Методика построения графиков регулирования для закрытых систем теплоснабжения

В целях качественного теплоснабжения разнородных потребителей центральное регулирование отпуска теплоты дополняется местным количественным Для систем с центральным регулированием по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения, когда расчетный расход сетевой воды в тепловых сетях определяется суммой расходов воды на отопление и вентиляцию Gd= Gojaax +Gvmax без учета нагрузки горячего водоснабжения, в расчет и построение графиков регулирования входят графики температуры воды после систем отопления и вентиляции, графики расходов теплоты и воды на отопление и вентиляцию, суммарный график расхода воды, график средневзвешенной температуры воды в обратном теплопроводе

Если центральное качественное регулирование отпуска теплоты осуществляется по отопительной нагрузке, когда расчетный расход сетевой воды в тепловых сетях определяется суммой расходов воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (форм (4 33), в расчет и построение графиков регулирования входят также графики температуры воды после водоподогревателя и расхода воды на горячее водоснабжение

Графики регулирования отопительной нагрузки. Задачей регулирования является определение температуры воды после системы отопления т2, расходов теплоты Q0 и воды G0 на отопление при различных температурах наружного воздуха

Точка излома делит весь отопительный период на два диапазона: I — от +8°С до г-, когда = const и регулирование отопительной нагрузки осуществляется обычно местными пропусками. Число часов ежесуточной работы системы отопления в этот период определяют по формуле

Расход сетевой воды через любую местную систему отопления в течение всего отопительного периода поддерживается с помощью регулятора расхода (РР) постоянным, равным расчетному. В период, когда осуществляют местное регулирование пропусками, число одновременно включенных систем отопления с повышением г- уменьшается.

Суммарный расход сетевой воды на отопление в этом диапазоне температур наружного воздуха определяют по выражению

Графики регулирования вентиляционной нагрузки. Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию можно осуществить изменением расхода сетевой воды или нагреваемого воздуха. Если заданием не определен способ регулирования отпуска теплоты на вентиляцию, применяют способ регулирования изменением расхода сетевой воды. В этом случае задачей расчета регулирования является определение температуры воды после калориферов расхода теплоты Qv и сетевой воды на вентиляцию Gv при различных температурах наружного воздуха.

Построение графика расхода теплоты на вентиляцию см. пример 4.2 (рис. 5.2.).

На основании графиков расхода теплоты на вентиляцию и температуры воды в подающей магистрали Ti = f(tH) весь отопительный период можно разбить на два диапазона (рис. 5.2.):

Температуру воды после калориферов T2V определяют из уравнения

По рассчитанным значениям расхода сетевой воды на вентиляцию строят график Gv (см. рис. 5.2).

ПРИМЕР 5.1. Построить графики регулирования для систем отопления и вентиляции при следующих данных: С?-тах = 2000 кВт, Qv max = 200 кВт, расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления t0 = -25°С, температура воздуха в помещении f,= 18°С. Центральное регулирование осуществляется по отопительной нагрузке с температурным графиком Ti = 150°С, т2 = 70°С.

Решение. По формулам (4.14) и (4.15) строим отопительно-бытовой температурный график (пример 4.4). По графику находим температуру наружного воздуха, соответствующую точке излома графика t? = +2,5°С. График т2 = /(/-) показан на рис. 5.1.

Расход теплоты на отопление при fH = 8°С определяем по формуле (4.8)

Графики регулирования нагрузки горячего водоснабжения. Расчет регулирования отпуска теплоты на горячее водоснабжение в проекте выполняют, если в системе теплоснабжения осуществляется центральное регулирование по отопительной нагрузке.

Задача расчета регулирования — определение температуры сетевой воды после водоподогревателей и расход ее на горячее водоснабжение при различных температурах наружного воздуха.

Местное регулирование тепловой нагрузки на горячее водоснабжение производят изменением расхода сетевой воды через водоподогреватель. При этом отопительный период разбивается на два диапазона. I диапазон — от tu = +8°С до когда при Xj = const и Qhm = const в системе поддерживается центральное регулирование с постоянным расходом воды через теплообменник Ghm = const. II диапазон — от С когда с повышением температуры сетевой воды в подающей магистрали осуществляется местное количественное регулирование путем уменьшения расхода сетевой воды через теплообменник. Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение наблюдается в I диапазоне температур наружного воздуха при минимальной температуре воды в подающей магистрали. Если у потребителей отсутствуют аккумуляторы горячей воды, расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение определяется по максимальной тепловой нагрузке.

Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты на горячее водоснабжение при параллельной и двухступенчатой смешанной схемах следует выполнять, используя методику, изложенную в [2, с. 109-113].

ПРИМЕР 5.2. Построить графики расхода сетевой воды на горячее водоснабжение и температуры воды на выходе из водоподогревателя системы горячего водоснабжения, присоединенного по параллельной схеме. Температуру сетевой воды в подающей и обратной магистралях тепловой сети принять из примера 4.4. Расчетная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение 1500 кВт, температура горячей воды 60°С, холодной 5°С.

Решение. Согласно [1, прилож. 1] температура сетевой воды после параллельно включенного водоподогревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды принимается х = 30°С. По графику (рис. 4.3) находим f- = 2,5°С, Xi = 70°С.

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение определяем по формуле (4.30)

С понижением температуры наружного воздуха повышается температура сетевой воды хь поступающей в водоподогреватель горячего водоснабжения. Поскольку расход теплоты на горячее водоснабжение за отопительный период принимается постоянным, с увеличением Т> расход сетевой воды на теплообменник должен уменьшаться.

Определим температуру воды на выходе из водоподогревателя при f- = -10°С и tH = ta = -25°С.

Графики суммарного расхода сетевой воды. Они строятся сложением соответствующих ординат графиков расходов воды по отдельным видам теплопотребления при tH = +8°С, f-, t0.

При центральном качественном регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке складываются ординаты расходов воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (рис. 5.5); при регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения — ординаты расходов воды на отопление и вентиляцию (рис. 5.6).

График средневзвешенной температуры воды в обратной магистрали. Определив расходы сетевой воды и температуры обратной воды после теплопотребляющих установок, находят средневзвешенную температуру сетевой воды в обратной магистрали при температурах наружного воздуха t- = +8°С, t, t0 по формуле

График средневзвешенной температуры сетевой воды в обратной магистрали при регулировании по отопительной нагрузке показан на рис. 5.7 а.

При центральном регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения расход сетевой воды на горячее водоснабжение Ghm принимается равным нулю. При этом температура сетевой воды в обратной магистрали после систем отопления и горячего водоснабжения берется по повышенному температурному графику. График тгт для данного регулирования показан на рис. 5.75.

Температурные графики центрального регулирования закрытых систем теплоснабжения.

Центральное качественное регулирование однородной тепловой нагрузки

В большинстве районов основным видом тепловой нагрузки является отопление. Доля других видов тепловой нагрузки, например, горячего водоснабжения и вентиляции обычно существенно ниже отопительной нагрузки. Поэтому в основу центрального регулирования часто закладывается закон изменения отопительной нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха.

Температурный график отопительной нагрузки

При центральном качественном регулировании.

График строится при условии постоянства расхода сетевой воды в течение всего отопительного сезона. Регулирование отпуска теплоты осуществляется изменением температуры воды в подающей магистрали. Конечной задачей регулирования является поддержание постоянной заданной температуры в помещениях за счет теплоотдачи нагревательных приборов. Теплоотдача последних должна соответствовать тепловым потерям через ограждающие конструкции зданий.

Для установившегося режима должен соблюдаться тепловой баланс, т.е. равенство количества теплоты, потерянного через ограждающие конструкции, отданного нагревательными приборами и полученного из тепловой сети. Запишем уравнение этого теплового баланса для любой текущей температуры наружного воздуха за отопительный сезон и для расчетной температуры наружного воздуха для систем отопления:

при текущих параметрах:

, (1)

при расчетных параметрах:

(2)

где q_о – удельная отопительная характеристика здания;

V – объем здания по наружному обмеру; ‘

t , — текущее и расчетное значения температуры наружного воздуха;

G, G’ -расходы воды в тепловой сети при t и ;

— температуры сетевой воды в подающем трубопроводе при t и ;

-средние температуры воды в нагревательном приборе при температурах наружного воздуха t и t ;

При центральном качественном регулировании расход воды остается постоянным .

