изменяющегося водоразбора, характерного для многоквартирных домов, гостиниц, оздоровительных и спортивных заведений и других объектов массового потребления воды. При резких изменениях расхода в утренние или вечерние часы, в «тупиковых» схемах, в системах ГВС с полимерными трубопроводами должен быть обеспечен стабильный температурный режим, который ограничивается инерционностью тепловых процессов, нелинейностью характеристик теплообмена и многими другими факторами. Существующие традиционные решения часто демонстрируют запаздывание реакции на изменение нагрузки, что приводит к подаче потребителю воды либо недостаточно нагретой, либо перегретой (последнее критично в системах ГВС с полимерными трубами). Дополнительную сложность создает необходимость соблюдать температурный график теплосети при возврате теплоносителя обратно в теплосеть, а также требования по энергоэффективности всей системы в целом. Эти проблемы усугубляются при использовании сложных схем ГВС, включающих многоступенчатые системы подогрева, циркуляционные контуры и контуры подпитки. В таких условиях традиционные методы регулирования могут оказаться неэффективными.
Примером традиционных решений являются схемы регулирования расхода теплоносителя на основании измерений температуры воды на выходе из теплообменного аппарата. Получив данные от датчика температуры, установленный в системе ГВС регулятор «отмеряет» соответствующее количество теплоносителя. Такой метод отличается низкой точностью регулирования расхода теплоносителя, потому что блок управления (регулятор) берет за основу температуру на выходе из теплообменного аппарата, а она, ввиду особенностей работы системы ГВС, изменяется быстрее, чем происходит ее измерение. В результате получить данные об актуальной температуре (а следовательно, и о количестве тепловой энергии, которую несет в себе подогреваемая вода) не представляется возможным, что, в свою очередь, не позволяет точно регулировать расход теплоносителя, необходимого для нагрева воды, уходящей потребителю. Неточности в регулировании расхода теплоносителя могут привести к его перерасходу или недостаточному расходу, то есть к неэффективному использованию тепловой энергии, предоставляемой теплосетью.
Российским предприятием ООО «Теплобаланс» (г. Екатеринбург) в 2024 году был разработан новый способ поддержания стабильной температуры воды в системе ГВС за счет увеличения точности и скорости регулирования расхода теплоносителя на основании уравнения теплового баланса, успешно реализованный в регуляторах собственного производства ТБР-200 (рис. 1). Одним из решений, позволяющих добиться такого результата, стало включение в схему регулирования быстродействующих и высокоточных расходомеров «МастерФлоу» производства компании «ТехПромСервис» (г. Калуга).
Рис. 1. Схема для поддержания стабильной температуры воды в системе ГВС
На основе данных, полученных с расходомеров «МастерФлоу» и датчиков температуры, регулятор ТБР-200 вычисляет, какое именно количество тепловой энергии (и, следовательно, теплоносителя) необходимо подать в систему в текущий момент времени, чтобы достичь требуемой температуры на выходе. Это позволяет заранее определить условия для получения требуемой температуры ГВС, что устраняет инерционность и перерегулирование, обеспечивая незамедлительную подачу в систему именно того количества тепловой энергии, которое было рассчитано как необходимое. Дополнительно обеспечивается возможность поддержания температуры теплоносителя в обратном трубопроводе теплосети на уровне не выше установленного значения и уменьшение расхода теплоносителя в периоды отсутствия потребления ГВС.
Регулятор ТБР-200
Регуляторы ТБР-200 (рис. 2), предназначенные для регулирования потока теплоносителя в системах теплоснабжения и ГВС по результатам измерения температуры и расхода воды в трубопроводах и температуры наружного воздуха, в соответствии с заданными условиями, с архивированием измеренных значений по интервалам времени, серийно выпускаются с 2022 года и применяются в составе систем автоматического регулирования теплопотребления (САРТ) и других измерительных систем.
