Учебное пособие 800357

Площадь, ограниченная осями координат и построенной верхней кривой, равна расходу тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение за отопительный сезон. К сезонной нагрузке достраивается летняя нагрузка на горячее водоснабжение Qлгв.ср. Число часов работы горячего водоснабжения в году принимается равным 350 24=8400 ч. Тогда площадь графика продолжительности обозначает годовой расход тепла Qгод на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для удобства построения оба графика – часового расхода тепла и годового расхода тепла – следует совмещать по оси ординат.

Расход теплоты за отопительной период определяется вычислением площади под кривой годового графика (без летней нагрузки), So, см2, при известном масштабе по осям mв, МВт/см, mг, ч/(год см)

Qо=Sо mв mг, (1.15)

Аналогично определяем расход тепла за летний период Qл. При этом суммарный расход тепла, вычисленный по графику, будет равным Qгод =Qо +Qл. После этого, сравнивают значение с полученным по формуле (1.14). Расхождение допускается до 5%.

Среднечасовой расход тепла за отопительный период, Qоср, МВт, определяется по формуле

а число часов использования максимума нагрузки в отопительный период, nи, ч, по формуле

где Qp – расчетная (максимальная) тепловая нагрузка города при tро.

Годовой расход тепла на одного жителя, qж, МВт/(чел год), определятся по формуле

где m – число жителей в городе.

Контрольные вопросы

1.Объясните последовательность построения годового графика продолжительности тепловой нагрузки.

2.Представьте уравнения для определения максимальных тепловых потоков на отопление жилых и общественных зданий.

3.Объясните последовательность построения часового графика расхода теплоты.

4.Приведите зависимости годовых тепловых потоков на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение.

5.Приведите алгоритм расчета средних тепловых потоков.

11

3. Выбор схемы присоединения потребителей тепла к тепловой сети

3.1. Закрытая система теплоснабжения

Регулирование отпуска тепла по отопительной нагрузке. В случае регу-

лирования отпуска тепла по отопительной нагрузке применяется параллельная или 2-х ступенчатая смешанная схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения и нормальный температурный график с точкой излома при 65 °С. Выбор схемы присоединения подогревателей горячего водоснабжения к тепловым сетям зависит от соотношения максимальных тепловых потоков на горячее водоснабжение, Qгв.мах, и отопление, Qо, а именно при Qгв.мах / Qо = 0,2÷1.0 – применяется 2-х ступенчатая смешанная схема, а при остальных соотношениях применяется одноступенчатая параллельная схема.

Регулирование по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснаб-

жения. Схема регулирования по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения применяется, когда соотношение Qгв./Qо 25 %, т.е. в рассматриваемом районе имеется существенная нагрузка горячего водоснабжения. При применении такого метода регулирования становится возможным удовлетворять нагрузку на горячее водоснабжение без дополнительного расхода воды (Gгв=0) за счет надбавки температуры сетевой воды (повышенный температурный график).

Рис. 1.2. Принципиальная схема закрытой системы теплоснабжения: а) параллельная схема подключения подогревателей горячего водоснабжения; б) 2-х ступенчатая смешанная схема; О – отопительный прибор; Э – элеватор смешения системы отопления; 1ст. – первая ступень подогрева воды для горячего водоснабжения; 2ст. – вторая ступень подогрева воды

для горячего водоснабжения; РТ – регулятор температуры; РР – регулятор расхода

12

Применяется двухступенчатая смешанная схема присоединения установок горячего водоснабжения к тепловым сетям и повышенный температурный график. Регулятор расхода (РР) устанавливается на входной магистрали к абоненту и настраивается по расходу воды на отопление. Принципиальная схема закрытой системы теплоснабжения приведены на рисунке 1.2.

3.2. Открытая система теплоснабжения

Центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке.

Отопительная установка и горячее водоснабжение присоединены к тепловым сетям по принципу «несвязанного» регулирования. Для поддержания постоянного расхода воды в системе отопления перед элеватором устанавливается регулятор расхода (РР). Необходимый расход сетевой воды на горячее водоснабжение устанавливается регулятором температуры (РТ). В этой системе следует принять нормальный отопительный график с точкой излома при 55 °С.

