Температурный график системы отопления – порядок расчета и готовые таблицы

Основой экономного подхода к расходу энергоносителя в системе отопления любого типа является температурный график. Его параметры указывают оптимальное значение нагрева воды, оптимизируя тем самым затраты. Для того чтобы на практике применить эти данные необходимо подробнее узнать принципы его построения.

Терминология

Температурный график – оптимальное значение нагрева теплоносителя для создания комфортной температуры в помещении. Он состоит из нескольких параметров, каждый из которых прямым образом влияет на качество работы всей системы отопления.

1. Температура во входном и выходном патрубках котла отопления.
2. Разница между этими показателями нагрева теплоносителя.
3. Температура в помещении и на улице.

Последние характеристики являются определяющими для регулирования первых двух. Теоретически необходимость в увеличении нагрева воды в трубах наступает при уменьшении температуры на улице. Но насколько нужно увеличить мощность котла , чтобы нагрев воздуха в помещении был оптимален? Для этого составляют график зависимости параметров системы отопления.

При его расчете учитываются параметры отопительной системы и жилого здания. Для централизованного отопления приняты следующие температурные параметры системы:

• 150°С/70°С. Перед поступлением к пользователям теплоноситель разбавляется с водой из обратной трубы для нормализации входящей температуры.
• 90°С/70°С. В этом случае нет необходимости устанавливать оборудование для смешивания потоков.

Согласно текущим параметрам системы коммунальные службы должны следить за соблюдением значения нагрева теплоносителя в обратной трубе. Если этот параметр меньше нормального – значит, помещение прогревается не должным образом. Превышение говорит об обратном – температура в квартирах слишком высокая.

Температурный график для частного дома

Практика составления подобного графика для автономного отопления не сильно развита. Это объясняется его принципиальным отличием от централизованного. Регулирование температуры воды в трубах возможно осуществлять в ручном и автоматическом режиме. Если при проектировании и практической реализации была учтена установка датчиков для автоматического регулирования работы котла и термостатов в каждой комнате, то острой необходимости в расчете температурного графика не будет.

Но для подсчета будущих расходов в зависимости от погодных условий он будет незаменим. Для того чтобы составить его согласно текущим правилам, необходимо учитывать следующие условия:

1. Тепловые потери дома должны быть в пределах нормы. Основным показателем этого условия является коэффициент сопротивления теплопередачи стен. В зависимости от региона он различен, но для средней полосы России можно взять среднее значение – 3,33 м²*С/Вт.
2. Равномерный нагрев жилых помещений в доме при работе системы отопления. При этом не учитывается принудительное уменьшение температуры в том или ином элементе системы. В идеале, количество тепловой энергии от нагревательного прибора (радиатора), максимально удаленного от котла, должно быть равно установленному близко к нему.

Только после обеспечения этих условий можно переходить к расчетной части. На этом этапе могут возникнуть трудности. Правильный расчет индивидуального температурного графика представляет собой сложную математическую схему, в которой учитываются все возможные показатели.

Однако для облегчения задачи существуют уже готовые таблицы с показателями. Ниже приведены примеры самых часто встречающихся режимов работы отопительного оборудования. В качестве начальных условий были взяты следующие вводные данные:

• Минимальная температура воздуха на улице – 30°С
• Оптимальная температура в помещении +22°С.

На основе этих данных были составлены графики для следующих видов работы отопительных систем.

Стоит помнить, что эти данные не учитывают особенности конструкции системы отопления. Они лишь показывают рекомендованные значения температуры и мощности отопительного оборудования в зависимости от погодных условий.

Температурный график подачи теплоносителя в систему отопления — условия, показатели

Для отопления городских многоквартирных домов основными источниками тепла служат тепловые электроцентрали ТЭЦ, гидроэлектростанции ГЭС, котельные, нагретый теплоноситель (вода) от которых поступает в квартиры по трубопроводу централизованной магистрали. При этом поддержание в помещениях нормированной температуры с одновременным эффективным использованием топлива и снижением теплопотерь происходит, если соблюдается температурный график подачи теплоносителя в систему отопления.

Данный график (таблица) является основным документом для проводящих настройки специалистов теплосетей, распределяющих поток носителя по различным объектам в центральных (ЦТП) и индивидуальных (ИТП) теплопунктах. Чтобы оптимально сбалансировать систему, специалисты проводят замеры водных температур в линии подачи и обратки домов и согласно полученным данным производят терморегулировку или изменяют объем поступления рабочего тела в стояки.

