Гидромодуль (или насосная станция) системы холодоснабжения – это устройство для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости. Как правило, в составе таких устройств применяются циркуляционные насосы центробежного типа, один из которых рабочий, а второй резервный.

Основная цель данной статьи — рассказать читателю про особенности выбора типа и места расположения насосной станции на объекте в ходе проектирования системы холодоснабжения. При этом нужно ответить на три главных вопроса:

1. Какой гидромодуль выбрать, встроенный или внешний
2. Где установить насосы — до чиллера или после
3. Где установить насосы — в нижней точке системы или в верхней

Встроенный гидромодуль или внешний

В системах холодоснабжения применяется два вида насосных станций:

• Внешняя (подбирается и проектируется отдельно),
• Встроенная (как правило, входит в комплект поставки чиллера).

Внешний гидромодуль

Гидромодуль устанавливаемый отдельно от чиллера проектируется в составе системы холодоснабжения вместе с насосами, трубопроводами, запорной арматурой, расширительным баком, фильтрами, устройствами удаления воздуха, средствами автоматизации и энергообеспечения, что дает возможность индивидуального подбора компонентов, учитывая возможности и требования потребителя (рисунок 1).

В отдельных случаях в качестве внешнего гидромодуля может использоваться заводская укомплектованная насосная станция со средствами автоматизации (рисунок 2), но купленная отдельно от чиллера.

К преимуществам внешней насосной станции относят:

1. Низкая стоимость. Самостоятельно подобранная станция всегда заметно дешевле готовых заводских изделий.
2. Гибкость подбора. Безусловно, встроенный гидромодуль тоже можно подобрать под заданные условия, но разнообразие их не так велико.

Среди недостатков выделяют следующие:

1. Необходимость подготовки отдельного помещения (помещения Насосной) или площадки для размещения всех элементов обвязки.
2. Увеличение времени монтажа и наладки оборудования (сборка, монтаж модуля на объекте, интеграция в систему автоматизации).

Встроенный гидромодуль

Встроенный гидромодуль изготавливается на производстве, поставляется в комплекте с чиллером и средствами автоматизации прошедшими заводские испытания, что исключает необходимость проектирования и позволяет уменьшить время монтажных работ, предотвращая скрытые затраты на пусконаладочные работы и эксплуатационное обслуживание.

В то же время встроенные гидромодули имеют ограниченную мощность, которая является препятствием в развитии системы холодоснабжения, одновременно с высокой стоимостью в отличие от внешнего гидромодуля.

Где лучше установить насосы — до чиллера или после него

Место установки циркуляционных насосов выбирается при проектировании системы охлаждения воздуха. При этом часто возникает вопрос, где их лучше запроектировать — перед чиллером или после него. Рассмотрим обе ситуации.

Установка насоса перед чиллером

Размещение насосной станции перед чиллером обеспечивает избыточное давление на входе в испаритель и унос пузырьков воздуха из него. Также испаритель оказывается под защитой фильтра, установленного перед насосом. Благодаря ему в испаритель не попадает грязь и окалины из сети трубопроводов.

Отметим еще пару важных преимуществ:

1. Насос мало-мальски нагревает холодосноситель, и если он установлен после чиллера, то в фанкойлы или промежуточный теплообменник попадет слегка подогретый холодосноситель. Это снижает эффективность их работы, поэтому насосу лучше установить до чиллера.
2. С понижением температуры повышается вязкость жидкости, плюс температура теплого потока хладоносителя ближе к оптимальным параметрам работы насосы. Эти пункты также за то, чтобы насос был установлен перед чиллером.

Установка насоса после чиллера

При размещении насоса после чиллера в испарителе возникают условия (высокая температура и самое низкое давление в системе) для возникновения пузырьков воздуха в верхней части испарителя. Это отрицательно влияет на интенсивность теплообмена и приводит к закупорке каналов с последующим их размораживанием. Кроме того, снижение подпора жидкости на входе в насос может вызвать процесс кавитации.

Итак, установка насосов после чиллера не рекомендуется. Однако такую схему иногда применяют в высотных зданиях, для которых характерно высокое избыточное давление от столба жидкости.

Где лучше установить насосную группу — в верхней точке системы или в нижней

Строгих требований, где именно установить насосную группу, в подвале здания или на чердаке (техническом этаже) — нет. Но стоит учитывать следующие требования:

• Значение максимального и минимального подпора на входе в насос согласно заводской документации (обычно не менее 2 метров),
• Расположение насоса позволяет обеспечить свободный доступ для осмотра, технического обслуживания и ремонта,
• Температурный режим помещения с гидромодулем предотвращает замерзание жидкости в случае остановки системы с рабочей средой (круглогодично отапливаемое помещение),
• Давление и температура рабочей среды обеспечивает работу без кавитации,
• Поддержание низкого уровня шума в помещениях с постоянным пребыванием людей.

Необходимо отметить, что на место установки насосов могут повлиять дополнительные требования установленные нормативными документами. К примеру в СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003» указаны требования к отводу охлаждающей воды в систему канализации. Это означает необходимость проектирования дополнительных коммуникаций, которые может быть затруднительно сделать на верхних этажах.

И ещё один момент. Место установки насоса (в нижней или верхней точке) не влияет на расчет насоса. Иногда проектировщики стараются установить насосы в верхней точке, чтобы сэкономить на напоре насоса, то есть чтобы насос “не поднимал холодоноситель наверх”.

Эти рассуждения в корне не верны: давление для поднятия жидкости наверх нивелируется давлением при спуске жидкости вниз. Перепад между нижней и верхней точкой системы не влияет на напор насоса. В расчете учитывается только сопротивление труб и арматуры.

Обвязка насосов

Обвязка насосов определяется техническими требованиями к системе и, как правило, включает в себя:

• Циркуляционный насос – обеспечивает перекачку охлаждающей жидкости в контуре циркуляции (подробнее читайте в статье подбор насоса),
• Расширительный бак – компенсирует температурные изменения рабочей среды при увеличении или уменьшении объема жидкости,
• Обратный клапан – предотвращает обратный поток жидкости в системе,
• Затвор (краны, задвижки) – перекрывает поток жидкости в системе, дисковые затворы дополнительно выполняют функцию регулирования объема жидкости,
• Фильтр – предотвращает попадание загрязнений в элементы системы,
• Виброкомпенсатор – выполнят функцию снижения вибрации, шума и осевых смещений трубопроводов,
• Предохранительный клапан – защищает систему от превышения давления,
• Шкаф управления – запускает и останавливает насосы в ручном и автоматическом режиме, а также является средством коммутации электрических цепей.

Виды и порядок подбора элементов, входящих в обвязку насоса, будут рассмотрены в отдельной статье.

Заключение

Итак, при проектировании насосной станции проектировщик должен задать себе два основных вопроса: какой гидромодуль выбрать и где его установить. В рамках этой статьи мы рассмотрели преимущества и недостатки встроенных и внешних гидромодулей, а также различных мест установки — до чиллера или после; в нижней точке системы или в верхней.