Центральное качественное регулирование по суммарной нагрузке отопле-

ния и горячего водоснабжения. Отопление и горячее водоснабжение присоединяются по принципу «связанного» регулирования. В этом случае регулятор расхода устанавливается на общей подающей линии, т.е. до места подключения системы горячего водоснабжения, и поддерживает постоянный расход воды на ввод в целом (G0). Расход воды на отопление здесь переменный. На горячее водоснабжение также устанавливается регулятор температуры. Для этой системы применяется «скорректированный» температурный график при качественном регулировании, т.е. постоянном общем расходе воды в подающем трубопроводе.

На схеме ввода должны быть показаны элеватор, подогреватели горячего водоснабжения, грязевики, регуляторы расхода и температуры, регулятор давления (подпора), основные контрольно-измерительные приборы и запорная арматура. Кроме того, должно быть показано подключение циркуляционного трубопровода горячего водоснабжения с насосом и обратным клапаном.

Рис. 1.3. Принципиальная схема открытой системы теплоснабжения: С – смеситель; О – отопительный прибор; Э – элеватор отопления; п – доля воды

из подающей системы теплоснабжения; о – то же из обратной системы теплоснабжения

13

Для подключения системы вентиляции разрешается показать только соответствующие штуцеры и арматуру. Системы отопление и вентиляции должны присоединяться к тепловым сетям по зависимой схеме. По независимой схеме они присоединяются для зданий большой этажности (более 12 этажей) и в особых случаях, обусловленных высокими температурами и давлениями в тепловой сети. Принципиальная схема открытой системы теплоснабжения показана на рисунке 1.3.

Контрольные вопросы

1.Назовите основные отличительные особенности регулирования отпуска тепла по отопительной нагрузке.

2.Представьте принципиальную схему закрытой системы теплоснабжения.

3.Назовите основные отличительные особенности регулирования отпуска тепла по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

4.Назовите виды центрального регулирования нагрузки.

5.Представьте принципиальную схемуоткрытой системы теплоснабжения.

4.Регулирование отпуска тепла

Взадачу регулирования отпуска тепла входит определение изменения количества тепла, поступающего из тепловой сети в местную систему абонента, в зависимости от температуры наружного воздуха. Для двухтрубных водяных тепловых сетей принимается центральное качественное регулирование отпуска тепла, которое осуществляется путем изменения температуры теплоносителя при постоянном его расходе. Изменение температуры теплоносителя при изменении температуры наружного воздуха осуществляется на ТЭЦ (в котельной). Различают два графика температур: по отопительной нагрузке (отопительный график температур воды) и по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный температурный график). В обоих случаях центральное качественное регулирование отпуска теплоты ограничивается наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе, необходимыми для подогрева воды, поступающей в системы горячего водоснабжения потребителей (точки излома температурного графика): для закрытых систем теплоснабжения

–не менее 65 °С; для открытых систем теплоснабжения – не менее 55 С.

4.1.Построение нормального отопительного температурного графика

Центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке принимается в системах при тепловой нагрузке жилищно-коммунального сектора менее 65% от суммарной тепловой нагрузки и доле средней нагрузки горячего водоснабжения менее 15 % от расчетной нагрузки отопления. Температуры сетевой воды в подающем трубопроводе, 10, С, после системы отопления, 20,

14

С, и после элеватора, см, С (в зависимости от наружной температуры воздуха) определяются по формулам

где τ’пр – средняя температура воды в отопительных приборах, С; Qо – относительная тепловая нагрузка отопления.

Здесь и далее индекс « ' » относится к наружной температуре для проектирования отопления tро, индекс « '' » относится к наружной температуре для проектирования вентиляции tв, индекс « ''' » относится к наружной температуре для излома температурногографика.

Средняя температура воды в отопительных приборах и относительная тепловая нагрузка отопления находятся по следующим формулам соответственно

где Qo – расход теплоты на отопление при любой (текущей) температуре наружного воздуха tн, Вт; Qo – максимальный (расчетный) расход теплоты на отоплениеприрасчетнойtн =tро температуренаружноговоздуха,Вт.

