Мир инженера

информация для инженеров и проектировщиков

Центральное качественное регулирование отопительно-тепловой нагрузки в системах воздушного отопления здания

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта «world-engineer.ru». Итак, продолжим наш курс лекций и поговорим про системы воздушного отопления вентиляции. Система воздушного отопления, как правило, применяется для помещений с большими объемами и площадями.

Принципиальная схема системы воздушного отопления здания

1 – осевые или центробежные вентиляторы

2 – вентиляционные калориферы

5 – регулятор температуры

Система воздушного отопления здания работает следующим образом. Воздух в количестве L_О подается в вентиляторы, калориферы, которые находятся за пределами отапливаемых помещений зданий. В вентиляционном калорифере осуществляется нагрев воздуха до t_В Г , который несколько больше, чем t_В Р (t_В Г > t_В Р ). Нагретый воздух по воздуховодам направляется к распределительным устройствам. Воздухораспределители размещаются выше границы рабочей зоны на торцевых (боковых) стенах отапливаемого помещения.

Нагретый воздух компактным струями выходит из воздухораспределителей, проходит вглубь отапливаемых помещений, отдает свою теплоту в обслуживание (рабочей зоне). Затем охлажденный воздух вновь поступает в вентиляторы и подается в вентиляционные калориферы. Подогрев воздуха в вентиляционных калориферах осуществляется за счет теплоты сетевой воды в количестве G_О с температурой τ₀₁. Если из отапливаемых помещений часть воздуха удаляется системой вытяжной вентиляции (L_ВЫТЖКИ), то для восполнения этого количества воздуха в систему воздушного отопления подается воздух в количестве L_ПРИТОК с температурой t_Н.

Системы воздушного отопления малоинерционные и позволяют получить тепловой эффект сразу после включения. Система воздушного отопления обеспечивает интенсивное перемещение воздуха во всех отапливаемых помещениях и поддерживают одинаковые температурные условия по всему объему помещения. Затраты на оборудование систем воздушного отопления в несколько раз меньше по сравнению с водяными системами. Однако эксплуатация воздушного отопления требует постоянных расходов электроэнергии и сопровождается повышенным уровнем шума.

При качественном регулировании отопительно-тепловой нагрузки в системах воздушного отопления зданий температуры сетевой воды τ₀₁ и τ₀₂ находятся по выражениям:

Эти выражения – линейные уравнения при t_Н = t_В Р , 0 С. Эти линии сходятся в одну точку, а при t_Н расчетной для проектирования имеют максимальный характер при t_Н = t_Н.РО = t_НХ Б ; τ₀₁ = τ₀₁ Р ; τ₀₂ = τ₀₂ Р .

Графики изменения температуры и расхода сетевой воды при качественном регулировании отопительно-тепловой нагрузки в системах воздушного отопления здания.

Регулирование разнородной тепловой нагрузки в водяных системах централизованного теплоснабжения

В реальных системах теплоснабжения в жилых районах и предприятиях, как правило, к одному общему трубопроводу тепловой сети присоединяются потребители, которые имеют разнородные тепловые нагрузки. Законы регулирования отпуска теплоты для каждого вида нагрузок существенно отличаются друг от друга, а центральное качественное регулирование позволяет изменить отпуск теплоты только по какому-то первому закону.

Н: если всех потребителей теплоты регулировать по закону, изменяя отопительно-тепловые нагрузки, то для потребителей ГВС расход теплоты при изменении температуры будет меняться, хотя тепловая нагрузка на ГВС должна быть постоянной и не должна зависеть от температуры наружного воздуха. Поэтому при разнородной тепловой нагрузке потребителей теплоты центральное качественное регулирование на источнике теплоснабжения проводят только для одного основного и преобладающего вила тепловых нагрузок (отопление), остальные виды тепловых нагрузок изменяют дополнительным местным подрегулированием на тепловых пунктах или индивидуальное регулирование непосредственно на тепловых приборах потребителей. Как это осуществляется на практике, будет рассмотрено на примере водяной 2-х трубной закрытой системы.

Система теплоснабжения водяная 2-х трубная, закрытая, со струйным смешением, с зависимой схемой присоединения отопительных установок, с параллельным подключением подогревателей горячего водоснабжения и вентиляционных калориферов.

1 – отопительные приборы

3 – подогреватели горячего водоснабжения

4 – вентиляционные калориферы

6 – регуляторы температуры

7 – водоразборные приборы

8 – циркуляционные и повысительные насосы

Как правило, отопление – это преобладающий вид тепловой нагрузки для районов и микрорайонов, где имеются жилые, административно-бытовые здания и регулируются отопительно-тепловая нагрузка в центральном, т.е. на источнике теплоснабжения по методу качественного регулирования и изменения температуры сетевой воды, т.е τ₀₁, τ₀₂ и τ₀₃ от t_Н рассчитывается по формулам (а, б, в, г, д, е, ж, з, и) (см. «Центральное качественное регулирование отопительной тепловой нагрузки в водяных системах отопления зданий»).

