Б. РАСЧЕТ ГРАФИКОВТЕМПЕРАТУР ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ У ПОТРЕБИТЕЛЯ, ПОДДЕРЖИВАЕМЫХ ПРИ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМОТОПЛЕНИЯ
Приавтоматизации систем отопления заданный график подачи теплоты обеспечиваетсяпутем поддержания регулятором соответствующего графика температуртеплоносителя. Могут применяться следующие способы поддержания графикатемператур теплоносителя, циркулирующего в системе отопления:
1) поддержание графика температур теплоносителя в подающем трубопроводе- tо1;
2) поддержание графика температур теплоносителя в обратном трубопроводе- t2;
3) поддержание графика разности температур теплоносителя в обоихтрубопроводах Dt = tо1 - t2.
Первый способ,наиболее распространенный за рубежом, приводит к завышению подачи теплоты втеплый период отопительного сезона примерно на 4 % годового теплопотребления наотопление вследствие необходимости спрямления криволинейного графика температурводы в подающем трубопроводе.
Второй способрекомендуется применять при автоматизации систем, в которых возможно изменениерасхода циркулирующего теплоносителя (например, при подключении системыотопления к тепловым сетям через элеватор с регулируемым сечением сопла, скорректирующим насосом, установленным на перемычке между подающим и обратнымтрубопроводами). Контроль температуры в обратном трубопроводе гарантируетнормальный прогрев последнихпо ходуводы в стояке отопительных приборов.
Третий способнаиболее эффективен, так как при нем повышается точность регулирования,из-за того, что график разноститемператур - линейный, в отличие от криволинейных графиков температур воды вподающем и обратном трубопроводах систем отопления. Но он может применятьсятолько в системах отопления, в которых поддерживается постоянный расход циркулирующеготеплоносителя (например, при независимом присоединении через водоподогревательили с корректирующими насосами, установленными на подающем или обратномтрубопроводах системы отопления). При известном расходе воды, циркулирующей всистеме,этот способ регулированияявляется наиболее точным, так как еще устраняет ошибки в подаче теплоты приналичии запаса в поверхности нагрева отопительных приборов (при других способахрегулирования поддержание расчетного графика приведет к перерасходу теплоты и из-занезнания фактического значения показателя степени т в формуле коэффициента теплопередачи отопительного прибора).
На рис. 2 и 3представлены графики изменения относительной температуры воды в подающем и обратном трубопроводах системотопления с постоянной циркуляцией воды (температурного критерия системыотопления) в зависимости от относительного теплового потока на отопление , определенного по разделу А настоящего приложения, и сучетом возможных значений показателя степени m в формуле коэффициентатеплопередачи отопительного прибора (здесь и далее с индексом «т» - значениятемператур при текущей температуре наружного воздуха).
Рис. 2. Графики изменения температурного критерия системы отопления потемпературе воды в подающем трубопроводе для различных значений показателя степени m и при постоянной циркуляции теплоносителя в системе
Эти рисункииллюстрируют значительное влияние на степенькриволинейности графиков температур воды фактического значения коэффициента m,который зависит от типаотопительных приборов и способа прокладки стояка. Так, например, в системахотопления с замоноличенными стояками и конвекторами «Прогресс» следуетпринимать m = 0,15, а в системах отопления с конвекторами«Комфорт» и открыто проложенными стояками m =0,32.В системах с чугунными радиаторами m = 0,25.
Рис. 3. Графикиизменения температурного критерия системы отопления по температуре воды в обратном трубопроводе при постоянной циркуляции воды в системе
Используя этиграфики, находят искомую температуру воды в подающем или обратном трубопроводепри различных температурах наружного воздуха: для требуемой tннаходят по формулам (1) и (2) или из графика рис. 1относительный расход теплоты на отопление , а по нему - из графиков рис. 2 или 3 относительную температуруводы. Затем по нижеперечисленным формулам - искомую температуру воды:
(3)
(4)
Значения ti и tiопт принимаются теми же, что ипри определении .
На рис. 4приведены для однотрубных систем отопления требуемые графики измененияотносительной температуры воды в подающем (tто1 - tiопт)/ (tо1 - ti), обратном (tт2 - tiопт) / (t2 - ti) трубопроводах и их разности (tто1 - tт2) / (tо1 - t2), обозначаемые далеекритерием q, и определенные исходя изобеспечения одинакового изменения теплоотдачи первых и последних по ходу воды встояке отопительных приборов. При этом в системах отопления расходциркулирующего теплоносителя должен изменяться (количественно-качественноерегулирование) в соответствии с графиками, приведенными на рис. 5.Графики построены по следующим формулам для различных m:
(5)
(6)
где Gо, Gоmax- расход циркулирующего теплоносителя соответственно при текущей наружнойтемпературе и расчетной для проектирования отопления.
