7 Режим отпуска тепла и методы регулирования тепловой нагрузки.

7.1 Характеристика методов регулирования.

В паровых сетях осуществляется только местное регулирование отпуска тепла.

В водяных тепловых сетях основное регулирование отпуска тепла осуществляется центрально следующими способами:

1) изменением температуры воды в подающем трубопроводе без регулирования расхода воды (качественное регулирование);

2) изменением расхода сетевой воды при сохранении постоянной температуры воды в подающем трубопроводе (количественное регулирование);

3) изменением температуры воды в подающем трубопроводе с соответствующим изменением расхода воды (качественно-количественное регулирование).

Для корректирования центрального регулирования в водяных тепловых сетях проводится дополнительно групповое местное регулирование на центральных тепловых пунктах и на. тепловых пунктах зданий, а также местное индивидуальное регулирование на отдельных агрегатах и приборах.

В ниже приведенных формулах приняты следующие обозначения:

Q₀, Q_в - расходы тепла на отопление и вентиляцию, кВт, при произвольной температуре наружного воздуха;

Q_г, Q_г^ср, Q_г^р - произвольный, среднесуточный и расчетный расходы тепла на горячее водоснабжение, кВт;

Q_г^б = Q_г^ср_б - «балансовый» расход тепла на горячее водоснабжение, кВт, при котором для последовательных двухступенчатых схем, при которых вода для горячего водоснабжения нагревается в двух последовательно включенных подогревателях, обеспечивается суточный баланс тепла на отопление;

 = Q_г/Q_г^ср, _б = Q_г^б/Q_г^ср, _р = Q_г^р/Q_г^ср, - произвольный «балансовый» и расчетный коэффициенты нагрузки горячего водоснабжения;

 = Q_г/Q₀¹, _ср = Q_г^ср/Q₀¹, _б = Q_г^б/Q₀¹, _р = Q_г^р/Q₀¹, отношения произвольного, среднесуточного, «балансового» и расчетного расходов тепла на горячее водоснабжение к расчетному расходу тепла на отопление;

G₀, G_в - расходы воды на отопление н вентиляцию при произвольной температуре наружного воздуха, кг/с;

W₀, W_в - эквиваленты расхода воды на отопление и вентиляцию при произвольной температуре наружного воздуха. кВт/К: W₀ = G₀c, W_в = G_вс 0 где с-теплоемкость воды, кДж:/(кгК);

G_г, G_г^ср, G_г^б, G_г^р - произвольный, среднесуточный, балансовый и расчетный расходы сетевой воды на горячее водоснабжение (при закрытой системе - через подогреватели горячего водоснабжения), кг/с;

W_г, W_г^ср, W_г^б, W_г^р, - эквиваленты расхода сетевой воды на горячее водоснабжение, кВт/К:

G, G^ср, G^б, G^р - произвольный, среднесуточный, балансовый и расчетный суммарные (на отопление и горячее водоснабжение) расходы сетевой воды, кг/с;

W, W^ср, W^б, W^р - суммарные эквиваленты расхода сетевой воды, кВт/К: W = Gc; W^ср = G^срc; W^б = G^бc; W^м = G^мc;

 = G/G₀¹ = W/W₀¹,  = G^ср/G₀¹ = W^ср/W₀¹,  = G^б/G₀¹ = W^б/W₀¹  = G^р/G₀¹ = W^р/W₀¹, - отношения произвольного, среднесуточного. балансового, расчетного суммарного расходов сетевой воды или эквивалентов расхода сетевой воды к расчетному расходу сетевой воды или расчетному эквиваленту расхода сетевой воды на отопление;

G_гв, G_гв^ср, G_гв^б, G_гв^р - произвольный. среднесуточный, балансовый расчетный расходы воды, поступающей в местную систему горячего водоснабжения, кг/с;

W_гв = G_гвc, W_гв^ср = G_гв^срc, W_гв^б = G_гв^бc, W_гв^р = G_гв^рc - эквиваленты расхода воды поступающей в местные установка горячего водоснабжения, кВт/К (в от крытых системах теплоснабжение (G_гв=G_г);

t_в - температура воздуха внутри помещения, ⁰С;

t_н - произвольная (текущая) температура наружного воздуха, °С, в увязке с которой определяют температуры и расход воды;

t_н¹ - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °С;

t_в¹¹ = t_нв - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, ⁰С;

t_н¹¹¹ = температура наружного воздуха в точке излома графика температур воды, ^0С:

