2. Центральное регулирование по отопительной нагрузке

При рассматриваемой системе центрального регулирования пол­ное соответствие между подачей тепла на отопление и тепловыми потерями зданий при всех наружных тем­пературах в диапазоне непрерыв­ной подачи тепла может быть обес­печено у абонентов, имеющих два ввода нагрузки — отопление и го­рячее водоснабжение, только при определенных схемах присоедине­ния к тепловой сети.

В закрытых системах теплоснаб­жения эти условия обеспечиваются при присоединении абонентских установок по параллельной и сме­шанной схемам, а в открытых системах — по схеме несвязанного регулирования.

Это объясняется тем, что при указанных схемах присоединения расход воды через отопительные установки поддерживается постоян­ным, а температурный режим в по­дающей линии соответствует режи­му отопительной нагрузки.

Однако для удешевления тепло­вых сетей при центральном регули­ровании по отопительной нагрузке часто используются другие схемы присоединения абонентов, позво­ляющие снизить расчетный расход воды на ввод путем выравнивания суточного графика тепловой нагруз­ки и лучшего использования тепло­носителя.

В частности, при закрытой си­стеме теплоснабжения у абонентов с двумя видами нагрузки — отопле­ния и горячего водоснабжения при­меняют двухступенчатую и односту­пенчатую последовательные схемы присоединения , а при открытой системе тепло­снабжения — схему со связанным регулированием .

Применение этих схем позволяет выбирать расчетный расход сетевой воды на абонентский ввод по сред­ней, а не по максимальной нагруз­ке горячего водоснабжения, что дает значительный экономический эффект.

Однако при применении этих схем в условиях центрального ре­гулирования отпуска тепла по ото­пительной нагрузке нарушается по­стоянное соответствие между пода­чей тепла на отопление и тепловыми потерями зданий, что при отсутствии дополнительного местного регули­рования на абонентских вводах или отопительных приборах приводит к подаче некоторого избыточного количества тепла на отопление в пе­риод низких наружных температур.

При центральном качественном регулировании по отопительной на­грузке и присоединении абонентов по параллельной или смешанной схе­мам или по схеме несвязанного регулирования расход сетевой воды на отопление на всем диапазо­не непрерывной подачи тепла остается постоянным, а расход се­тевой воды на вентиляционные установки и установки горячего во­доснабжения, присоединенные к теп­ловой сети параллельно с отопительными установками, является ве­личиной переменной.

Требуемый расход сетевой воды на установки вентиляции и горяче­го водоснабжения в зависимости от расхода тепла и температурного ре­жима тепловой сети устанавливает­ся местными регуляторами.

Рассмотрим характер протека­ния графиков температур и расхо­дов сетевой воды для удовлетворе­ния различных видов тепловой на­грузки при параллельном присоеди­нении теплопотребляющих установок к тепловой сети и центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке.

2.1 Построение графика температур обратной воды и расхода воды на отопление (рис.1)

Температурные графики воды в подающей и обратной линиях тепловой сети при качественном ре­гулировании отопительной нагрузки были рассмотрены ранее.

Температурный график воды в обратной линии на диапазоне по­стоянной температуры подающей магистрали и регулирования «про­пусками» может быть приближенно принят за прямую линию, парал­лельную графику температур воды в подающей линии.

Такому характеру графика со­ответствует постоянство всех факто­ров, влияющих на теплоотдачу ото­пительного прибора (часовой рас­ход тепла, температура поступаю­щей воды, расход воды и темпера­тура внутреннего воздуха).

В действительности при регули­ровании пропусками е отапливае­мых зданиях имеет место неустано­вившийся тепловой режим, связан­ный с некоторым перегревом поме­щений в часы работы отопительной установки и понижением внутрен­ней температуры в периоды отклю­чения (пропусков).

Поэтому температура обратной воды непостоянна по времени.

Пренебрегая небольшими изме­нениями температуры обратной во­ды по времени, можно график тем­ператур обратной воды представить в, виде горизонтальной линии.

Расход воды в сети на отопле­ние в диапазоне t"_н — t'_н остается постоянным.

При наружных температурах t_н >t_н^" расход воды через каждую отопительную систему в период ее работы также остается постоянным. Однако при регулировании мест­ными пропусками число одновре­менно включенных отопительных систем уменьшается по мере повы­шения наружной температуры, по­этому суммарный расход воды на отопление сокращается с повыше­нием наружной температуры.

На рис.1 приведены графи­ки температур и расхода воды для отопительной нагрузки.

В диапазоне от t"_н до t'_н осу­ществляется качественное регулиро­вание. В диапазоне от t"_н до +10 °C — местные пропуски.

В диапазоне от t"_н до t'_н расход воды на отопление остается по­стоянным. При t_н >t_н^" расход воды в сети падает по мере повышения; наружной температуры.