Рис. 4. Графики изменения относительных температур теплоносителя воднотрубных системах отопления при количественно-качественном регулировании
Прирегулировании подачи теплоты в системах отопления центральных тепловых пунктов(ЦТП) температурные графики определяются по тем же зависимостям, как и длясистем отопления отдельных зданий, подставляя иное значение расчетнойтемпературы. Например, для ЦТП с независимым присоединением квартальных сетейотопления tо1 = 120 °С, а для ЦТП сзависимым присоединением - tо1 = 150 °С.
Рис. 5. Графики изменения относительного расхода воды в однотрубной системеотопления при количественно-качественном регулировании
Есливентиляционная нагрузка потребителей, подключенных к ЦТП, не превышает 15 %отопительной, более оптимальным в ЦТП остается регулирование по разноститемператур воды в подающем и обратном трубопроводах (при размещениикорректирующих насосов на перемычке устанавливают дополнительный регулятор для стабилизации расхода воды в квартальныхсетях). При этом, соблюдая принцип ограничения максимального расхода сетевойводы на вводе теплового пункта, для компенсации недогрева зданий в часыпрохождения максимального водоразбора график температур, задаваемый регулятору,повышается на 3 °С против отопительного.Тогда в часы максимального водоразбора график все равно не будет выдерживаться,но за счет превышения его в остальные часы в целом за сутки здание получитнорму расхода теплоты. Примерные графики регулирования подачи теплоты дляусловий расчетной наружной температуры минус 25 °С приведены на рис. 6.
Прирегулировании подачи теплоты на отопление в ЦТП, когда постоянство расходатеплоносителя не обеспечивается (отсутствует корректирующий насос или приустановке корректирующего насоса на перемычке отсутствует регуляторстабилизации расхода воды) и системы отопления подсоединены к квартальным сетямчерез элеваторные узлы, следует поддерживать график температур воды в обратномтрубопроводе. При этом значение параметра (tт2 - tiопт)/ (t2 - ti) следует определять исходя из соответствия изменения теплоотдачи впоследних по ходу воды стояках отопительных приборов, т.е. на основезависимостей, приведенных на рис. 3, и формулы (4).
Есливентиляционная нагрузка потребителей, подключенных к ЦТП, превышает 15 %отопительной (т.е. создается нестабильность изменения температуры обратнойводы, поступающей в ЦТП, и из-за малой инерционности калориферов не допускаетсяснижение температуры теплоносителя, поступающего к ним), подачу теплоты вквартальные сети следует регулировать поддержанием температурного графика в подающемтрубопроводе без повышения его из-за ограничения расхода сетевой воды.Последнее выполняется в этом случае исходя из максимального часового расходатеплоты на горячее водоснабжение и путем воздействия на клапан, изменяющийрасход теплоносителя на водоподогреватель горячего водоснабжения, а неотопления, что имеет место при меньшей вентиляционной нагрузке.
Рис. 6. Графики изменения разности температуры воды в подающем и обратномтрубопроводах системы отопления Dt в зависимости от tн
1 - 3 - Dt = 150 ... 70 °С соответственно наветренная ориентацияфасада здания, заветренная и с ограничением максимального расхода воды; 4- 6 Dt = 120 ... 70 °С, тоже; 7- Dt = 105 ... 70 °С - заветреннаяориентация; 8 - Dt = 95 ... 70 °С -то же
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Qоmax - максимальный тепловойпоток на отопление при tо, Вт.
Q¢о - тепловой поток на отоплениев точке излома графика температуры воды при температуре наружного воздуха t¢н, Вт.
Qvmax - максимальный тепловой поток на вентиляциюпри tо или при tнв, Вт.
Qhmax - максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение в суткинаибольшего водопотребления за период со среднесуточной температурой наружноговоздуха 8 °С и менее (отопительный период), Вт.
Qhm - средний тепловой поток на горячее водоснабжение всредние сутки за неделю в отопительный период.
Qosp - расчетная тепловаяпроизводительность водоподогревателя систем отопления и вентиляции (при общихтепловых сетях), Вт.
Qhsp -расчетная тепловая производительность водоподогревателя для систем горячеговодоснабжения, Вт.
Qht -тепловые потери трубопроводами от ЦТП и в системах горячего водоснабжениязданий и сооружений, Вт.
Gomax - максимальный расход воды, циркулирующей в системе отопления при to,кг/ч.