₁ - температура воды в подающем трубопроводе тепловой, сети, °С;

₀₁ - температура воды в подающем трубопроводе перед элеватором или смесительным насосом, °С;

_с - температура воды в подающем трубопроводе местных систем отопления после смешения, °С;

₀₂ - температура сетевой воды в обратном трубопроводе местных систем отопления, °С;

_в2 - температура сетевой воды в обратном трубопроводе после местной системы вентиляции, °С;

_г2 - температура сетевой воды в обратном трубопроводе после подогревателя горячего водоснабжения, ⁰С;

_оп = 0,5(_с + ₀₂) - температура нагревательных приборов систем отопления, ⁰С;

_к = 0,5(₁ + _в2) - температура поверхности нагрева калориферов, ⁰С;

t_г - температура горячей воды, поступающей в местную систему горячего водоснабжения, °С;

t_x - температура холодной воды, поступающей в местную систему горячего водоснабжения (в закрытых системах), ⁰С;

t_п - температура местной воды .после нижней ступени двухступенчатого подогревателя горячего водоснабжения при произвольном расходе тепла на горячее водоснабжение, °С;

k₀, k_в, k_г - коэффициенты теплопередачи нагревательных приборов систем отопления, калориферов и подогревателей горячего водоснабжения, кВт/(м²К);

u - коэффициент смешения;

n - длительность работы отопительных систем в течение суток, ч/сутки.

Величины расходов тепла Q, расходов сетевой воды G эквивалентов расхода сетевой воды W, температур ₁, ₀₁, _с, ₀₂, _в2, _г2, ₀, _к коэффициентов теплопередачи k₀, k_в, k_г - относящиеся к произвольной (текущей) температуре наружного воздуха t_в, дополнительных индексов не имеют. Те же величины при расчетной наружной температуре для проектирования отопления t_н¹ обозначают одним верхним штрихом ¹ при температуре наружного воздуха для проектирования вентиляции t_н¹¹ двумя штрихами ¹¹ и при температуре наружного воздуха в точке излома графика t_н¹¹¹ тремя верхними штрихами ¹¹¹.

Тепловые характеристики оборудования абонентских установок.

Тепловая производительность конвективных теплообменных аппаратов и отопительных систем всех видов определяется по формуле

Q = W_м, кВт, (23)

где  - безразмерная удельная тепловая производительность;

W_м - меньшее значение эквивалентов расхода теплообменивающихся сред, кВт/К;

 - максимальная разность температур между греющим и нагреваемым теплоносителями на входе в аппарат, К.

, (24)

где W_б - большее значение эквивалентов расхода теплообменивающихся сред, кВт/К; a,b - постоянные коэффициенты, зависящие от схемы движения теплоносителей в теплообменнике (рис.26).

, (25)

где k, F - коэффициент теплопередачи, кВт/(м² К), и поверхность нагрева теплообменника, м²; * - безразмерная тепловая производительность аппарата с бесконечно большой поверхностью нагрева.

При противотоке * = 1.

При перекрестном токе:

если оба теплоносителя не перемешиваются (рис. 26а), * =1;

Рисунок 26 - Схемы движения теплоносителей при перекрестном токе.

а - оба теплоносителя без перемешивания; б - два хода одного теплоносителя без перемешивания противотоком и один ход другого теплоносителя с перемешиванием; в - один ход одного теплоносителя без перемешивания и один ход другого теплоносителя с перемешиванием; г - оба теплоносителя с перемешиванием: д - два хода одного теплоносителя без перемешивания прямотоком и один ход другого теплоносителя с перемешиванием.

