Лыков А.Н. Энергоснабжение 25.03.12 / Учет тепловой энергии
.doc14. Учет тепловой энергии.
С
истемы
теплоснабжения (рис. 4)
Система энергопотребления
Теплоноситель поступает непосредственно к потребителю или через теплообменный аппарат (бойлер) теплового пункта.
Рис.1
а) – система местного теплоснабжения;
б), в), г) – системы централизованного теплоснабжения.
1 – источник теплоты; 2 – теплопотребляющая установка (система отопления); 3 - циркуляционный насос; 4 – подающий трубопровод; 5 – обратный трубопровод; 6 - расширительный бак; 7 – подпиточная линия; 8 – подпиточный насос; 9 – смеситель (элеватор).
Оборудование тепловых пунктов должно реализовывать по мере необходимости следующие функции:
- преобразование вида теплоносителя или его параметров;
- контроль параметров теплоносителя;
- учет тепловых потоков, расходов теплоносителя и конденсата;
- регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;
- защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя;
- заполнение и подпитка систем потребления теплоты;
- сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества;
- аккумулирование температуры;
- водоподготовка для систем горячего теплоснабжения.
Перечисленные выше функции определяют конструктивное оформление тепловых пунктов. Принципиальные схемы тепловых пунктов в зависимости от схемы присоединения приведены на рис 2,3,4 (приборы регистрации и учета расхода теплоносителя и тепловой энергии не указаны), где 1 – задвижка; 2 - грязевик; 3 – регулирующий клапан; 4 – обратный клапан; 5 – регулятор давления; 6 - теплообменник системы вентиляции; 7 – смеситель; 8 – теплообменник системы горячего водоснабжения; 9 – теплообменник системы отопления; 10 – циркуляционный насос; 11 клапан с электроприводом; 12 – подпиточный насос; 13 – расширительный бак.
Рис.2. Схема местного теплового пункта при зависимой схеме подключения.
Рис. 3. Схема местного теплового пункта при зависимой схеме подключения со смесителем.
Рис. 4. Схема местного теплового пункта при независимой схеме подключения.
В центральных тепловых пунктах жилого микрорайона или предприятий (см. рис 5) устанавливается несколько ступеней подогревателей горячего водоснабжения, циркуляция воды в системе отопления осуществляется циркуляционными насосами, нередко предусмотрена циркуляция воды в системе горячего водоснабжения.
При использовании на предприятии пара для технологических целей предпочтительнее может оказаться система теплоснабжения, в которой теплоносителем будет пар (хотя бы в резервных целях или в летний период).
Рис. 5. Схема центрального теплового пункта
На рис. 5 представлена схема центрального теплового пункта, где 1, 9 – подогреватели системы горячего водоснабжения, 2 – регуляторы температуры воды, 3 – задвижка с электроприводом, 4 – обратный клапан, 5 – подогреватель системы отопления, 6 – циркуляционный насос, 7 - циркуляционный насос системы отопления, 8 – подпиточный насос.
Комплекс приборов и устройств, обеспечивающих учет тепловой энергии, массы (объема) теплоносителя, контроль и регистрацию его параметров, образуют узел учета тепловой энергии. Учет тепловой энергии и теплоносителей строго регламентирован документом «Правила учета тепловой носителей энергии и теплоносителя», Главгосэнергонадзор, М.:Из-во МЭИ, 1995 – 68 с.. В этих правилах приведены конкретные схемы размещения точек измерения и регистрации параметров у источника и потребителя. Основные требования к узлам учета следующие:
- выполнение измерения и регистрация всех параметров, определяющих расход теплоносителя, и расчет тепловой энергии по каждому из трубопроводов (подающий, обратный, подпиточный);
- измерение и регистрация параметров осуществляется у границы раздела балансовой принадлежности трубопроводов в местах, максимально приближенных к головным задвижкам источника;
- узел учета оборудуется на каждом из выводов/ вводов тепловой энергии;
- запрещается отбор теплоносителя на собственные нужды источника из трубопроводов после узла учета;
- среднечасовые значения энтальпии определяются на основании измерений и расчетов среднечасовых температур и давлений.
Принципиальная схема размещения точек измерения и регистрации, а также измеряемых, регистрируемых и вычисляемых параметров в узле учета в источнике теплоты для водяных систем теплоснабжения приведена на рис. 6, для паровых систем на рис. 7, для открытой водяной системы теплопотребления на рис. 8, для паровой системы теплопотребления на рис. 9.
На схемах приняты следующие обозначения:
А
)
- измеряемый параметр;
Б
)
- регистрируемый параметр;
В
)
- узел учета.
