Анализ режимов работы системы отопления с элеваторным смешением. Учебное пособие

u=2,2

влияниедиаметра сопла

1

0,9

0,8

0,7

0,6

dp/d3

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

0,3h2/h00,4

0

0,1

0,2

0,5

0,6

0,7

5. РАБОТА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯВ УСЛОВИЯХДЕЙСТВИЯ

ЦИРКУЛЯЦИОННОГОГРАВИТАЦИОННОГОНАПОРА

Влияние сопротивления вентиля А целесообразно рассмотреть

как с учетом гравитационного циркуляционного напора в контуре

системы отопления, так и без него.

Влияние сопротивления вентиля А без учета гравитационного

циркуляционного напора. Будем считать, что сопротивление вентиля

В мало, а сопротивление системы отопления с вентилями С и D равно

номинальному значению SSOT , при котором достигается расчетное

значение коэффициента смешения uр в соответствии с (18). Из (18)

следует известный вывод о том, что величина располагаемого пере-

пада давлений в тепловой сети h не влияет на коэффициент смеше-

ния uр. Следовательно, в условиях пренебрежимо малого гравитаци-

онного циркуляционного напора hЕ в сравнении с напором h2, созда-

ваемым элеваторным узлом, сопротивление вентиля А не влияет

на величину коэффициента смешения. В то же время при снижении

напора в сети расход сетевой воды и циркуляционный расход в си-

стеме отопления с заданным элеваторным узлом уменьшаются, в ре-

зультате чего уменьшаются тепловая мощность системы отопления,

температуры теплоносителя и воздуха в помещениях. Изменение

теплового режимаописываетсяτ

системойτ

уравненийτ

−τ

τ

h −hA

Q

tв −tн.о

0,5(τ

′ +τ") − tв

1+m

(τ

01

′)

Q = Q

= tв.р − t .о = 0,5

′

"

′

"

h .

р

+ р − tв.р

= ( р −

р)uр

На рис. 16 показано влияние потерь напора на вентиле А на теп-

ловую мощность системы отопления для исходно номинальных ре-

жимов с uр=1,0 и u =2,2. Отсюда видно, что для uр=2,2 при падении

напора на сопле элеватора от 15 до 1,5 м в. ст. тепловая мощность

системы отопления падаетдо53% отноминального значения.

На рис. 17–19 показаны зависимости других параметров от по-

терь напора на вентилеА при

uр=2,2. Средняя°

температура воздуха

в помещениях снижается от +20 до –1,5 С°, температура воды после

элеваторного узла снижается°

от 95 до57,3

С, после системы отопле-

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

100

90

80

70

, C

60

τ',u=2,2

50

τ'',u=2,2

τ °

40

30

τ',u=1,0

20

τ'',u=1,0

10

0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Влияние сопротивления вентиля А с учетом гравитационного

циркуляционного напора.Уравнение (18) получено в предположении,

что гравитационный циркуляционный напор hE значительно меньше

величины напора h2, создаваемого элеваторным узлом. С уменьшени-

ем располагаемого напора перед элеваторным узлом h–hА

влияние

гравитационного циркуляционногонапора становитсязаметным.

Учет гравитационного циркуляционного напора при использо-

к

ρ

ϕ

ваниинеравенства h

<<h приводитк соотношению

ϕ2 fр

2 fр2SSOTp(1 + u)2

12

−

2

hE

ϕ

ϕ

ϕ1

fр

2

ϕ2

fр

(1 + u)

− 1

f3

2 2 + 2

2

−

2

fн

u

− 2 −

3

f3

=

h − hA

.

(24)

4

Рассмотрим влияние потерь напора hА

на вентиле А при неиз-

менном значении располагаемого напора в тепловой сети h на сле-

дующие переменные: расход сетевой воды через сопло элеватора G0,

коэффициент смешения u, циркуляционный расход воды в системе

отопления (1+u)G0, гравитационный циркуляционный напор hЕ,

среднюю температуру отапливаемых помещений tв, тепловую мощ-

ность системы отопления Q. Расчетное значение коэффициентаp

сме-

шенияuр

в этом случаесоответствуетзначениямhА=0, hE, tв.

, Qp.

Следует отметить, что в отличие отрассмотренных

ранее реж и-

мов коэффициент смешения зависит не только от величины сопро-

тивлений контура системы отопления, но и от гравитационного цир-

куляционного напора в соответствии с (24). При определении вели-

чины гравитационного циркуляционного напора приняты верхняя

разводка тепловых магистралей дома и линейное распределение

температуры теплоносителя по высоте системы отопления.

Изменение теплового режима описываетсяτ τ

системойуравнений

Q

tв − tн.о

0,5(τ

′ +τ

") − tв

1+m

Q =

Qр

=

tв.р − tн.о

=

0,5

′

+

"

=

р

р −tв.р

τ

τ′

h − hA

(1 + u)( 01τ −

τ)

= u 1 + u (

′

"

h .