Разделив первое уравнение на второе получим:

. (3)

Коэффициент теплопередачи нагревательных приборов имеет следующую зависимость от температурного напора:

, (4)

где с и п – безразмерные коэффициенты.

Для современных типов отопительных приборов п=0,32.

Подставляя выражение (4) для k притекущем и расчетном значениях в формулу (3), получим:

. (5)

Для систем отопления с присоединением к тепловой сети через элеватор температура воды после элеватора τ₃ определяется из уравнения теплового баланса элеваторного ввода:

и с учетом выражения для коэффициента смешения элеватора

.

.

Средняя температура нагревательного прибора в системе отопления с элеватором

.

Аналогично записывается при расчетной температуре наружного воздуха. Подставим эти выражения в формулу (5) и получим

Из этого уравнения определяются текущие τ₁ и τ₂ в зависимости от t_н:

,

.

Из уравнений следует, что температуры сетевой воды являются функциями тепловой нагрузки и температуры наружного воздуха. Зависимость отопительной нагрузки от температуры наружного воздуха имеет линейный характер, при этом угол наклона определяется значением t_но. Зависимость температуры сетевой воды до и после отопительной установки от t_но тоже близка к линейной. При температуре наружного воздуха, равной расчетной температуре внутри помещений, наступает тепловой равновесие и все линии температур сходятся в одну точку +18 о С. Однако практически температурные графики обрываются раньше теплового равновесия, поскольку отопление прекращается при температуре +8 о С.

Например, рассмотрим график регулирования для сети с параметрами 150/70 при

t_н = -30 о С. В пределах температур отопительного периода от +8 о С до t_но производится регулирование по температуре наружного воздуха при чисто отопительной нагрузке.

Аналогично выводятся уравнения и строятся графики для вентиляционной нагрузки.

Отопительно-бытовой график центрального

Качественного регулирования

Выше был рассмотрен график центрального качественного регулирования для случая, когда у большинства абонентов отсутствует нагрузка горячего водоснабжения. Различают отопительно-бытовой график и график регулирования по совмещенной нагрузке (отопление и горячее водоснабжение). Отопительный график применяется, когда отношение средней нагрузки горячего водоснабжения к расчетной нагрузке отопительной соответствует соотношению:

.

Согласно отопительному графику температура сетевой воды τ₁ должна изменяться от 150ºС до примерно 40ºС за отопительный период (при нагрузке 150/70), т.е. если не учитывать нагрузку горячего водоснабжения, то график имеет вид приведенный выше. Учет нагрузки горячего водоснабжения требует некоторых изменений графика, а именно: при положительных температурах наружного воздуха температура сетевой воды не должна быть ниже 70ºС с тем, чтобы обеспечить подогрев водопроводной воды в теплообменных аппаратах до температуры 60ºС ( 5ºС принимается на потери в сетях ГВС). В результате температурный график имеет точку излома или срезку графика.

При чисто элеваторном подключении систем отопления в теплый период года имеет место перегрев помещений. Чтобы избежать этого необходимо в этот период осуществлять дополнительное местное количественное регулирование систем отопления или регулирование пропусками. При элеваторных вводах регулирование пропусками или количественное регулирование приводит к разрегулировке систем отопления. Этот недостаток устраняется установкой на абонентских вводах или групповых тепловых пунктах центробежных насосов, позволяющих поддерживать постоянный расход в системах отопления при уменьшении расхода сетевой воды из подающей линии. На индивидуальных тепловых пунктах центробежный насос может устанавливаться на перемычке элеватора, а в схемах группового теплового пункта устанавливается общий подмешивающий насос.

В этих схемах при снижении расхода сетевой воды возрастает подача насосов, и суммарный расход в системе отопления остается постоянным. Аналогичный режим работы может быть достигнут установкой элеватора с регулируемым соплом, тогда изменением коэффициента смешения элеватора удается сохранить постоянным расход в системе отопления при снижении расхода сетевой воды. Такой режим для системы отопления будет соответствовать закону качественного регулирования, т.е. расход постоянный, а τ₃ будет изменяться. Если система отопления работает по закону качественного регулирования, за счет схемных решений температура обратной воды τ₂ тоже будет соответствовать закону качественного регулирования.