Рис. 1 График термозависимости атмосферного воздуха и теплоносителя в линии подачи и обратки

Теплосети — параметры

Эксплуатация, технические параметры оборудования, правила проектирования и монтажа тепловых сетей (ТС) регламентированы в нормах и правилах СНиП 2.04.07-86, его основные положения:

1. Нормативы распространяются на теплосети и размещенное на них оборудование, транспортирующие нагретую до температуры максимум +200 °С воду или водяной пар с температурным пределом +440 °С при максимальном давлении Ру в трубах 6,3 МПа (63 бара, 63 атмосферы).
2. Нормы действуют на водяные, паровые и конденсаторные теплосети на участке от запорной арматуры на выходе коллекторов или от стен теплового источника до входных задвижек теплопунктов (ТП) зданий.
3. Теплосети с водяным носителем положено проектировать двухтрубными с одновременной подачей тепловой энергии на нужды отопления, вентилирования, горячего водоснабжения (ГВС), технологических процессов.
4. Системы ГВС присоединяют к двухтрубным теплосетям открытого типа (с расширительным баком на чердаке) через трубы подачи и обратки. В замкнутой отопительной системе с гидроаккумуляторным баком и циркуляционным электронасосом подсоединение магистрали ГВС осуществляется через водонагреватели косвенного теплообмена.
5. Системы ГВС могут подключаться к теплосетям через пароводяные водонагреватели.
6. При двухтрубной разводке подключение отопительных контуров и вентиляции потребителей производится непосредственно по зависимой схеме.

Рис. 2 Показатели теплопотока (Вт) на обогрев 1 м 2 жилых построек по СНиП 2.04.07-86

Характеристики и отпуск теплоносителя

СНиП 2.04.07-86 регламентируют физико-химические характеристики рабочего тела теплосетей, а также отпускные параметры, его основные положения:

• В системах централизованной теплоподачи для нужд отопления, вентилирования, ГВС и проведения техпроцессов в сооружениях производственного и общественно-бытового пользования основным видом теплового носителя служит вода.
• Отпуск и регулирование подачи тепла осуществляется централизованно — на источнике тепла (ТЭЦ), по группам — в регулировочных узлах или ЦТП, индивидуально — в ИТП.
• Для теплосетей с водным рабочим телом отпуск тепловой энергии по нагрузке отопления или совместно с горячим водоснабжением проводят по таблицам взаимозависимости температуры носителя от параметров внешней среды.
• Регулирование производится по количеству (объему подаваемой воды) и количественно-качественным (объемно-температурным) параметрам.
• При централизованном регулировании в теплоснабжающих системах с преобладанием жилищно-коммунальной нагрузки от 65%, используют совместную регулировку по отоплению и ГВС. В случае, если доля жилищно-коммунальный нагрузки меньше 65% от общей, а доля ГВС менее 15% от отопительной нагрузки — регулирование производится по отопительной нагрузке.
• При регулировке отпуска тепла во всех случаях ограничением является минимальная температура носителя в магистрали, необходимая для подогревания холодной воды в контурах ГВС, связанных с линией теплоснабжения пользователей:
  — для закрытых контуров (с электронасосом) температура в системе отопления берется минимум в +70 °С;
  — для гравитационных систем открытого типа устанавливаемая температура воды в трубах отопления — минимум +60 °С.
• Составляя температурный график для системы отопления, принимают средние показатели температур:
  — для начала и окончания отопительного сезона — +8 °С;
  — в помещениях для жилья — +18 °С;
  — внутри производственных цехов — +16 °С.
• Для объектов на производстве и в местах общественного назначения при плановом понижении температуры после смены и в выходные дни реализуют объемное и терморегулирование характеристик рабочего тела в теплопунктах (ТП).

Рис. 3 Центральные теплопункты – внешний вид

Тепловые пункты ТП

Теплопункты в соответствии со СНиП 2.04.07-86* подразделяют на:

• индивидуальные теплопункты (ИТП) — устраивают для подсоединения отопительных, вентиляционных, технологических систем и ГВС в одном здании;
• центральные теплопункты (ЦТП) — аналогичного назначения для двух или более объектов.