Точка излома температурного графика делит отопительный период на два диапазона, первый диапазон – в интервале наружных температур tн = 8 С t'''н (количественное регулирование), второй диапазон – в интервале температур t'''н tро (качественное регулирование). Граница между диапазонами (точка излома ''') находится графически вточке пересечения кривой 10= f(tн) с горизонтальной линией, соответствующей 10 =65 С для закрытых систем теплоснабжения и 10 =55 С для открытых систем. В диапазоне наружных t'''н tро (t'''н – температура в точке излома) осуществляется центральное качественное регулирование, при этом расход сетевой воды на отопление остается постоянным. Так, для температурного графика 10/ 20 = 150/70 С расчетные уравнения (1.19, 1.20 и 1.21) принимаютвид

Задаваясь значениями температур наружного воздуха в диапазоне tро 8 С (через интервал в 5 С) и значениями tро для своего города, получают расчетные температуры воды в тепловых сетях и данные расчета сводят в таблицу приведенную в приложении 3. По полученным данным строится температурный график воды в тепловых сетях в зависимости от температуры наружного воздуха. Для этого по оси абсцисс откладывается температура наружного воздуха (tн), а по оси ординат – температура воды в тепловой сети ( 10, 20) и абонентской установке ( см). Точка излома температурного графика находится графически при пересечении кривой 10 = f(tн) с горизонтальной линией, соответствующей10 = 65 С для закрытых и 10 = 55 С для открытых систем теплоснабжения.

4.2. Построение повышенного температурного графика для закрытой системы теплоснабжения

Повышенный температурный график применяется в закрытых системах теплоснабжения при соотношении тепловых нагрузок Qгв/Qo > 15 %, когда регулирование отпуска осуществляется по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Режим регулирования рассчитывается из условия постоянного расхода сетевой воды на тепловой пункт, равного отопительному. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение при этом не учитывается, т.е. Gгв = 0.

Расчет графика состоит в определении температур сетевой воды в подающей 1п и обратной 2п магистралях в зависимости от температуры наружного воздуха. В качестве расчетного принимается «балансовый» расход тепла на горячее водоснабжение, равный Qбгв = Kб Qгв, где Кб = 1,2 – балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность суточного графика горячего водоснабжения. Предварительно строится нормальный отопительный график 10 =f(tн) и 20 =f(tн). Для произвольной температуры наружного воздуха tн = t'''н и «балансового» расхода тепла на горячее водоснабжение, температуры сетевой воды по повышенному графику определяются по формулам

где б Qгвб /Qо Kв Qгв /Qо Kб ср – отношение «балансовой» нагрузки горячего водоснабжения к расчетной на отопление;

16

ср Qгв /Qо – типичное для данного района теплоснабжения отношение среднеча-

совой нагрузки горячего водоснабженияк расчетной на отопление, ср = 0,25;'10 и '20 – расчетные температуры сетевой воды, принятые при построении отопительного графика;

вателя при балансовой нагрузке в точке излома графика;t'''=5 7 С – подогрев воды в нижней ступени;

'''20 – принимаются в точке излома отопительного графика;10 и 20 – температуры воды в подающей и обратной линиях по отопительному графику при tн, для которых определяются 1п и 2п;

tг, tх – температуры горячей и холодной водопроводной воды.

Результаты сводятся в таблицу приведенную в приложении 4, по которой строится повышенный температурный график, приведенный на рисунке 1.5.

Рис. 1.5. Отопительный ( 10) и повышенный ( 1п) температурные графики отпуска тепла потребителям

4.3. Построение «скорректированного» температурного графика для открытой системы теплоснабжения

Скорректированные температурные графики применяются в открытых системах теплоснабжения при соотношении тепловых нагрузок 0,15 Qгв. /Qо 0,3, когда регулирование отпуска осуществляется по суммарной нагрузке отопления и

17

горячего водоснабжения. Расход воды в подающей линии поддерживается постоянным в течение отопительного сезона и равняется расчетному на отопление. Задача расчета режима центрального регулирования состоит в определении, при различных наружных температурах и балансовой нагрузке горячего водоснабжения Q гв, температур сетевой воды 10 и 20 вподающей и обратной магистралях.

