Вопрос 8. Методы регулирования отпуска теплоты. (1, с.33..34)

Тепловые нагрузки абонентов сети неодинаковы и непостоянны, поэтому для качественного их теплоснабжения одновременно с экономичной выработкой и транспортировкой теплоты, надо регулировать все виды нагрузки в соответствии с потребностью абонентов.

Регулирование теплоснабжения бывает:

1. Центральное – в источнике теплоты (ТЭЦ, котельная);

2. Групповое – в центральном тепловом (ЦТП) или контрольно-распределительном пункте (КРП);

3. Местное – на абонентском вводе здания;

4. Индивидуальное – у теплопотребляющих приборов.

В большинстве случаев нагрузка абонентов разнородна (О и ГВ, или все), тогда применяется центральное и групповое регулирование (местное, индивидуальное)=комбинированное регулирование – основа экономичного теплоснабжения (2-3 ступени регулирования).

Расчет регулирования нагрузки основан на уравнениях теплового баланса и теплопередачи теплопотребляющих приборов:

, Дж,

(поступает в прибор) (отдается в окружающую среду)

где - тепловой эквивалент расхода первичного (греющего) теплоносителя, - теплоемкость, - массовый расход;

, - температуры на входе/выходе прибора;

- коэффициент теплопередачи;

- средний температурный напор теплоносителя и нагреваемой среды;

- длительность работы прибора;

- площадь поверхности прибора.

Местное (групповое) регулирование может изменять , , .

Центральное регулирование можно осуществлять только изменяя и .

Методы регулирования:

• качественное – изменением (стабилизация гидравлического режима);

• количественное – изменением - расхода;

• качественно-количественное – одновременно изменяя и .

В городских водяных системах теплоснабжения широко применяется центральное качественное регулирование, дополняемое количественным местным регулированием. Достоинство центрального качественного – стабильность гидравлического режима сети, однако расход энергии на перекачку больше, чем при других методах.

Центральное количественное регулирование сокращает затраты на перекачку, однако создает переменный гидравлический режим в сети, и недостаток – опасность гидравлической разрегулировки местных систем (малые расходы!). Чтобы это исключить, применяют независимые схемы (с бойлером) или зависимые со смесительным насосом, поддерживающим постоянны расход в местной системе.

При центральном регулировании диапазоны изменения температуры и расхода ограничены. Максимальная температура прямой сетевой воды ограничена условием невскипания (т.е. напором), а минимальная температура обратной воды – условием комфортности ГВ., т.е. 60^оС (открытая система) или 65-70^оС (закрытая система). Максимум расхода воды определяется располагаемым напором на ЦТП (абонентском вводе) и сопротивлением абонентских установок, минимум зависит от гидравлической устойчивости сети (вертикальная разрегулировка этажей) при малом расходе.

Центральное регулирование выполняется по преобладающей тепловой нагрузке большинства абонентов.

В отопительный сезон тепловая нагрузка отопления значительно больше нагрузок ГВ и вентиляции. Если средняя недельная нагрузка ГВ меньше 15% расчетной нагрузки отопления, то выполняют центральное регулирование по закону изменения отопительной нагрузки от температуры наружного воздуха. Если же нагрузка ГВ больше 15% расчетной нагрузки на отопление, то центральное качественное регулирование производится по закону изменения суммарной нагрузки отопления и ГВ. однако для качественного теплоснабжения как по отопительной, так и по совмещенной нагрузке необходимо местное количественное регулирование всех видов нагрузки.

В настоящее время в абонентских узлах отопительных установок чаще применяются регуляторы расхода, поддерживающие постоянный расход воды в местной системе, независимо от температурного режима сетевой воды. Этот способ не позволяет контролировать температуру в отапливаемых помещениях, возможен перерасход теплоты (перегрев) или недостача теплоты (охлаждение помещений). В схемах с регуляторами отопления импульсом регулирования является сигнал от датчиков температуры в помещении, по которому изменяется расход сетевой воды через клапан регулятора из подающей линии, а постоянный расход в местной системе поддерживается смесительным насосом.

В качестве регулирующего импульса (сигнала) местного количественного регулирования нагрузки ГВ используется температура горячей воды в местах водоразбора: за смесителем в открытых системах и за подогревателем в закрытых. В вентиляционных установках – температура горячего воздуха за калорифером. По этому сигналу клапаном регулятора температуры регулируется относительная доля расхода из подающей линии.

Графики регулирования отпуска теплоты. (5, с.100 ..109)

З адача расчета центрального качественного регулирования состоит в определении температур прямой и обратной сетевой воды в зависимости от тепловой нагрузки при постоянном расходе в сети (рис. 10). Зависимость отопительной нагрузки от имеет линейный характер, угол наклона определятся расчетной , которой соответствует максимальная нагрузка и температуры и обратной . Минимальная температура не должна быть ниже 65^оС, т.к. иначе невозможен подогрев горячей воды в бойлерах до 50..60^оС. Поэтому температурные графики имеют вид ломаных линий с точкой излома при минимальной температуре сетевой воды и .

Рассмотрим графики при комбинированном регулировании отопительной нагрузки (рис. 11):

а) нагрузки отопления; б) температур сетевой воды; в) расхода сетевой воды при параллельной схеме присоединения установок отопления и горячего водоснабжения к закрытой сети и центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке. Два диапазона отопительного графика:

I. Регулирование уменьшением расхода (местное количественное регулирование) или пропусками (периодическое отключение отопительных установок от тепловой сети);

II. Расход постоянен. Центральное качественное регулирование.

Построение графика температур и расхода воды на отопление.

При расход сетевой воды на отопление постоянен (в, II)

При расход сетевой 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 сетевой воды на отопление района сокращается с повышением наружной температуры.

, (в, I)

Рассмотрим графики для горячего водоснабжения:

а) нагрузки ГВ; б) температур сетевой воды; в) расхода сетевой воды для закрытой сети при параллельной схеме присоединения установок при наличии аккумуляторов горячей воды (суточная неравномерность). При построении графика принято, что аккумуляторы горячей воды выравнивают неравномерности суточного графика и, следовательно, тепловая нагрузка сети по ГВ постоянна (а, I, II).

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

I. Для поддержания расход сетевой воды должен оставаться постоянным ;

II. Т.к. температура растет по закону отопительной нагрузки, то для обеспечения постоянства должен уменьшаться расход (местное количественное регулирование) регулятором температуры. Т.к. уменьшается , снижается , это замедляет рост средней температуры нагреваемой водопроводной воды и уменьшает после подогревателя ГВ. При повышении температуры в подающей линии тепловой сети регулятор температуры на ГТП или МПТ уменьшает расход греющей воды через водо-водяной подогреватель, что замедляет рост средней температуры греющей воды и одновременно уменьшает коэффициент теплопередачи подогревателя. В результате , а температура обратной сетевой воды после подогревателя снижается.