(25)

р −

р)

В качестве номинального рассмотрен

оптимальный режим рабо-

ты элеваторного узла дляp

uр=2,2, h=15 м в. ст., гравитационный цир-

ρ

τ

°

расчетной

температуре

наружного

воздуха,

01=150 С,

дома при

2 fp2SSOTp=0,0118.

е-

На рис. 20 показановлияниепотерь напора на вентилеА на в

личину коэффициента смешения. Отсюда видно, что наблюдается его

рост приуменьшениипотерь напора на сопле элеваторногоузла.

3,4

3,2

3

u 2,8

2,6

2,4

2,2

2

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

hA/h

-

Рис. 20. Влияниепотерь давленияна вентилеА навеличину к

о

эффициента смешенияp

при учете гравитационного циркуляционного

напора (uр=2,2, hE = 0,232 мв. ст., hр=15 мв. ст.)

Аналогичное поведение коэффициента смешения зафиксировано

в экспериментах [8]. На рис. 21 показано влияние потерь напора

на вентиле А на величину тепловой мощности системы отопления.

≥

Гравитационный циркуляционный напор начинает себя заметно

проявлять при hA/h

0,8, тоесть, при напоре на соплеменее

3 м в. ст.

Его роль состоит в увеличении коэффициента смешения, циркуляци-

онного расхода в системе отопления и, как следствие, в

увеличении

Q/Qp, he>0

Q/Qр, he=0

1

0,95

0,9

0,85

Q/Qp

0,8

0,75

0,7

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

25

tв, he>0

tв, he=0

tв, °C

20

15

10

5

0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

-5

hA/h

Рис. 22. Влияние потерь давления на вентиле А на величину

средней температуры воздуха в помещенияхp

при учете гравитацион-

0,3

he

Q/Qp

0,28

0,26

0,24

0,22

0,2

hA/h

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Рис. 25. Влияниепотерь давленияна вентилеА наp

величину гр а

-

витационного циркуляционного напора (uр=2,2, hE

= 0,232 мв. ст.,

hр=15 м в. ст.)

Режим течения в системе отопления считался квадратичным во

всем исследуемом диапазоне напоров в тепловой сети, поэтому для

малых

напоров h–hА

приводимые результаты носят оценочный ха-

рактер.

6. ВЛИЯНИЕТЕМПЕРАТУРЫПРЯМОЙСЕТЕВОЙВОДЫНА

РАБОТУ СИСТЕМЫОТОПЛЕНИЯ

Для заданной°

системы отопления здания с графиком регулиро-

вания 95/70 С температурный график тепловой сети может быть

одним из рассмотренных ранее. Коэффициент смешения элеваторно-

го узла выбирается из условия°

обеспечения температуры потока по-

сле элеваторного узла 95 С. Расход сетевой воды, используемой для

нагрева подмешиваемой охлажденной воды, обратно пропорциона-

лен разности температур прямой и обратной°

сетевой воды. Напри-

мер, для графика регулирования 150/70°

С расход сетевой воды в 2

раза меньше, чем для графика 110/70 С. Поэтому при переходе с пер-

вого графика регулирования тепловой сети на второй необходимо

обеспечить увеличениерасхода сетевой водывтепловой сети в2 р а-

за, которое сопровождается ориентировочным увеличением потерь

напора в тепловой сети в 4 раза, мощности сетевых насосовв8 раз .

Обычно при существующих сетевых насосах и магистральных трубо-

проводах обеспечить такое увеличение потерь напора невозможно.

Следовательно, переход на более низкий температурный график

тепловой сети неизбежно приведет к уменьшению тепловой мощно-

сти системы отопления, то есть к недоотпуску тепла. Любая коррек-

тировка температурного графика в таких условиях не может решить

проблему отпуска расчетного количества тепла с помощью устано в-

ленных приборов отопления, рассчитанных на работу в условиях

проектного температурногографика регулирования.

В [15] рассмотрено поведение системы°

теплоснабжения с про-

ектным графиком регулирования 150/70 С в следующих условиях:

расход сетевой воды на нужды отопления соответствует проектному

графику, температура в подающей линии тепловой сети°при темпе-

ратуренаружного воздуха tн.о снижается до величины115 С.

°

°

При изменении температуры прямой сетевой воды со 150 С до

115 С происходит°

°снижение средней температуры воздуха в помеще-

ниях с 18 С до8,7

С, тепловая мощность системы отопления падает

на 21,6%. Расчетные значения температур сетевой воды дляτ

приня° -

тогоτ

отклонения°

от температурного

графика равны

”=52,3 С,

’=71,9 С.