2.2 Построение графика температур обратной воды и расхода сетевой воды на горячее водоснабжение

На рис. 2 приведены для за­крытой системы теплоснабжения и параллельной схемы присоединения установок отопления и горячего во­доснабжения графики температур и расхода се­тевой воды на горячее водоснабжение. При построении графика при­нято, что с помощью аккумуляторов горячей воды выравниваются нерав­номерности суточного графика, по­этому тепловая нагрузка сети по горячему водоснабжению постоянна.

Рис. 2. Графики температур, расходов тепла и воды на горячее водоснабжение при закрытой системе теплоснабжения и параллельном включении абонентских подо­гревателей.

Поверхность нагрева подогрева­телей горячего водоснабжения вы­бирается обычно по температурно­му режиму в сети, соответствующе­му наружной температуре t"_н (точ­ка «излома» температурного гра­фика).

Расход греющей воды на водоводяные подогреватели горячего во­доснабжения и температура обрат­ной воды для режимов, отличных от расчетных, могут быть определе­ны по уравнению характеристики водоводяных подогревателей.

По характеру изменения расхо­да воды в сети можно отопитель­ный период разбить на два диапазо­на: I — постоянная температура во­ды в подающей линии сети, II — пе­ременная температура воды.

В диапазоне I расход сетевой воды на горячее водоснабжение должен оставаться постоянным, по­скольку постоянными остаются все условия, определяющие теплообмен в водоводяных подогревателях го­рячего водоснабжения, установлен­ных у абонентов.

В диапазоне II должно осущест­вляться местное количественное ре­гулирование. При повышении тем­пературы ф₁ в подающей линии тепловой сети регулятор темпера­тур, установленный на або­нентском вводе, уменьшает расход греющей воды через водоводяной подогреватель, что замедляет рост средней температуры греющей воды в подогревателе и одновременно снижает коэффициент теплопереда­чи подогревателя. В результате теп­ловая производительность подогре­вателя сохраняется постоянной.

Таким образом, в закрытых си­стемах теплоснабжения при парал­лельной схеме присоединения уста­новок отопления и горячего водо­снабжения и искусственно вырав­ненном суточном графике горячего водоснабжения расход сетевой во­ды на горячее водоснабжение

остается постоянным в диапазоне I и переменным в диапазоне II.

В большинстве случаев у або­нентов нет аккумуляторов горячей воды, поэтому расход сетевой воды на горячее водоснабжение изме­няется не только в зависимости от температурного режима подающей линии, но и от характера суточного графика нагрузки горячего водо­снабжения. Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснаб­жение имеет место при минималь­ной температуре воды в подающей линии τ"₁ в часы максимальной на­грузки горячего водоснабжения, обычно в вечерние часы предвыход­ных дней. В эти периоды расход се­тевой воды на горячее водоснабже­ние весьма значителен и нередко превышает расход воды на отопле­ние.

В открытых системах теплоснаб­жения вода для горячего водоснаб­жения забирается частично из по­дающей и частично из обратной линии тепловой сети с таким расче­том, чтобы была обеспечена тре­буемая температура смеси. Относительные (по отно­шению к суммарному расходу воды на горячее водоснабжение) расходы воды из подающей и обратной ли­ний сети могут быть определены по формулам:

(2)

где β, (1 — β)— доля расхода воды на горячее водоснабже­ние, получаемая из по­дающей и обратной ли­ний;

τ₁, τ₂, t₁ — температура воды в по­дающей и обратной ли­ниях и смеси.

Чем выше τ₂, тем больше воды забирается из обратной линии и со­ответственно меньше из подающей линии.

С понижением наружной темпе­ратуры растет температура обрат­ной воды после отопления; при этом повышается доля воды, забираемой из обратной линии, и соответственно падает доля воды из подающей линии.

При t₁ <τ₂ вся вода для горячего водоснабжения берется только из обратной линии.

На рис. 3 показан график расхода тепла и воды на горячее водоснабжение в открытых системах при искусственно выравненной нагрузке горячего водоснабжения. Весь отопительный период мож­но разбить на два диапазона:

I — постоянная температура во­ды в подающей линии;

II — переменная температура во­ды в подающей линии.

Обычно τ"₁ = t₁, поэтому в диапа­зоне I вся вода для горячего водоснабжения отбирается из по­дающей линии.

β = 1; (1—β)=0.

В диапазоне II по мере сниже­ния t_н (1—β) растет и в падает При низких наружных температу­рах (1—β)=1 и β= 0, т. е. вся вода для горячего водоснабжения отби­рается из обратной линии.

Рис. 3. Графики расходов теп­ла и воды на горячее водоснаб­жение при непосредственном водоразборе.

в — расход воды из подающей линии; (1—β) — расход воды из обратной линии.

При отсутствии у абонентов акку­муляторов горячей воды, что являет­ся типичным для современных жи­лых зданий, величина водоразбора изменяется по часам суток. Макси­мальный водоразбор из подающей линии имеет место в часы макси­мальной нагрузки горячего водо­снабжения при повышенных наруж­ных температурах отопительного периода (t_н ≥ t"_н).