Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Централизованное теплоснабжение предприятий, поселений и городских округов. Курсовое и дипломное проектирование. Учебное пособие
.pdf
41
1
2
3
4
5
6
7
4
5
а б
Рис.3. Схемы систем горячего водоснабжения:
а - закрытая система; б - открытая система;
1 – подающий и обратный трубопроводы тепловой сети; 2 – теплообменник горячего
водоснабжения; 3 – трубопровод холодной воды; 4 – система горячего водоснабжения;
5 – регулятор температуры; 6 – смеситель; 7 – обратный клапан.
Теплофикационная вода не расходуется, а лишь циркулирует между
источником теплоты и поверхностными теплообменниками систем горячего
водоснабжения. В открытых системах вода для горячего водоснабжения
разбирается непосредственно из тепловой сети (рис.2а, б; рис.3б). Вода
поступает на водоразбор из подающего трубопровода в таком количестве,
чтобы после смешения с водой из обратного трубопровода она имела нужную
для горячего водоснабжения температуру.
Трехтрубные системы теплоснабжения применяются на промышленных
объектах, когда требуется постоянный расход воды для технологических нужд
(рис.2д).
Четырехтрубные системы (рис.2е) применяются в малых системах
теплоснабжения из-за большого расхода металла для трубопроводной сети.
Вода для местных систем горячего водоснабжения (ГВС) приготовляется либо
непосредственно у источника теплоты, либо в центральном тепловом пункте
(ЦТП) по отдельному трубопроводу подается потребителям. Циркуляцию в
системах ГВС обеспечивает циркуляционный трубопровод. Два других
трубопровода предназначены для местных систем отопления и вентиляции.
42
3.4. Схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям
Для большинства районов России, кроме самых южных, расчетные
расходы теплоты, подаваемой на нужды отопления и вентиляции, оказываются
больше расходов для горячего водоснабжения. При этом определяющей для
поселений, городских округов и большинства промышленных предприятий
является нагрузка на системы отопления.
Системы отопления, тип отопительных приборов, вид и параметры
теплоносителя принимаются в соответствии с назначением и видом здания 12.
В большинстве случаев для систем отопления применяют в качестве
теплоносителя воду. Другие теплоносители (пар, воздух) применяют при
технико-экономическом обосновании. Системы отопления, присоединяемые к
тепловым сетям, проектируются, как правило, с насосной циркуляцией
теплоносителя.
Присоединение систем водяного отопления к тепловым сетям может
осуществляться по зависимой или независимой схемам (рис.4).
При зависимой схеме присоединения теплоноситель централизованных
тепловых сетей используется непосредственно в системе отопления (рис. 4а, б,
г). Зависимая схема присоединения может быть непосредственной (рис. 4г) или
с применением узла смешения при помощи центробежного насоса (рис. 4б),
либо при помощи водоструйного элеватора (рис. 4а). Прямое непосредственное
присоединение системы отопления к водяной тепловой сети применяют тогда,
когда параметры теплоносителя тепловых сетей соответствуют параметрам
теплоносителя системы отопления (температура, давление), например 95-60 °С,
и только для двухтрубных систем отопления.
Схема (рис.4б) применяется тогда, когда температура теплоносителя в
системе отопления ниже температуры теплоносителя в тепловых сетях, а
давление в системе отопления либо равно, либо выше давления в тепловых
сетях.
43
а
б
7
1
6
2
5
4
1
2
2
o1
o2
3
2
в
г
Рис.4. Схемы присоединения систем отопления к тепловой сети
а- с подмешиванием при помощи водоструйного элеватора; б – с установкой смесительного
центробежного насоса; в – при помощи теплообменника; г – без подмешивания
(непосредственно) при помощи запорной арматуры;
1 – подающий трубопровод; 2 – обратный трубопровод; 3 – водоструйный элеватор;
4 – отопительные приборы; 5 – центробежный насос; 6 – теплообменник.
Схему на рис.4а (присоединение при помощи водоструйного элеватора)
применяют тогда, когда и температура и давление теплоносителя в тепловой
сети выше, чем температура и давление теплоносителя в системе отопления.
Водоструйный элеватор выполняет функции смесителя и циркуляционного
насоса, но имеет низкий КПД. Такая схема применяется для нерегулируемых
систем отопления, так как является простой и надежной в эксплуатации, не
нуждается в электроэнергии.
При независимой схеме присоединения (рис. 4в) устанавливается
теплообменник, разделяющий теплоносители системы отопления и тепловых
44
сетей. В схеме присоединения применяются скоростные теплообменники
различного типа: трубчатые, пластинчатые.
Независимая схема присоединения используется при недостаточном или
высоком для эксплуатируемой системы отопления гидростатическом давлении
теплоносителя на вводе тепловой сети в тепловой пункт здания и тогда, когда
температура теплоносителя в тепловой сети превышает температуру в системе
отопления.
Выбор схемы осуществляется на основе технико-экономических
расчетов, однако в большинстве случаев зависимая схема оказывается наиболее
дешевой и простой в строительстве и эксплуатации.