На каждом узле учета с помощью приборов должны определяться:
- время работы приборов учета;
- отпущенная или потребленная энергия (всего нарастающим итогом и за каждый час);
- масса (объем) теплоносителя по подающему и обратному трубопроводам (всего и за каждый час);
- масса (объем) теплоносителя, расходуемого на подпитку системы теплоснабжения (всего и за каждый час);
- среднечасовая и среднесуточная температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.
Для источников теплоты требуется дополнительно определять и фиксировать среднечасовое давление теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и трубопроводе холодной воды, используемой для подпитки.
В открытых системах теплопотребления дополнительно определяются:
- масса (объем) теплоносителя, израсходанного на водоразбор в системах горячего водоснабжения;
- среднечасовое давление теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.
Если тепловая нагрузка не превышает 0,5 гкал/ч, то массу (объем) каждый час и среднечасовые значения параметров можно не определять.
При тепловой нагрузке менее 0,1 гкал/ч можно еще упростить узел учета.
В таблице 1 приведены параметры узлов учета для различных систем теплопотребления, где
Числитель – регистрируемые (замеряемые и индицируемые) параметры;
Знаменатель – учитываемые (итоговые, запоминаемые) параметры.
Рис. 6. Принципиальная схема размещения точек измерения на источнике теплоты для водяных систем.
Рис. 7. Принципиальная схема размещения точек измерения на источнике теплоты для паровых систем.
Рис. 8. Открытые водяные системы теплопотребления.
Рис. 9. Паровая система теплопотребления.
Количество тепловой энергии Q рассчитывается по общей формуле:
Формула
где а, b, m – количество подающих, обратных, подпиточных трубопроводов (узлов учета);
G1i, G2j, Gnk – масса теплоносителей по соответствующему подающему, обратному, подпиточному трубопроводу;
h1i, h2j, hхвk – энтальпия сетевой воды по соответствующему подающему, обратному, подпиточному трубопроводу.
Для паравой системы теплоснабжения (с одной трубой по пару и одним входом по конденсату) формула вырождается:
Q = P·(h – hхв) – Gk·(hk – hхв),
Где Р, Gk – масса пара и кондансата;
h, hk, hхв – энтальпия пара, конденсата, холодной воды, используемой для подпитки.
Для потребителей тепловой энергии количество потребленной энергии определяется энергоснабжающей организацией по формуле:
Q = Qтс + Qn + (Gn + Gгв + Gу)·(h2 – hхв),
Где Qтс – показания теплосчетчика потребителя;
Qn – тепловые потери на участке от границы балансной принадлежности системы теплоснабжения потребителя до его узла учета (эта величина указывается в Договоре);
Gn , Gгв – масса сетевой воды, израсходованной на подпитку систем отопления (независимые схемы) или на водоразбор (для открытой системы);
Gу – масса утечек сетевой воды
Gy = G1 – (G2 + Gгв).
Энтальпия учитывает внутреннюю тепловую энергию и энергию сжатия РV.
При расчете энтальпии используют документы:
- ГСССД 98-86. Вода. Удельный объем и энтальпия при температурах 0...8000С и давлениях 0,001…1000 МПа. М.: Издательство Стандартов, 1986.
- ГСССД 6-89. Вода. Коэффициент динамической вязкости при температурах 0...8000С и давлениях на соответствующих разряженному газу до 300 МПа. М.: Издательство Стандартов, 1989.
- ГСССД. Плотность, энтальпия и вязкость воды . М.: Издательство ВНИИЦ СНВ, 1993.
Таблица 1.
-
Прямой
Обратный
Горячее
водо
снаб-
жение
Другие
параметры
Расчетные
трубопроводы
G1
t1
P1
G2
t2
P2
Gп
Gгв
Q
T
ΣG1час
+
ΣG2час
t1час
+
t2час
Р1час
+
Р2час
t1сут
t2сут
1
Открытые
+/+
+/-
+/-
+/+
+/-
+/-
/+
/+
-/+
+/+
+
+
+
+
+
2
Открытые до 0,5 гкал/ч
/+
/-
-
/+
/-
-
/+
/+
-/+
/+
-
-
-
+
+
3
Открытые до 0,1 гкал/ч
/+
-
-
/+
-
-
/+
/+
-
/+
-
-
-
-
-
4
Закрытые
+/+
+/-
-
+/+
+/-
-
/+
-
-/+
+/+
+
+
-
+
+
5
Закрытые по согласованию
с энерго-снабжающей
организацией
+/+
+/-
-
-
-
-
/+
-
-/+
+/+
+
+
-
+
+
6
Закрытые по согласованию
с энерго-снабжающей
организацией
-
+/-
-
+/+
+/-
-
/+
-
-/+
+/+
+
+
-
+
+
7
Закрытые до 0,5 гкал/ч
/+
/-
-
/+
/-
-
/+
-
-/+
/+
-
-
-
+
+
8
Закрытые до 0,1 гкал/ч
/+
-
-
/+
-
-
/+
-
-
/+
-
-
-
-
+