В теплопунктах предусмотрена установка оборудования, запорно-регулирующей арматуры, контрольно-измерительных, управляющих приборов и автоматики, выполняющих следующие функции:

• преобразование физического состояния теплоносителя (из парообразного в жидкое) или его свойств;
• контроль физических характеристик рабочего тела (обязательное присутствие);
• учет расхода теплоты (наличие обязательно), рабочего тела и количества конденсата;
• регулировка расхода рабочей среды и ее перераспределение по теплопроводящим контурам (через раздаточные ветви в ЦТП или направление напрямую в линию ИТП);
• защита теплосети от аварийного превышения параметров носителя;
• наполнение и подпитывание теплопотребляющих стояков;
• собирание, охлаждение, возвращение конденсированной жидкости в контур и контроль ее состояния;
• аккумулирование тепла;
• подготовка воды для систем ГВС.

ИТП размещают в каждом здании вне зависимости от присутствия ЦТП, его основная функция – присоединение объекта к теплосетям с выполнением мероприятий, не принятых в ЦТП.

Рис. 4 Параметры некоторых видов отопительных систем разного назначения по СНиП 2.04.05-91

Температурные нормы обогреваемых жилых помещений

В СНиП 2.04.05-91, регламентирующем конструкционные и физические параметры различных видов отопления, указано, какая температура должна поддерживаться в помещениях для комфортабельного проживания и нахождения в нем людей, его некоторые разделы:

1. Отопительную систему сооружений проектируют с учетом равномерного нагрева воздуха в помещениях, обеспечения взрыво- и пожаробезопасности, необходимого напора и теплостойкости магистрали, удобства визуального осмотра, проведения обслуживающих и ремонтных операций на линии.
2. Автоматическую регулировку потока рабочей среды предусматривают при расходе постройкой тепловой энергии больше 50 кВт.
3. Минимальный тепловой поток, поступающий от теплообменных агрегатов в кухонные и жилые помещения принимают в 10 Ватт на квадратный метр пола. При этом учитывают энергию, исходящую от электроприборов, освещения, коммуникаций и различного типа оборудования, присутствующих в комнатах людей и прочих энергетических источников.
4. На этапе проектирования отопительных систем жилых домов предусматривают обеспечение регулирования и учет теплоэнергии здания или его отдельной секции в каждой квартире, помещениях общего пользования.
5. Для определения расхода энергии помимо общего домового счетчика предусматривают устройство:
   — горизонтальной трубной разводки с установкой счетчика израсходованной тепловой энергии в каждой отдельно взятой квартире;
   — систем учета энергии посредством размещения расходомерных индикаторов на каждом теплообменном радиаторе в домах, где используется общая стояковая разводка для нескольких квартир;
   — единого теплового расходомера для всего здания или его секций с реализацией поквартирного подсчета потребляемой энергии согласно их отапливаемой площади.
6. Максимальную поверхностную температуру полов под осевой линией теплообменных приборов в жилых постройках берут равной +35 °С.

Рис. 5 Нормы оптимального микроклимата в зоне обслуживания бытовых, для жилья, административных, общественных помещений по СНиП 2.04.05-91

Для отопления многоквартирного дома или частного жилья выбирается температура воды в системе отопления, точнее ее регулировка в теплообменных радиаторах с таким расчетом, чтобы обеспечить комфортный микроклимат для нахождения жильцов в комнатах. Санитарные требования к условиям проживания в жилых помещениях приведены в СанПиН 2.1.2.2645-10, его нормативы допусков:

• жилые комнаты: +18 — +24 °C;
• кухни, туалеты и ванны совмещенными санузлами: +18 — +26 °С;
• угловые комнаты: выше стандартных показателей для жилых комнат на 2 градуса (+20 — +26 °С);
• кладовки: +12 – +22 °С;
• чердаки и подвалы: +4 – +8 °C;
• коридоры, вестибюли, лестничные проемы и площадки: +14 — +20 °С;
• детские игровые: от +20 до +24 °C;
• закрытые веранды и террасы: +10 — +14 °C.

Для корректного определения температуры в помещениях измерения проводят на удалении в 1 метр от внутренней отделки стен и 1,5 м от полового покрытия.

