Как работает система циркуляции воды в водонагревательном котле? 

в водогрейном котле является ключевым компонентом, обеспечивающим теплопередачу и стабильное отопление. Ее основная функция заключается в создании замкнутого контура циркуляции воды между корпусом котла и потребителем посредством энергии и тепла, обеспечивая поглощение, передачу и выделение тепла. Весь процесс следует циклической логике «нагрев – передача – рассеивание тепла – возврат», при этом все компоненты работают согласованно, обеспечивая эффективную работу системы. Конкретный механизм работы выглядит следующим образом:

Во-первых, основным источником энергии для циркуляции воды является генерация и привод циркуляционной энергии. Энергия системы циркуляции воды в водогрейном котле в основном обеспечивается циркуляционным насосом и вспомогательной ролью естественной циркуляции. Циркуляционный насос, как основной силовой агрегат, создает отрицательное давление и тягу, приводя в движение рабочее колесо с помощью двигателя. Это забирает низкотемпературную воду из сети обратной воды в корпус насоса, а затем подает ее под определенным давлением на вход в котел, обеспечивая непрерывную циркуляцию воды, гарантируя стабильную скорость потока воды и удовлетворяя потребности в отоплении на больших расстояниях и больших площадях. Для небольших водогрейных котлов или простых систем также используется принцип естественной циркуляции для облегчения передачи энергии: вода в котле после нагрева уменьшается в плотности и естественным образом течет вверх, в то время как низкотемпературная вода в трубе обратной воды, имеющая более высокую плотность, течет вниз под действием силы тяжести, образуя естественную конвекционную циркуляцию. Это, в сочетании с основной мощностью циркуляционного насоса, повышает плавность циркуляции воды.

Второй этап включает в себя процесс нагрева воды внутри корпуса котла, обеспечивающий поглощение тепла и повышение температуры. Низкотемпературная вода, подаваемая циркуляционным насосом, поступает в корпус котла и протекает по заранее спроектированным каналам через нагревательные поверхности (такие как водоохлаждаемые стенки, конвекционные трубные пучки и змеевидные трубы). В то же время высокотемпературные дымовые газы, образующиеся при сжигании топлива в топке котла, передают тепло стенкам нагревательных поверхностей труб посредством излучения и конвекции. Затем стенки труб передают тепло циркулирующей воде, протекающей внутри труб. По мере протекания воды через нагревательные поверхности она полностью контактирует с высокотемпературными стенками труб, постепенно поглощая тепло и непрерывно повышая свою температуру до тех пор, пока не достигнет заданной температуры подаваемой воды на выходе из котла, завершая этап поглощения тепла. Конструкция каналов для потока воды внутри корпуса котла должна обеспечивать равномерное распределение воды, избегая локального застоя воды, который может привести к перегреву и повреждению нагревательных поверхностей, одновременно максимизируя площадь теплообмена и повышая эффективность нагрева.

Далее следует процесс подачи горячей воды и отвода тепла на стороне потребителя, обеспечивающий передачу и использование тепла. Высокотемпературная горячая вода, нагретая котлом, транспортируется к различным потребителям (например, к радиаторам в жилых домах, кондиционерам в офисных зданиях и отопительному оборудованию в промышленном производстве) по водопроводной сети под давлением циркуляционного насоса. Водопроводная сеть должна быть рационально спроектирована в соответствии с диапазоном отопления и планировкой, распределяя высокотемпературную горячую воду к теплоотводящему оборудованию в разных зонах по ответвлениям. Клапаны на трубах позволяют регулировать поток воды в каждом ответвлении для обеспечения равномерного нагрева на каждом потребителе. Когда высокотемпературная горячая вода проходит через теплоотводящее оборудование, она отдает тепло, которое несет в окружающую среду или производственный процесс, посредством теплопроводности, конвекции или излучения, удовлетворяя потребности в отоплении и других целях. В процессе отвода тепла температура горячей воды постепенно снижается, превращаясь в низкотемпературную обратную воду.

Наконец, обратный поток низкотемпературной возвратной воды и формирование замкнутой циркуляционной системы обеспечивают непрерывную работу системы. После отвода тепла низкотемпературная возвратная вода собирается в водопроводной сети и возвращается на вход циркуляционного насоса. Во время обратного потока низкотемпературная вода проходит через вспомогательное оборудование, такое как фильтр, для удаления осадка, ржавчины и примесей, предотвращая засорение труб, насосов или нагревательных поверхностей котла и обеспечивая чистую работу системы. В некоторых системах также предусмотрены воздухоотводы в трубопроводе обратной воды для выпуска растворенного воздуха или газов, образующихся во время работы системы, предотвращая образование воздушных пробок, которые могут препятствовать потоку воды или вызывать шум. После очистки и выпуска воздуха низкотемпературная возвратная вода снова поступает в циркуляционный насос и транспортируется к корпусу котла для повторного нагрева, образуя замкнутый цикл «низкотемпературная возвратная вода – нагрев котла – подача высокотемпературной воды – отвод тепла от потребителя – низкотемпературная возвратная вода», который непрерывно повторяется для достижения непрерывного и стабильного нагрева.

Кроме того, механизмы регулирования и защиты системы реализованы на протяжении всего процесса циркуляции воды для обеспечения стабильной работы. Система управления в режиме реального времени контролирует температуру подаваемой воды, температуру обратной воды и давление в системе с помощью датчиков температуры и давления. Когда температура подаваемой воды ниже заданного значения, она автоматически увеличивает тепловую мощность горелки или скорость вращения циркуляционного насоса для повышения эффективности нагрева и расхода воды. Когда температура слишком высока, она снижает интенсивность сгорания или регулирует клапаны для уменьшения расхода воды. Датчики давления контролируют давление в системе в режиме реального времени. Если давление слишком высокое, автоматически срабатывает предохранительный клапан для сброса давления; если давление слишком низкое, система пополняет воду через устройство подачи воды для поддержания стабильного давления в системе. Одновременно слой теплоизоляции труб снижает потери тепла при транспортировке горячей воды, повышая эффективность нагрева; регулярный слив удаляет сточные воды и накипь из системы, предотвращая помехи теплообмену и обеспечивая беспрепятственный поток воды по трубам, тем самым гарантируя долговременную стабильную работу системы циркуляции воды.

Вкратце, основная задача системы циркуляции воды в водогрейном котле — обеспечение эффективной передачи тепла и его рециркуляции за счет силового привода и тепловой циркуляции. Скоординированная работа различных компонентов и точное управление системой обеспечивают стабильность, равномерность и эффективность отопления, гарантируя надежную защиту в различных сценариях обогрева.