Рис. 2. Регулятор ТБР-200: внешний вид
Преобразователь расхода «МастерФлоу»
Электромагнитные расходомеры «МастерФлоу», предназначенные для измерения объемного расхода электропроводных жидкостей, серийно выпускаются с 2007 года и применяются в системах водо- и теплоснабжения коммунального хозяйства и энергетики. Преобразователи расхода имеют различные варианты типов присоединения – фланцевое, межфланцевое («сэндвич»), резьбовое, молочная муфта и другие (рис. 3–5).
Рис. 3. Электромагнитный расходомер «МастерФлоу» с фланцевым присоединением и панелью индикации
Рис. 4. Расходомеры «МастерФлоу» с межфланцевым соединением («сэндвич») и резьбовым типом присоединения
Эти приборы разработаны и производятся калужским предприятием «ТехПромСервис», также известным на рынке под названием своего товарного знака – «Промприбор». Разработчики этой компании создали расходомер с временем реакции (?реак) на ступенчатое (скачкообразное) изменение расхода, равным 1 секунде при отключенном фильтре и не превышающем 7 секунд при включенном фильтре. Фильтр – это элемент системы обработки сигнала, выполняющий сглаживание сигнала в условиях сильных импульсных помех. При работе фильтра увеличивается инерционность показаний по импульсному, частотному, токовому выходам при резкой смене расхода, но даже в таких условиях скорость реакции составляет менее десяти секунд. При отключенном фильтре инерционность показаний у расходомера «МастерФлоу» отсутствует.
Для случаев скачкообразного потребления предусмотрен еще один инструмент: если наблюдаются значительные колебания показаний расхода, можно увеличить значение интегратора расхода, то есть число измерений, по которым определяется текущий расход. Настройка расходомера выполняется в программе «МастерФлоу-Сервис» с использованием цифровых интерфейсов RS-232 или RS-485.
Также отметим ряд общих характеристик преобразователей расхода электромагнитных «МастерФлоу». Расходомеры оснащены счетчиками объема жидкости, проходящей в прямом и обратном (реверсивном) направлении, счетчиком суммарного времени работы расходомера. Показания всех счетчиков сохраняются в энергонезависимой памяти и отображаются на ЖКИ в случае его наличия: в линейке есть исполнения с панелью индикации для отображения измеренных параметров. На внешние устройства данные, как уже указывалось, выводятся по RS-232 или RS-485, где и обрабатываются в программе верхнего уровня, например, «МастерФлоу-Сервис». Линейка расходомеров представлена большим рядом типоразмеров, позволяющим измерять расход в диапазоне от 5 до 2 000 000 л/ч, а также исполнениями с разными первичными преобразователями и способами подключения. Первичные преобразователи приборов могут быть выполнены из стали и стеклонаполненного полифениленсульфида – огнеупорного пластика с высокой жесткостью (рис. 5). Преобразователи из пластика имеют литую проточную часть с квазипрямоугольным сечением, благодаря которому диапазон измерений расширяется. Например, у преобразователя расхода модели МФ-10 с пластиковым первичным преобразователем и номинальным диаметром 20 мм (DN20) отношение минимально возможного измеряемого расхода к максимально возможному составляет 1 : 1000, то есть прибор может измерять от 12 до 12 000 л/ч с погрешностью не более ±1 %.
Рис. 5. Расходомер «МастерФлоу» с первичным преобразователем из огнеупорного пластика и литой проточной частью
Заключение
Особенности новой схемы регулирования ТБР-200 в комплекте с быстродействием расходомеров «МастерФлоу» направлены на изменение самого принципа регулирования и позволяют перейти от реактивного управления (реагирование на уже свершившееся отклонение температуры на выходе) к предиктивному управлению (расчет и подача необходимого количества теплоносителя на основе текущих входных параметров). Таким образом, осуществляется переход от системы, работающей по принципу «обратной связи с запаздыванием», к системе, работающей по принципу прогнозирования и прямого управления.
Опубликовано в журнале «ИСУП» № 1(121)_2026
ООО «ТехПромСервис», г. Калуга,
тел.: +7 (4842) 55-02-48,
эл. почта: saleprompribor-kaluga.ru
Иллюстрации предоставлены ООО «ТехПромСервис»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