45
ГЛАВА 4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ
К середине 90-х гг. ХХ века тепловое хозяйство России
характеризовалось тенденцией к централизации теплоснабжения, что привело к
значительному разветвлению и увеличению протяженности существующих
тепловых сетей. В сложившихся условиях эксплуатации колебания температур
наружного воздуха в течение отопительного периода приводят к
разбалансировке температуры и расхода воды в тепловых сетях. Последнее
снижает надежность и качество теплоснабжения и приводит к существенным
потерям топлива, доходящим до 20-30%, что резко снижает эффективность
централизованного теплоснабжения 23. Качественное обеспечение тепловой
энергией потребителей в системах теплоснабжения решается регулированием
отпуска теплоты от источника в тепловую сеть и теплопотребляющим
системам.
Наибольший вклад в развитие различных способов регулирования
тепловой нагрузки внесли отечественные ученые Е.Я.Соколов, Н.М.Зингер,
В.К.Дюскин, Н.К.Громов, А.А.Ионин [4, 23, 24, 25] и др.
Вырабатываемая и передаваемая системой теплоснабжения тепловая
энергия используется для поддержания необходимой температуры воздуха
внутри отапливаемых помещений, для нагрева приточного воздуха в системах
вентиляции, для нагрева воды в системах горячего или технологического
водоснабжения. Совокупность мероприятий по изменению подачи теплоты
приборам и оборудованию систем в соответствии с изменением потребности в
тепле нагреваемых ими сред называется регулированием отпуска теплоты.
В результате изменения погодных условий, режима работы
технологического оборудования потребность в теплоте зданий и сооружений не
остается постоянной, как в течение суток, месяцев так и в течение года. В связи
с этим в процессе эксплуатации централизованных систем теплоснабжения
необходимо осуществлять перечень мероприятий как на источнике теплоты,
46
так и у потребителя по изменению отпуска количества тепловой энергии в
теплопотребляющие системы. Регулирование повышает качество
теплоснабжения, сокращает перерасход тепловой энергии и топлива.
Режим регулирования водяных систем теплоснабжения зависит от
многочисленных факторов, но основным является вид тепловой нагрузки и
схемы узлов вводов абонентов.
В системах теплоснабжения с разнородными тепловыми нагрузками
применяют многоступенчатую систему регулирования отпуска теплоты,
имеющую следующий принцип построения:
центральное регулирование производят на ТЭЦ или в котельной по
преобладающей тепловой нагрузке района;
групповое или местное регулирование – в узлах присоединения
отдельных видов тепловых нагрузок;
индивидуальное регулирование – непосредственно у потребляющих
приборов и оборудования.
Применение многоступенчатого регулирования приводит к снижению
расхода теплоты на отопление за счет ликвидации «перетопов» зданий в
диапазоне от +8 °С до температуры наружного воздуха, соответствующей точке
излома графика температур воды, и к снижению расхода теплоносителя на
единицу отпущенной теплоты.
Регулирование отпуска теплоты упрощается при однородной тепловой
нагрузке. В этих случаях можно ограничиться только центральным
регулированием.
4.1. Регулирование отпуска теплоты в закрытых системах
теплоснабжения
Центральное регулирование осуществляется в соответствии с
потребностью тепла для отопления зданий при различных наружных
температурах воздуха.
47
Расчет режимов регулирования основан на уравнениях теплового баланса,
tkFGcttVqQ
21нвнo
'''
2
'1''
но
'
внo
'
tFkcGttVqQ
o
q
н
V
в
t
н
t
G
21
,
впр
ttt
пр
t
2
выхвх
пр
ttt
выхвх
,tt
ср
г
max
от
0 15Q,Q
ср
г
Q
max
от
Q
составленных для текущих или нерасчетных условий теплопотребления и для
расчетных условий:
– для нерасчетных условий
; (32)
– для расчетных условий
где Q – текущая тепловая нагрузка;
здания;
– объем здания по наружному обмеру;
внутри отапливаемого помещения;
– удельная отопительная характеристика
– температура наружного воздуха;
– расход теплоносителя в трубопроводах тепловой сети;
, (33)
– температура воздуха
– температура
теплоносителя в подающем и в обратном трубопроводах тепловой сети; с –
теплоемкость воды; k – коэффициент теплопередачи отопительного прибора;
F – площадь теплоотдающей поверхности отопительного прибора;
где
– температура прибора определяется как
;
,
–
температура воды на входе и выходе из отопительного прибора.
В водяных тепловых сетях принимают центральное регулирование
отпуска теплоты по нагрузке отопления или по совмещенной нагрузке
отопления и горячего водоснабжения.
При наличии местных систем горячего водоснабжения менее чем у 75% –
80% жилых и общественных зданий и при тепловой нагрузке на жилищнокоммунальные нужды менее 65% от суммарной тепловой нагрузки, а также при
отношении
горячее водоснабжение жилых и общественных зданий,
тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий) регулирование
отпуска теплоты принимают по нагрузке отопления. При этом в тепловой сети
поддерживается отопительно-бытовой температурный график.
