2.2.2 Центральне регулювання різнорідного теплового навантаження

Сучасні системи теплопостачання характеризуються наявністю різнорідних споживачів, які можуть мати різні види теплоносія та їх параметри. У містах основним тепловим навантаженням є опалення. Останнім часом набуває розвитку гаряче водопостачання (ГВП), зростає вентиляційне навантаження. При одночасній подачі теплоти по двотрубним тепловим мережам для різнорідних споживачів центральне регулювання виконується по переважаючому навантаженню (опаленню), або по сумісному навантаженні - на опалення та ГВП.

У разі різнорідного навантаження району незалежно від центрального регулювання має здійснюватись групове або місцеве регулювання всіх видів навантаження. При цьому температура води в подавальній лінії не повинна знижуватись нижче рівня, який потрібен для ГВП.

Відповідно до БНіП температура гарячої води у місцях водорозбору має бути не нижчою від 60° С - для відкритої і 50° С - для закритої системи теплопостачання. З урахуванням падіння температури води у місцевих комунікаціях ГВП та перепаду температур у підігрівнику ГВП мінімальна температура води у подавальній лінії теплової мережі як для відкритої, так і для закритої системи теплопостачання приймається вищою за 65° С, тобто τ_н = 70° С. Графік зміни температури води у подавальній лінії теплової мережі має вигляд зламаної лінії

(рисунок 4).

Центральне регулювання за сумарним навантаженням опалення і гарячого водопостачання у закритих системах застосовується в районах, де, крім опалення є суттєве навантаження ГВП, з метою зменшення розрахункової витрати води в тепловій мережі.

Навантаження ГВП може бути забезпечене без додаткового збільшення або з незначним збільшенням розрахункової витрати води у мережі порівняно з витратою на опалення.

Центральне регулювання сумарного навантаження на опалення і ГВП орієнтується на типове для даного району співвідношення розрахункових величин Q_hmax /Q_{o max}.

1- Δ_τ = 25 °С; 2 - Δ_τ = 40 °С;

З - Δ_τ = 50 °С; 4 - Δ_τ = 60 °С

5. - Δ_τ = 70 °С; 6 - Δ_τ = 80 °С

7 - t_i= -15 °С; 8 - t_i = -20°С;

9 - t_i = -25°С; 10 - t_i = -40°С;

11 - t_i = -35°С; 12 - t_i = -30°С;

Рисунок З - "Опалювальний" температурний графік центрального якісного регулювання по опалювальному навантаженню.

20

Рисунок 4 - Графік зміни температури мережної води в подавальній лінії теплової мережі.

За умови 0,6 < Q_hmax /Q_{o max} <12 застосовується двоступенева змішана схема приєднання теплообмінників (рисунок 5, схема б). Регулювання приймається по опалювальному навантаженню. Температура мережної води в подавальному і зворотному трубопроводах і в подавальному трубопроводі місцевої системи опалення на вводі визначається по формулах

2. , (2.3) і (2.4).

За умови 0,15 < Q_{h max} /Q_{o max} < 0,60 застосовується двоступенева послідовна схема

приєднання теплообмінників ГВП (рисунок 5, схема в). При наявності місцевих систем гарячого водопостачання не менш ніж у 75-80 % житлових і суспільних будинках (тобто коли 0,15 < Q_hmax /Q_{o max} <0,30) рекомендують застосовувати центральне регулювання за сумарним навантаженням опалення і ГВП. Температурний графік для центрального якісного регулювання суміщеного навантаження опалення і ГВП зображено на рисунку 6. Розрахункова схема приєднання споживачів до теплової мережі зображена на рисунку 7.

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image32.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image32.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image32.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image32.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image32.png" \* MERGEFORMATINET

Рисунок 5 - Схеми спільного приєднання установок опалення і ГВП до теплової мережі на одному абонентському вводі.

21

а - паралельна; б - двоступенева змішана; в - двохступенева послідовна. ВВТ - водоводяний теплообмінник;ПН - підігрівник нижньої ступені; ПВ - підігрівник верхньої ступені; К - водорозбірний кран; РТ, РТПС - регулятори температури, тиску «після себе»; РВ - регулятор витрат води; П — кран для випускання повітря; К - водорозбірний кран; ЗК - зворотний клапан; Е - елеватор;

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image33.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image33.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image33.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image33.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image33.png" \* MERGEFORMATINET

Рисунок 6 — «Підвищений» температурний графік для закритої системи теплопостачання

Вихідними даними для розрахунку підвищеного графіку є :

1. розрахунковий графік температур для опалення;

2. значення Q_{h max}/ Q_{o max};

3. добовий графік гарячого водопостачання.