Методика расчета состоит в следующем. Определяется относительный расход воды на отопление при любом расходе тепла на отопление Qo и балансовой нагрузке горячего водоснабжения Q гв по формуле

Если 20 tг, в формулу следует подставлять tг. Температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах определяются по формулам

Предварительно строится нормальный отопительный график. Точка излома скорректированного графика принимается при той же температуре, что и у отопительного графика. «Скорректированный» температурный график приводится на рисунке 1.6.

Рис. 1.6. Отопительный ( 10) и скорректированный ( 1с) температурные графики отпуска тепла потребителям

18

Контрольные вопросы

1.Назовите последовательность построения нормального отопительного температурного графика.

2.Назовите последовательность построения повышенного температурного графика для закрытой системы теплоснабжения.

3.Назовите последовательность построения «скорректированного» температурного графика для открытой системы теплоснабжения.

4.Какой вид регулирования отпуска тепла применяется для двухтрубных водяных тепловых сетей?

5.Определение расходов воды в тепловых сетях

5.1.Определение расходов на отопление

Вдиапазоне наружных температур воздуха tн '''÷ t'ро осуществляется центральное качественное регулирование отпуска тепла, при этом расход сетевой воды на отопление постоянен и равен, т/ч

где Q'о, Q'''о – тепловые потоки на отопление при t'ро и tн ''', МВт;

10''' и 20''' – температура сетевой воды подающей и обратной магистрали приtн''';10' и 20' – температура сетевой воды подающей и обратной магистрали при t'ро.

В диапазоне наружных температур +8 ÷ tн''' температура сетевой воды остается постоянной ( 10 = 10''' = 65 С) и регулирование отопительной нагрузки осуществляется местными пропусками (количественное регулирование). При

Результаты расчета сводятся в таблицу (приложение 5).

5.2.Определение расходов на вентиляцию

Вдиапазоне наружных температур воздуха t''н ÷ t'ро осуществляется центральное качественное регулирование отпуска тепла с рециркуляцией нагретого воздуха, при этом расход сетевой воды на вентиляцию определяется по формуле

19

где Qв', Qв'' – тепловые потоки на вентиляцию при t'ро и t''н, МВт;

1'' и 2'' – температура сетевой воды подающей и обратной магистрали при t''н;10' и 20' – температура сетевой воды подающей и обратной магистрали при t'ро.

В диапазоне наружных температур t''н ÷ t'''н осуществляется качественное регулирование отпуска тепла, при этом расход сетевой воды на вентиляцию остается постоянным и определяется по формуле, т/ч

где Qв''' – тепловой поток на вентиляцию при t'''н, МВт;

10''' и 20''' – температура сетевой воды подающей и обратной магистрали приtн'''. В диапазоне наружных температур +8 ÷ tн''' температура сетевой воды остается постоянной ( 1=65 С) и регулирование отопительной нагрузки осуществляется местными пропусками (количественное регулирование). При этом

Результаты расчета сводятся в таблицу (приложение 5).

5.3.Определение расходов на горячее водоснабжение

5.3.1.Закрытая система теплоснабжения

Параллельная схема присоединения подогревателей. В диапазоне наруж-

ных температур воздуха t'ро t'''н расход сетевой воды на горячее водоснабжение определяется по формуле, т/ч

где Q'гв, Q'''гв – тепловые потоки на горячее водоснабжение при t'ро и tн''', МВт;3''' и 3' – температура сетевой воды в подающем трубопроводе после бойлера горячего водоснабжения, 3' = 3''' = 30 С.

В диапазоне наружных температур +8 tн''' температура сетевой воды остается постоянной ( 1 = 65 С) и расход сетевой воды на бойлере системы горячего водоснабжения тоже постоянный Gгв = G'''гв.

Двухступенчатая смешанная схема присоединения подогревателей к тепловой сети. В диапазоне наружных температур воздуха tн''' ÷ t'ро расход сетевой воды на горячее водоснабжение определяется по формуле, т/ч

20