4.3. Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию

Рис. 4.5. Отопительно-бытовой график

Современные системы теплоснабжения характеризуются наличием разнородных потребителей, отличающихся как видом теплопотребления, так и параметрами теплоносителя. Наряду с отопительными установками значительное количество теплоты расходуется на горячее водоснабжение и вентиляцию. При подаче теплоты по двухтрубным сетям для разнородных потребителей центральное регулирование выполняется по преобладающей нагрузке (отопление или отопление + горячее водоснабжение). Центральное регулирование дополняется на местах групповым и местным регулированием. При этом температура сетевой воды в подаче закрытых систем не должна быть ниже 70 ºС, т.к. при более низких температурах нагрев холодной воды в теплообменнике (бойлере) до 60-65 ºС будет невозможен. В результате такого ограничения график температуры будет иметь вид ломаной линии с точкой излома при минимальной температуре воды в подающем трубопроводе Т₁ для обеспечения нагрузки на горячее водоснабжение Q_гв.

При t_н ≥ t_нп – центральное регулирование во избежание перегрева помещений дополняется местным регулированием. Расход воды в сети уменьшается до значения температуры наружного воздуха, соответствующей температуре конца отопительного сезона + 8 ºС.

Отопительно-бытовой график (рис. 4.5) (регулирование по отопительной нагрузке) принимается в системах теплоснабжения с преобладающей (более 65 %) жилищно-коммунальной нагрузкой и долей горячего водоснабжения не более 15 % от максимальной нарузки на отопление.

1. При качественном регулировании

Дано: G_в = const.

Определить: Т₁ = f₁(t_н); Т₂ = f₂(t_н).

Решение. По уравнению теплового баланса:

; (4.28)

Рис. 4.6. Качественное регулирование отпуска теплоты на вентиляцию

. (4.29)

Учтем, что , тогда

из 1 = 3 получим:

; (4.30)

из 1 = 2 с учетом 4 получим:

. (4.31)

Регулирование вентиляционной нагрузки возможно двумя способами (рис. 4.7).

Регулирование по воздуху: обводной клапан в I зоне закрыт, ; Т_2в = Т_2о . (4.32)

При расчете II зоны за расчетные условия принимают t_нп, G_воды = const.

Рис. 4.7. Способы регулирования вентиляционной нагрузки:

а – «по воздуху»; б – «по воде»

при t_н : ; (4.33)

при t_нп : ; (4.34)

; (4.35)

; (4.36)

при t_н = t_в , Т_2в = Т_1п .

Регулирование по воде: в I зоне , Т_2в = Т_2о; во II зоне , . Рассмотрим уравнение теплового баланса. За расчетные условия принимаем t_нп:

; (4.37)

из 1 = 3 получим: ; (4.38)

учитывая, что , (4.39)

Из 1 = 2 с учетом 4 и 4а получим:

, (4.40)

где (4.41)

Уравнение 5 (4.40) решаем методом подбора Т_2в, после этого определяем G_в по формуле:

. (4.42)

4.4. Регулирование отпуска теплоты на горячее

водоснабжение

В открытых системах горячего водоснабжения разбор воды осуществляется по-разному, в зависимости от температуры воды в тепловых сетях. При температуре сетевой воды в подающем трубопроводе 60-65 ºС водоразбор ведется из подачи, при достижении этих температур в обратке – из обратки. В интервале наружной температуры воздуха от t_нп до t_н’ вода на горячее водоснабжение забирается из обоих трубопроводов одновременно. Изменение места и величины водоразбора существенно влияет на гидравлический режим всей системы теплоснабжения.

Рис. 4.8. Схема открытой СГВ, график регулирования

Выбор метода центрального регулирования определяется в зависимости от гидравлической устойчивости системы, соотношения нагрузок и наличия местного регулирования. Независимо от метода регулирования температура воды в подаче не должна быть ниже 60 ºС. Расчетный расход сетевой воды определяется по формуле:

кг/ч, где , (4.43)

В общем случае величина водоразбора из подачи G_гв^под и G_гв^обр определяется расчетом:

кг/ч, (4.44)

где β_n – доля водоразбора из подающего трубопровода.