Однако из рисунка можно заметить, что сетевая вода из подающего трубопровода тепловой сети поступает как в систему отопления, так и в систему ГВС. Причем поступает во всем диапазоне изменения температуры наружного воздуха, т.е. от t_Н.РО. = t_Н Б до t_Н.О. = +8 (+10 0 С).

Из расчета температуры сетевой воды по формулам (а, б, в, г, д, е, ж, з, и) видно, что при плюсовых t_Н.РО. значение τ₀₁ может быть равно 35-45 0 С. Однако в системах ГВС температура горячей воды должна быть не ниже 50 0 С и не выше 75 0 С, т.к. 50 0 C. С учетом того, что на выходе из теплового пункта должна поддерживаться более высокая температура.

Как правило, для проектирования расчетов используют температуру горячей воды t_ГВ = 55 0 С. Следовательно, на выходе из теплового пункта температура горячей воды t_ГВ должна быть не менее 60 0 С. И поэтому, как только температура сетевой воды τ₀₁ достигает значения 60 или 70 0 С (τ₀₁ = 70 0 С — для водяных закрытых систем) превращается центральное качественное регулирование и температуру сетевой воды все время поддерживается постоянной.

При этом регулирование отопительно-тепловой нагрузки производится:

— или количественным методом (τ₀₁ = const, G_О = var)

— или местными пропусками (τ₀₁ = const, G_О = const, n = var).

Очень часто при достижении температуры сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети значения 70 или 60 0 С вообще прекращается регулирование отопительно-тепловой нагрузки. в этом случае, и температура сетевой воды в подающем трубопровод остается постоянной (τ₀₁ = 70 (60 0 С) = const) и расход остаются постоянными и время подачи теплоты в зданиях постоянен. Однако при этом нарушается качество теплоснабжения, здания переотапливаются и t_Н повышается.

Графики изменения температур и расхода сетевой воды при регулировании разнородных тепловых нагрузок

Рисунок А. График измерения температуры и расхода сетевой воды при регулировании разнородной тепловой нагрузки в водяной системе теплоснабжения (в зоне “излома” температурного графика регулирование отопительной нагрузки производится количественным методом).

Рисунок Б. График измерения температуры и расхода сетевой воды при регулировании разнородной тепловой нагрузки в водяной системе теплоснабжения (в зоне ”излома” регулирование отопительно-тепловой нагрузки производится местными пропусками).

Рисунок В. График – тоже самое (в зоне ”излома” регулирование отопительно-тепловой нагрузки не производится).

1-я зона на графиках соответствует качественному методу регулирования отопительно-тепловой нагрузки (когда изменяются температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах, а расход сетевой воды остается постоянным).

2-я зона на графиках, еще ее называют зонной ”излома” соответствует либо количественному методу регулирования, либо регулированию ”местными пропусками”, либо отсутствие регулирования отопительно-тепловой нагрузки.

Температура наружного воздуха, при котором прекращается качественное регулирование называется температурой начала излома (t_НЧ) температурного графика.

В зоне излома температурного графика температура сетевой воды в обратном трубопроводе τ₀₂ и температура сетевой воды на входе в отопительные приборы τ₀₃ вычисляются следующим образом:

1. Вычисляется относительная тепловая нагрузка в зоне ”излома” температурного графика, т.е. О>. Для нахождения О> в зоне ”излома” используется уравнение характеристики отопительных систем (уравнение Соколова).

Δt_О Р – температурный напор отопительных приборов

бτ₀ Р – температурный перепад системы отопления в расчетном режиме

О_О Р – относительный расход сетевой воды в системе отопления

Т.к. в выражении (*) искомая величина находится в неявном виде, то выражение решается методом последовательного приближения.

Но при этом в эти формулы подставляется значения О> рассчитанные по уравнению Соколова.

Расчет по формулам (а, б, в, г, д, е) проводят для нескольких значений температур наружного воздуха лежащих в интервале t_Н.О. = +8 (+10) 0 С. Полученные значения наносят на графики и соединяют линией.

1. Определяют расходы сетевой воды в зоне излома температурного графика.

Расчет по этим формулам (*, **, ***) проводят для нескольких значений температуры наружного воздуха, лежащие в диапазоне t_Н.О. Ф Ф > Q). Q_О Ф = О >*Q _О Р .

Основными критериями для оценки качества и фактического режима потребления тепловой энергии являются следующие показатели:

1. Коэффициент отклонения отопительно-тепловой нагрузки от требуемой.

ΔQ_О = Q_О Ф – Q_О – избыточное или недостающее количество теплоты в системах отопления зданий.