Ghmax, Ghm -соответственно максимальный и средний за отопительный период расходы воды всистеме горячего водоснабжения, кг/ч.
Gd- расчетный расход воды из тепловой сети на тепловой пункт, кг/ч.
Gvmax -максимальный расход воды из тепловой сети на вентиляцию, кг/ч.
Gdh, Gdo -расчетный расход сетевой (греющей) воды соответственно на горячее водоснабжениеи отопление, кг/ч.
Gdsp -расчетный расход сетевой (греющей) воды через водоподогреватель, кг/ч.
qh -максимальный расчетный секундный расход воды на горячее водоснабжение, л/с.
F -поверхность нагрева водоподогревателя, м2.
to - расчетная температуранаружного воздуха для проектирования отопления, °С.
t¢н - температура наружного воздуха в точке изломаграфика температур, °С.
tнv - расчетная температуранаружного воздуха для проектирования вентиляции по параметру А, °С.
tc- температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (приотсутствии данных принимается 5 °С).
th -температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей навыходе из водоподогревателя при одноступенчатой схеме включенияводоподогревателей или после II ступени водоподогревателя при двухступенчатойсхеме, °С.
tсргр - средняя температура греющей воды междутемпературой на входе tвхгр и на выходе tвыхгр из водоподогревателя, °С.
tсрн - то же, нагреваемой воды между температурой навходе tвхн и на выходе tвыхн из водоподогревателя, °С.
ts - температура насыщенного пара, °С.
thI - температура нагреваемойводы после I ступени водоподогревателя при двухступенчатой схемеприсоединения водоподогревателей, °С.
Dtср - температурный напор илирасчетная разность температур между греющей и нагреваемой средой(среднелогарифмическая), °С.
Dtб; Dtм - соответственно большая именьшая разности температур между греющей и нагреваемой водой на входе или навыходе из водоподогревателя, °С.
ti - средняя расчетнаятемпература внутреннего воздуха отапливаемых зданий, °С.
t1 - температура сетевой(греющей) воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуренаружного воздуха tз, °С.
to1 - то же, в подающемтрубопроводе системы отопления, °С.
t2 - то же, в обратномтрубопроводе тепловой сети и после системы отопления зданий, °С.
to2 - то же, в обратномтрубопроводе тепловой сети при независимом присоединении систем отопления, °С.
t¢1 - температура сетевой(греющей) воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графикатемпературы воды, °С.
t¢2 - то же, в обратномтрубопроводе тепловой сети и после систем отопления зданий, °С.
t¢3 - то же, послеводоподогревателя горячего водоснабжения, подключенного к тепловой сети поодноступенчатой схеме, рекомендуется принимать t¢3 = 30 °С.
r - плотность воды при средней температуре tср, кг/м3,ориентировочно принимается равной 1000 кг/м3.
k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×°С).
a1 - коэффициент теплоотдачиот греющей воды к стенке трубки, Вт/(м2×°С).
a2 - то же, от стенки трубки кнагреваемой воде, Вт/(м2×°С).
aп - коэффициент теплоотдачиот конденсирующегося пара к горизонтальной стенке трубки, Вт/(м2×°С).
lст - теплопроводность стенкитрубки, Вт/(м×°С), принимается равной: длястали 58 Вт/(м×°С), для латуни 105 Вт/(м×°С).
lнак - то же, слоя накипи, Вт/(м×°С), принимается равной 2,3Вт/ (м×°С).
Wтр - скорость воды в трубках,м/с.
Wмтр - скорость воды в межтрубномпространстве, м/с.
fтр - площадьсечения всех трубок в одном ходу водоподогревателя, м2.
fмтр - площадь сечения межтрубного пространствасекционного водоподогревателя, м2.
dст - толщина стенки трубок, м.
dнак - толщина слоя накипи, м,принимается на основании эксплуатационных данных для конкретного района сучетом качества воды, при отсутствии данных допускается принимать равной 0,0005м.
Dвн - внутренний диаметр корпуса водоподогревателя, м.
dвн - внутренний диаметр трубок, м.
dнар - наружный диаметр трубок, м.
dэкв - эквивалентный диаметр межтрубного пространства,м.
y - коэффициент эффективности, теплообмена.
b - коэффициент, учитывающий загрязнениеповерхности труб при определении коэффициента теплопередачи вводоподогревателях.
j - коэффициент, учитывающий накипеобразованиена трубках водоподогревателей при определении потерь давления вводоподогревателях.
Ключевые слова: тепловой поток, тепловаяпроизводительность, тепловые потери, водоподогреватель, теплопередача,теплопроводность.
|