Для равномерного прогрева помещения по всей площади должна обеспечиваться кратность воздухообмена, ее главные показатели регламентированы СНиП 2.04.05-91 и составляют для жилых комнат минимум 3 м 3 /ч на 1 м 2 при естественном проветривании. В индивидуальных домах и квартирах также используются следующие нормативы теплообмена:

• для комнат площадью 18 — 20 м 2 показатель должен составлять 3 м 3 /ч на 1 м 2 ;
• при размещении кухнях площадью до 18 м 2 газовых двухконфорочных и электроплит кратность воздухообмена увеличивается и составляет 60 м 3 /ч, соответственно с 3-мя конфорками показатель теплообмена 75 м 3 /ч, при 4-х горелках кратность — 90 м 3 /ч;
• в ванных комнатах площадью до 25 м 2 минимальную кратность воздухообмена принимают в 25 м 3 /ч.
• в туалетных комнатах площадью до 18 м 2 воздухообменный норматив — от 25 м 3 /ч.
• в совмещенном санузле принимают кратность воздухообмена 50 м 3 /ч, при нахождении в нем писсуаров показатель увеличивается на 25 м 3 /ч.

Рис. 6 Нормы микроклимата в жилых помещениях по СанПиН 2.1.2.2645-10

Температурный график подачи теплоносителя в систему отопления

Любая автономная отопительная система имеет одинаковый принцип работы — носитель по трубам подается к теплообменникам (радиаторам, теплым полам), а после отдачи тепла через батареи, ветви нагреваемых полов остывшая вода направляется по обратке к нагревательному оборудованию (котлу на различных видах топлива), где после подогрева снова возвращается в контур.

При обогреве зданий используется несколько иной принцип — остывший носитель из обратки поступает в элеваторный узел, где происходит его смешивание с горячей водой (паром) ТЭЦ, после чего жидкость усредненный температуры направляется в обогревательный контур.

Для того, чтобы при обогреве жилых сооружений не возникало несоответствие между наружной температурой окружающей среды и внутренней, приводящее к слишком холодной или горячей атмосфере в квартирах, в теплосетях предусмотрена функция регулирования параметров теплоносителя. Она может осуществляться тремя способами:

1. Количественным, где теплоотдача регулируется изменением объема проходящей по трубам воды в единицу времени, при этом методе подачей управляет встроенный в теплопровод электронасос.
2. Качественным — при этом варианте регулируется максимальная температура теплоносителя на ТЭЦ и в котельных, а также в ИТП и ЦТП.
3. Комбинированным — одновременным изменением объемных и температурных характеристик теплоносителя.

Обычно к одной теплоподающей магистрали подключено несколько зданий, для качественного погодозависимого управления автоматикой применяют следующие методы:

1. Устанавливают в магистраль регуляторы давления, выставляя на них необходимую величину напора.
2. Используют в теплопроводе автоматические балансировочные краны с ниппелями для изменения давления.
3. Регулируют давление балансировочными кранами вручную с отслеживанием температур обратки.
4. Управляют объемом подачи с помощью специального вида запорной арматуры (задвижек).
5. Использует регулировку шайбированием — дроссельными диафрагмами на подающем и обратном теплопроводах, в которых изменяют проходное сечение канала.

Следует отметить, что регулирование проводят по среднесуточной температуре окружающей среды, то есть, если днем ее значение -5 °С, а ночью -15 °С, то настройка будет проводиться по усредненному показателю в -10 °С.

Рис. 7 Индивидуальные теплопункты

Область применения и назначение температурного графика

Температурный график разрабатывается инженерами-теплотехниками в проектных службах теплоснабжающих организаций по методологии, учитывающей конкретные местные условия. Формула расчета температурного графика включает в себя теплопотери транспортируемой среды на отрезке от источника теплоснабжения (ТЭЦ) до зданий. Графики составляют для температур транспортируемого теплоносителя: на выходе ТЭЦ и котельных, на входе домов, после элеваторного узла в ЦТП, ИТП и прохождения его по квартирным батареям (обратка).

Температурная таблица или график показывает взаимосвязь между температурой атмосферного воздуха и теплоносителя на входе системы. Также в нем обязательно приведены температурные показатели воды в линии обратки, которые следует поддерживать в обогревательном контуре.

График несет следующую функциональную нагрузку в обслуживании и эксплуатации теплосетей:

• Соблюдаемая специалистами по обслуживанию норма температуры теплоносителя в системе отопления, приведенная в таблицах, позволяет поддерживать одинаковый комфортный микроклимат в помещениях вне зависимости от состояния внешней атмосферы.
• Применяется при анализе режимов работы, проведении наладочных операций в теплосетях.