Таблица 4 - Значения коэффициентов а и b [к формуле (24)]

Схема движения теплоносителей	a	B
Противоток рис 26, а и в	0,35	0,65
Перекрестный ток:
Рис 26, а и б	0,425
Рис 26, в	0,5
Рис 26, г и д	0,55
Прямоток, рис 27, в и г	0,65

Если один теплоноситель (W_м) перемешивается, другой (W_б) не перемешивается (рис.26в),

(26)

Если один теплоноситель (W_б) перемешивается, другой (W_м) не перемешивается (рис.26в),

(27)

При прямотоке (рис.27)

(28)

Для соблюдения неравенства в правой части формулы (24) пользуются следующим правилом: если по формуле (24) получается  ≤ *, то это значение  и принимается для дальнейших расчетов; если по формуле (24) получается >*, то для дальнейших расчетов принимают  = *.

Рисунок 27 - Изменение температуры теплоносителей в противоточных и прямоточных аппаратах.

в, б - противоточные аппараты; в, г - прямоточные аппараты; W_п - эквивалент расхода первичного (греющего) теплоносителя; W_в - эквивалент расхода вторичного (нагреваемого) теплоносителя.

В том случае, когда в процессе теплообмена изменяется агрегатное состояние одного из теплоносителей (пароводяные подогреватели, паровоздушные калориферы, испарители с водяным обогревом и т. д.), W_б =  и уравнение (24) принимает вид:

(29)

В этом случае для всех схем движения теплоносителей * = 1.

В том случае, когда в процессе теплообмена изменяется агрегатное состояние обоих теплоносителей,  =  и уравнение (23) принимает вид:

Q = kF (30)

Безразмерная удельная тепловая производительность отопительных систем

(31)

Величина  определяется по формуле (25). где W_м - эквивалент расхода сетевой волы, поступающей в элеватор или другое смесительное устройство, кВт/К, W_м = W₀.

При определении тепловой производительности отопительное системы (расхода тепла на отопление) по формуле (25) принимают  = ₀₁ - t_в

С достаточной для практических расчетов точностью можно принять:

для секционных водо-водяных подогревателей:

(32)

для пароводяных подогревателей

, m = 0,5 (33)

где W - эквивалент расхода воды; для воздушных калориферов с водяным обогревом при турбулентном движении теплоносителя

(34)

где W_п, W_в - эквиваленты расхода воды и воздуха м1 = 0,15, м2 = 0,5;

для радиаторных отопительных систем

(35)

где ; n - показатель степени, связывающий коэффициент теплопередачи отопительных приборов с температурным напором в приборе; если n = 0,25, то

(35а)

В формулах (35) и (35а) Ф - параметр теплообменного аппарата или отопительной системы, величина практически постоянная, определяемая на основе уравнений (32) - (35) по данным испытаний или расчета одного или нескольких режимов.

Рисунок 28 - Безразмерная удельная тепловая производительность противоточных водо-водяных подогревателей [расчет по формуле (36)].

(36)

На основе зависимостей (24), (25) и (32) безразмерная тепловая производительность противоточных водо-водяных подогревателей (рис.28) определяется по формуле

(37)

Зависимость  отопительной системы,  и u, построенная по формулам (31) и (35), показана на рис.29.

Рисунок 29 - Безразмерная удельная тепловая производительность отопительных систем.

а -  = f(u, ); б – Q^0,2 = f(Q) (38)

7.2 Регулирование отпуска тепла на отопление.

Периодический отпуск тепла может применяться в пределах располагаемой аккумулирующей способности отапливаемых зданий, при которой внутренняя температура поддерживается в зоне комфорта.

Таблица 5- Температуры сетевой воды ₀₁ °C, при качественном регулировании отопления t_в¹ = 18°С;  = 25⁰C/

	01 °С						02,0С
	25	40	50	60	70	80
0,2	38,3	41,3	43,3	45,3	47,3	40,3	33,8
0,4	54,0	60,0	64,0	68,0	72,0	76,0	44,0
0,6	68,5	77,5	83,5	89,5	95,6	101,5	53,5
0,8	82,0	94,0	102,0	110,0	118,0	126,0	62,0
1,0	95,0	110,0	120,0	130,0	140,0	150,0	70,0

Установившийся тепловой режим систем отопления при всех методах непрерывного регулирования определяется уравнением

(39)

Длительность ежесуточной подачи тепла на отопление при периодической работе:

, ч/сут (40)

где Q₀^сут - теплопотери здания, кДж/сутки; Q₀ - подача тепла, кВт.