Через нерівномірність добового графіка ГВП основний розрахунок проводиться за так званим балансовим навантаженням ГВП, що визначається за формулою

(2.8)

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image34.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image34.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image34.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image34.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image34.png" \* MERGEFORMATINET

де _δ - поправочний коефіцієнт для компенсації небалансу теплоти на опалення,

спричиненого нерівномірністю добового графіка ГВП א_δ =1,2.

Розрахунок із метою побудови температурного графіка полягає в визначенні перепадів мережаної води у ПВ – δ_ІІ і в ПН – δ_І при різних температурах зовнішнього повітря і балансовому навантаженні ГВП .

Температура теплоносія в подавальному і зворотному трубопроводах τ’₁ і τ’₂ при температурі зовнішнього повітря в точці зламу графіку t’_н визначається по формулах 2.2 і 2.3.

Задається величина недогріву у підігрівнику нижньої ступені Δt_н =5÷10 °С.

1. - регулятор температури;

2. - водорозбірний кран;

3. - підігрівник верхньої ступені;

4. регулятор витрати;

5. - елеватор;

6. — опалювальний прилад;

7. - підігрівник нижньої ступені

Рисунок 7 - Розрахункова схема приєднання до теплової мережі систем опалення по залежній і ГВП по двоступеневій послідовній схемі.

23

Сумарний перепад температур теплоносія в обох ступенях підігрівника δ, °С, визначається по формулі (2.9)

Перепад температур теплоносія в підігрівнику нижньої ступені ПН при зовнішній температурі в точці зламу графіка δ΄₁, °С, визначається по формулі

(2.10)

де t΄_h- температура водопровідної води після нижньої ступені підігрівника при

навантаженні і зовнішній температурі, що відповідає точці зламу графіка °С. Визначається як

Перепад температур теплоносія в верхній ступені при температурі в точці зламу графіка δ ^'₁₁, °С, визначається по формулі

(2.11)

Температура теплоносія в подавальному трубопроводі при температурі зовнішнього повітря в точці зламу графіка τ'_1n°С, визначається по формулі

(2.12)

Температура теплоносія в зворотному трубопроводі при температурі зовнішнього повітря в точці зламу графіка τ'_2n, °С, визначається по формулі

(2.13)

Перепад температур теплоносія в нижній ступені при довільній (t_н = 0° С) температурі зовнішнього повітря δ'₁, °С, визначається по формулі

(2.14)

де τ₂ - температура теплоносія при довільній (0° С) температурі t_н зовнішнього повітря, °С.

приймається з таблиці 2.1.

Перепад температур теплоносія в верхній ступені δ₁₁^', °С, при довільній температурі зовнішнього повітря t_н визначається по формулі

(2.15)

δ′₁₁ = δ – δ₁^′,

Температура теплоносія в подавальному трубопроводі τ'_1п , °С, при довільній температурі зовнішнього повітря t_н визначається по формулі

(2.16)

Температура теплоносія в зворотному трубопроводі τ'_2п, °С, при довільній температурі зовнішнього повітря t_н визначається по формулі

(2.17)

По формулах (2.14) - (2.17) розраховується температура теплоносія при інших (+5, +10, +15...) температурах зовнішнього повітря. Результати розрахунків зводяться в таблицю 2.2. По результатах розрахунків будується підвищений графік.

Таблиця 2.2 - Розрахунок підвищеного температурного графіка

Зовнішня температура повітря tі, °С	Перепад температур теплоносія, ° С		Температура теплоносія в, ° С
	в нижній ступені δІ	в верхній ступені δІІ	подавальній мережі τ1n	зворотній мережі τ2n

У відкритих системах теплопостачання розбір води на гаряче водопостачання здійснюється в залежності від температури води в мережі. При температурі води в подавальному трубопроводі 60°С, водорозбір ведеться тільки з подавальної лінії. З підвищенням температури мережної води (τ₁₀ > 60° С) водорозбір здійснюється одночасно з обох трубопроводів у такому співвідношенні, щоб температура води, що надходить на гаряче водопостачання, була рівною 60° С. У холодний період опалювального сезону при τ₂₀ > 60° С розбір води відбувається тільки зі зворотної магістралі. Для змішування води в абонентських вузлах вводу передбачається встановлення терморегуляторів (рисунок 8).