, (где
– средний тепловой поток на централизованное
– максимальный
48
При качественном регулировании задача расчета состоит в определении
1
2
'
но
t
0,8
'
в н в н
1 в
' ' ' '
в 'но в но
0,5
t t t t
tt
t t t t
'
но
"
в
нв
8,0
'
но
'
в
нв
в2
5,0
tt
tt
tt
tt
tt
в
'
o.2
'
3
2
tt
'
3
'
2.o
'
''
12
,
'
но
t
''
32
н
t
нк
t
'
но
t
1
2
текущей температуры воды в подающем и обратном трубопроводах в
зависимости от тепловой нагрузки. Расход воды остается постоянным в течение
всего отопительного сезона.
Для зависимых схем присоединения отопительных установок к тепловым
сетям температуру в подающей
и обратной
магистралях в течение
отопительного периода, т.е. в диапазоне температур наружного воздуха +8 °С -
, рассчитывают в соответствии с 4, 6, по выражениям
, (34)
, (35)
где t - температурный напор нагревательного прибора, °С
где
– расчетная температура воды в подающем трубопроводе системы
отопления после смесительного устройства, °С;
, (36)
– температура воды в
обратном трубопроводе после системы отопления, °С;
температур воды в тепловой сети, °С;
– температура воды в подающем и
– расчетный перепад
обратном трубопроводах тепловой сети при расчетной температуре наружного
воздуха
отопления,
Задаваясь различными значениями
; – расчетный перепад температуры воды в местной системе
.
с интервалом в 5 °С в пределах от
(температуры наружного воздуха в начале и конце отопительного сезона) до
, определяют
и
и строят отопительный график температуры сетевой
воды в тепловой сети (рис.5).
При независимых схемах присоединения абонентов к тепловой сети в
приборы отопительной системы поступает вода, нагреваемая в отопительном
49
теплообменнике за счет тепла сетевой воды. Температуру воды в подающей и
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
-25-20-15-10-505
Температура наружного воздуха, °С
Температура теплоносителя, °С
t
нк
t
н.и
1
2
'''
ни
t
'''
ни
t
'''
ни
t
'
но
t
обратной магистралях сети и трубопроводах систем отопления также
определяют по 4, 6.
Рис. 5. График температур воды в подающей и обратной магистралях при
центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке
(закрытая система)
Так как по тепловым сетям одновременно подается теплота на отопление,
вентиляцию и горячее водоснабжение, для покрытия тепловой нагрузки
горячего водоснабжения необходимо внести коррективы в отопительный
график температур воды. Температура нагреваемой воды на выходе из
водоподогревателя горячего водоснабжения должна быть 60-65 °С, поэтому для
закрытых систем теплоснабжения минимальная температура сетевой воды в
подающей магистрали принимается равной 70 °С. Для этого отопительный
график срезается на уровне 70°С, полученный график температур воды в
тепловой сети называется отопительно-бытовым (рис.5). Температура
наружного воздуха, соответствующая точке излома графика, обозначается
.
Точка излома графика делит его на две части с различными режимами
регулирования: в диапазоне температур наружного воздуха от
до
50
осуществляется центральное качественное регулирование отпуска теплоты, в
нк
t
'''
ни
t
ã
max
Q
'
o
Q
г
0 2 1 0
max
'
o
Q
,,
Q
г
o
0 15
max
'
Q
,Q
г
max
Q
'
о
Q
г
o
0 2 1 0
max
'
Q
,,
Q
диапазоне от
до
в системах отопления осуществляется местное
регулирование (рис.5).
При регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке
водоподогреватели горячего водоснабжения присоединяются к тепловым сетям
в зависимости от отношения максимальной тепловой нагрузки горячего
водоснабжения
к расчетной отопительной нагрузке
и типа регуляторов
по следующим схемам:
– при
– по двухступенчатым схемам;
– при отношениях менее 0,2 – по параллельной схеме.
В системах теплоснабжения с жилищно-коммунальной нагрузкой более
65% от суммарной тепловой нагрузки и отношении
принимают
центральное качественное регулирование отпуска теплоты по совмещенной
нагрузке отопления и горячего водоснабжения.
Водоподогреватели горячего водоснабжения присоединяются к тепловым
сетям в зависимости от отношения максимальной тепловой нагрузки горячего
водоснабжения
к расчетной отопительной нагрузке
и типа регуляторов
по следующим схемам:
– при
– с установкой регулятора расхода по
двухступенчатой последовательной схеме.
Независимо от величины отношения нагрузок ГВС к отоплению у
потребителей применяется схема с установкой в системе отопления регулятора
постоянства расхода теплоносителя после себя, т.е. двухступенчатая смешанная
схема с ограничением максимального расхода воды на вводе в системы
отопления. При отношении нагрузок ГВС и отопления менее 0,2 применяется
параллельная схема.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]