Из уравнения теплового баланса:

(4.45)

и материального баланса: получим:

, где t_г = 60 ºС. (4.46)

В I диапазоне при Т₂ > t_г расход воды в сети уменьшается пропорционально отношению:

; при Т₂ = Т_2р = 70 ºС . (4.47)

В закрытых системах горячего водоснабжения регулирование отпуска теплоты на горячее водоснабжение различно и зависит от схемы подключения подогревателей.

При параллельном включении подогревателей горячего водоснабжения (рис. 4.9) во II диапазоне условия теплообмена в подогревателе постоянны (при Q_гв = const и ΔТ = Т₁- Т₂ = const) , следовательно G_гв = const..

Рис. 4.9. Схема закрытой СГВ с параллельным включением подогрева-

телей, график регулирования

Режим работы установки обеспечивается центральным регулированием. Местное регулирование с помощью регулятора температуры РТ применяется в случае резкого сокращения или прекращения водоразбора.

Расход воды через подогреватель определяется по формуле:

. (4.48)

Наиболее эффективный нагрев водопроводной воды, идущей на горячее водоснабжение, происходит при t_2гвп = 30 ºС по СНиП.

В I диапазоне при обеспечивается местным количественным регулированием с помощью РТ. При повышении температуры сетевой воды РТ автоматически прикрывается, уменьшая поступление греющей воды.

Для вывода уравнения в этом диапазоне необходимо рассмотреть уравнение теплового баланса для двух температур (t_нп и t_н), теплоотдачи подогревателя и подачи теплоты из сети. За расчетные условия принимаем t_нп:

, (4.49)

причем т.к. .

Учитывая, что: , (4.50)

из 1 = 3 получим: ; (4.51)

из 1 = 2 с учетом 4 получим: , (4.52)

где Δt_б и Δt_бп – логарифмические перепады температур (рис. 4.10).

. (4.53)

Рис. 4.10. Логарифмические перепады температур: а – при t_нп;

б – при t_нр

Подставив в 5 выражение для Δt_б и Δt_бп методом подбора определяем t_2гв при t_н .

, ,

, (4.54)

где m – количество человек;

а – суточное потребление горячей воды одним человеком, л/сут.чел;

К_ч – коэффициент часовой неравномерности.

Смешанная схема включения подогревателей горячего водоснабжения позволяет увеличить полезное использование теплоты обратной сетевой воды (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Схема закрытой СГВ со смешанным включением

подогревателей, график регулирования

Сетевая вода после подогревателя верхней ступени ТО2 смешивается с обратной водой от отопления и используется в подогревателе нижней ступени ТО1. Более глубокое охлаждение обратной сетевой воды уменьшает расход сетевой воды на вводе. Регулирование Q_гв осуществляется по диапазонам.

I диапазон: от t_нп до +8 ºС:

1. Температура сетевой воды на выходе из ТО2 принимается равной температуре обратной воды от отопления ;

2. Температура водопроводной воды на выходе из ТО1 определяется из условия недогрева ее на 5-10 ºС : ;

3. Тепловая нагрузка делится между ТО1 и ТО2 пропорционально нагреву водопроводной воды в каждом из них:

, (4.55)

где , .

(4.56)

; (4.56а)

. (4.57)

4. Температура сетевой воды на выходе из ТО1 определяется из уравнения:

, (4.58)

где ; (4.59)

. (4.60)

II диапазон: от t_нп до t_нр :

Вследствие повышения температуры воды после системы отопления подогрев водопроводной воды в ТО1 увеличивается. При этом тепловая нагрузка подогревателя ТО2 соответственно уменьшается. Регулятор температуры (РТ) уменьшает поступление воды (сетевой) в Б II.

Расход сетевой воды через ТО2, температуру воды на выходе из ТО2, температуру смеси на входе в ТО1 и температуру воды на выходе из ТО2 (Т₂) определяют методом подбора из уравнений:

для ТО1: ; (4.61)

для ТО2: ; (4.62)

уравнение смешения:

; (4.63)

уравнение для теплообменника:

, . (4.64)

Задавшись расходом сетевой воды G_гв проверяют величину t_г . Если , то расчет повторяют.

При последовательной схеме включения подогревателей горячего водоснабжения регулирование Q_гв также осуществляется по диапазонам (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Схема закрытой СГВ с последовательным включением

подогревателей, график регулирования

, где . (4.65)

I диапазон: от t_нп до +8 ºС :

, где . (4.66)

II диапазон: от t_нп до t_нр :

при t_нр . (4.67)