1. - регулятор температури ГВП;

2. - водорозбірний кран;

3. - зворотний клапан;

4. - регулятор опалення;

5. - елеватор;

6. - опалювальний прилад;

7. – насос

Рисунок 8 - Схема абонентського вводу відкритої системи тепло­постачання при залежному приєднанні опалювальної установки

Вибір методу центрального регулювання виконується в залежності від співвідношення теплових навантажень гарячого водопостачання і опалення, а також схеми абонентського вузла вводу. При Q_hmax /Q_{o max} <0,15 рекомендується центральне якісне регулювання за опалювальним навантаженням. При Q_hmax /Q_{o max} >0,15 регулювання відкритих систем виконується за спільним навантаженням опалення і гарячого водопостачання.

Центральне якісне регулювання по спільному навантаженню (скоректований температурний графік) застосовують при співвідношенні теплових навантажень у більшості споживачів у межах 0,15 ≤ Q_hmax /Q_{o max} ≤ 0,3. Регулятори витрати в абонентських вузлах вводу встановлюють перед відгалуженням на гаряче водопостачання; вони підтримують постійну витрату води, яка дорівнює розрахунковій на опалення.

25

Водорозбір з подавальної лінії зменшує надходження мережної води в систему опалення. Небаланс теплоти на опалення компенсується деяким підвищенням температури в подавальному трубопроводі, в порівнянні з опалювальним графіком. При цьому методі регулювання будівельні конструкції будівель можуть бути використані як акумулятори теплоти, які вирівнюють нерівномірності добового графіка теплоспоживання. Температурний графік при центральному якісному регулюванні за сумарним навантаженням опалення і ГВП відкритої системи теплопостачання зображено на рисунку 9.

τ₁ ,τ₂- температури води при якісному регулюванні опалювального навантаження;

τ_1c ,τ_2c - температури води при якісному регулюванні суміщеного навантаження опалення і ГВП

Рисунок 9 - Температурний графік при центральному якісному регулюванні по спільному навантаженню опалення і ГВП відкритої системи теплопостачання.

Для збереження добового балансу теплоти на опалення основний розрахунок проводиться по балансовому навантаженню гарячого водопостачання з балансовим коефіцієнтом

(2.18)

де х^б - балансовий коефіцієнт, рівний 1,1.

Як і підвищений, цей графік дозволяє зменшити розрахункову витрату мережної води у відкритій тепловій мережі. Регулювання по скоректованому графіку виконується в діапазоні температур зовнішнього повітря від t ^'_н до t_н.г У діапазоні температур зовнішнього повітря від t_н.г до t_о температури теплоносія по опалювальному і скоректованому графіку збігаються.

Визначається відносна витрата води на опалення

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image50.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image50.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image50.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image50.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image50.png" \* MERGEFORMATINET

(2.19)

Температура теплоносія в зворотному трубопроводі при різних температурах зовнішнього повітря τ_2с, ° С, визначається по формулі

Температура теплоносія в подавальному трубопроводі при різних температурах зовнішнього повітря τ_1с, ° С, визначається по формулі

(2.20)

(2.21)

Результати розрахунків зводяться в таблицю 2.3.

Зовнішня температура повітря tn, С	Відносна витрата теплоти Qo	Відносна витрата теплоти в ступені 0,8	Температура теплоносія в , °С
			подавальній мережі τ1с	зворотній мережі τ2с

3. Таблица 2.3 - Розрахунок скорегованого температурного графіка

   Визначення витрат теплоносія

Витрата теплоносія для окремих споживачів залежить від температури зовнішнього повітря і прийнятого режиму регулювання. За розрахункову витрату для опалення, вентиляцію, ГВП приймають найбільшу. Сумарна розрахункова витрата теплоносія для двотрубної теплової мережі є сумою витрат усіх споживачів.