1. Фактическое значение температуры внутреннего воздуха в отапливаемых помещениях зданий

t_Н – текущая температура наружного воздуха, при котором оценивается качество теплоснабжения

t_В Р – расчетная (нормативная) температуры воздуха в отапливаемых зданиях

О> – относительная отопительно-тепловая нагрузка, рассчитываемая по формуле Соколова.

t_Н.РО. – температура наружного воздуха расчетная для проектирования.

Если по последним двум выражениям значения k_О Ф >t_В Р , то это значит, что потребителям недопоставляется тепловая энергия ”недотоп”.

Если по этим же выражениям значение k_О > 1, а t_В Ф > t_В Р – ”перетоп”.

Если k_О = 1, t_В Ф = t_В Р , то это означает, что потребителям поставляется столько сколько нужно и Q_Р Ф = Q_О Р .

Надеюсь мне удалось раскрыть для Вас тему и теперь Вам понятна система воздушного отопления.

Системы регулирования отпуска тепловой энергии

Системы регулирования отпуска тепловой энергии

Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха главным фактором, влияющим на расход тепла, является температура наружного воздуха. Расходы тепла на покрытие нагрузок горячего водоснабжения и технологического потребления от температуры наружного воздуха не зависят. Методика изменения отпуска тепла потребителям в соответствии с графиками их теплопотребления называется системой регулирования отпуска тепла.

Различают центральное, групповое и местное регулирование отпуска тепла. Центральное регулирование тепловой нагрузки осуществляется у источника тепла — на ТЭЦ или в районной котельной. Групповое и местное регулирования производятся у потребителей тепла и рассматриваются как дополнительные к центральному.

Групповое регулирование может выполняться в тепловых пунктах промышленных предприятий, в групповых или индивидуальных узлах присоединения местных систем, а местное — у нагревательных приборов систем потребления. По условиям эксплуатации центральное регулирование предпочтительнее группового и местного.

При теплоносителе воде среднюю температуру в нагревательном приборе можно регулировать изменением температуры теплоносителя при входе в нагревательный прибор, выходе из него или одновременным изменением на входе и выходе.

В зависимости от метода воздействия на среднюю температуру теплоносителя известны три системы центрального регулирования отпуска тепла в водяных системах теплоснабжения:

а) качественное — изменением температуры воды в подающем трубопроводе (без регулирования расхода воды);

б) количественное — изменением расхода воды при сохранении постоянной температуры воды в подающем трубопроводе;

в) качественно-количественное — изменением температуры и расходов воды в подающем трубопроводе.

В городских системах централизованного теплоснабжения преимущественно применяется центральное качественное регулирование отпуска тепла, дополняемое на вводах потребителей местным количественным регулированием. В промышленных системах теплоснабжения, характеризующихся большими нагрузками воздушного отопления, возможно частичное применение количественного регулирования тепловой нагрузки. Применение качественно-количественного регулирования отпуска тепла возможно только при одной отопительной нагрузке. Значительного распространения этот метод регулирования не получил.

Качественный метод регулирования. Температурный график для отопительной нагрузки при качественном регулировании строится из предположения постоянного расхода воды в системах отопления в течение всего отопительного сезона. Отпуск тепла регулируется изменением температуры воды в подающей магистрали тепловой сети. Конечной задачей регулирования является поддержание заданной температуры в помещении за счет теплоотдачи нагревательных приборов. Теплоотдача нагревательных приборов должна соответствовать тепловым потерям через ограждающие конструкции зданий, т. е. через стены, окна, перекрытие верхнего этажа и пол первого этажа.

Циркуляция постоянного количества (расхода) воды стабилизирует гидравлический режим сети, так как на всем протяжении отопительного сезона каждый ввод имеет постоянный перепад давлений. Однако следует иметь в виду, что в условиях реальной эксплуатации будет изменяться расход воды в тепловой сети вследствие присоединения и отключения потребителей, а главным образом ввиду колебаний нагрузки горячего водоснабжения из-за переменной температуры сетевой воды, суточных и недельных колебаний в разборе горячей воды.

Температурный график может строиться по отопительной нагрузке, тогда он называется отопительным или нормальным графиком, и по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения, тогда он называется в закрытой системе повышенным графиком, а в открытой системе — скорректированным графиком.

Средняя за сутки температура подаваемой воды (с допуском колебаний в пределах отдельных часов) должна строго соответствовать средней за сутки температуре наружного воздуха.

Предварительно средняя температура воздуха берется по прогнозу погоды.

Недостаток центрального качественного регулирования состоит в том, что оно не всегда удовлетворяет условиям отопления всех жилых зданий, так как расчет температурного графика ведется по типовому абоненту и не учитывает солнечной радиации, бытовых тепловыделений и ветра.