Рис. 8 Элеваторный узел – схема и внешний вид

• Обеспечивает экономию топлива на подогрев воды за счет поддержания оптимальной температуры в обратной линии. Это позволяет потребителю и теплоснабжающей организации снизить финансовые расходы на обогрев.
• Также экономия энергоресурсов обеспечивается за счет составления индивидуальных графиков с учетом климатических особенностей региона, технических характеристик и размеров (диаметров) труб, материалов (теплопроводности) стен сооружений.
• Позволяет оптимально распределять не только тепловую энергию, но и поддерживать нужную температуру в связанных с теплосетями линиях ГВС.
• В графике учитывают различные максимальные значения нагрева рабочего тела на ТЭЦ, за стандарт приняты следующие показатели: 150, 130, 120, 105 и 95 °С.
• Применение таблиц позволяет бережно использовать арматуру, оборудование и трубы в зависимости от материала их изготовления, срока службы, физических характеристик и размеров. К примеру, для изношенных теплосетей подбирают щадящую эксплуатацию в режиме отопления 95 70.
• Позволяет производить автоматическое регулирование параметров теплоносителя за счет установки цифровых значений на приборах автоматики в соответствии с табличными данными.
• На основании таблиц подбирают арматуру, оборудование, нагревательные котлы, трубы, радиаторные теплообменники, удовлетворяющие предельным температурным диапазонам теплосетей.
• Также для обеспечения требуемых температур в соответствии с таблицей рассчитывают диаметр труб, выбирают утепляемые участки и теплоизолятор трубопровода: материал его изготовления, толщину.
• Помимо параметров отопления в графике нередко указывают температурные характеристики нагреваемой воды в системах ГВС, вентилирования, связанных с отопительным контуром.
• При необходимости температурный график 95 на 70 из таблицы теплосетей может быть использован в системе отопления частного дома.

Рис. 9 Пример температурного графика

Что собой представляет температурный график системы отопления

Температурный график является одним из важнейших документов для тепловых сетей центрального отопления различных зданий и сооружений, иногда теплоснабжающие организации предоставляют его для утверждения и корректировки в исполнительные органы некоторых городов и поселков.

Стандартная таблица или температурный график системы отопления 95 на 70 (или 150, 130, 120, 105 на 70) включает в себя следующие разделы:

• Температура наружного воздуха. В зависимости от климатического района показатель лежит в диапазоне от +10 (+8 по стандарту) до -40 °С (-28 °С для областей с умеренным климатом).
• Тепловой режим. Определяет стандартное соотношение между подачей и обраткой при самой низкой температуре наружной среды, типовые показатели 150/70, 130/70, 120/70, 105/70, 95/70.
• Температура теплоносителя в трубопроводе подачи. Показывает физическое состояние теплоносителя на входе в здание (ЦТП), в связи с более высокой заполняемостью людьми домов в пятницу и выходные дни параметр в этот период увеличивают на 2 – 5 °С.
• Температурные характеристики теплоносителя, поступающего к потребителю. В центральном тепловом пункте на смесительном оборудовании (элеваторном узле) происходит смешивание рабочей среды от ТЭЦ и обратки, в результате чего тепловой носитель средней температуры направляют в радиаторные теплообменники потребителей.
• Температура обратки. После прохождения теплоносителя по трубам охлажденная вода возвращается обратно в центральный или индивидуальный тепловой пункт, где происходят ее смешивание в элеваторном узле. Жидкость в обратной ветви должна иметь определенную температуру — ее слишком высокое значение приведет к неоправданным теплопотерям и соответственно перерасходу финансовых средств, низкое значение является показателем недостаточного обогрева помещений.
• Иногда в таблицу включают данные о состоянии теплоносителя в системах вентилирования и линиях горячего водоснабжения, связанных с отопительным контуром.

Помимо графика для стандартной двухтрубной отопительной системы применяют аналогичные таблицы для однотрубной разводки.

Рис. 10 Рабочий температурный график для обслуживающего персонала

Температурный график состояния теплоносителя в отопительной системе является важнейшим документом, соблюдение пунктов которого позволяет оптимально использовать тепловую энергию, обеспечивая при этом комфортный микроклимат для проживания в жилых помещениях. Также эксплуатация тепловых сетей в соответствии с графиком позволяет экономить финансовые средства на подогрев теплоносителя, обслуживание и ремонт трубопровода, арматуры и оборудования.