Регулирование тепловой нагрузки

Задачей регулирования является поддержание в отапливаемых помещениях расчетной температуры. Тепловая нагрузка абонентов не постоянна, а изменяется в зависимости от метеорологических условий (температура наружного воздуха, ветра и т.д.), режимов работы технологического оборудования и других факторов. Для обеспечения оптимального качества теплоснабжения, а также экономичных режимов выработки теплоты на станции и транспорта ее по тепловым сетям, выбирается соответствующий метод регулирования.

В зависимости от метода осуществления регулирования различают: центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование производится от ТЭЦ по типовой нагрузке, характерной для большинства абонентов района. Групповое регулирование производится на ЦТП, а местное – в местных тепловых пунктах, расположенных в зданиях. Индивидуальное регулирование производиться непосредственно у абонента.

Различают четыре основных вида регулирования: качественное, количественное, комбинированное, пропусками.

Качественное – расход воды остается постоянным изменяется температура теплоносителя.

Количественное – при постоянной температуре изменяется расход теплоносителя.

Комбинированное – сочетает в себе два вида регулирования, качественное и количественное.

Пропусками – основывается на аккумулирующей способности зданий, при достижении определенной температуры поступление теплоносителя в систему прекращается до тех пор, пока температура в здании не упадет до определенно значения.

Расчет качественного регулирования заключается в определении температуры теплоносителя в теплосети в зависимости от тепловой нагрузки, при постоянном расходе воды в сети.

Расчет количественного регулирования заключается в определении расхода теплоносителя в теплосети в зависимости от тепловой нагрузки, при постоянном расходе воды в сети.

Центральное регулирование происходит по преобладающий нагрузки. Современные системы теплоснабжения характеризуются наличием разнородных, потребителей, отличающихся как видом теплопотребления, так и параметрами теплоносителя. Наряду с отопительными установками значительное количество тепла расходуется и на горячее водоснабжение, возрастает вентиляционная нагрузка. При одновременной подаче тепла по двухтрубным тепловым сетям для разнородных потребителей центральное регулирование, выполняемое по преобладающей нагрузке, должно быть дополнено групповым и местным регулированием.

При этом температура сетевой воды в подающем трубопроводе закрытых систем не должна быть ниже 70 °С, т.к. при более низких температурах нагрев водопроводной воды в теплообменнике до 55-65 °С будет невозможен.

В результате такого ограничения график температур имеет вид ломаной линии с точкой излома при минимально допустимой температуре воды.

Температура наружного воздуха, соответствующая точке «излома» или «срезки» графика, обозначается . При температурах наружного воздуха выше центральное регулирование сезонной нагрузки во избежание перегрева помещений дополняется местным регулированием.

В зависимости от соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления центральное регулирование разнородной нагрузки производится по отопительной нагрузке или по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

Центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке принимается в системах теплоснабжения со среднечасовой нагрузкой горячего водоснабжения, не превышающей 15 % от расчётного расхода тепла на отопление. Точка излома температурного графика делит отопительный период на два диапазона. График температур носит название отопительного.

При центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке расход воды в отопительных системах остается постоянным и равен сумме расходов на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение. Требуемый расход сетевой воды на горячее водоснабжение и вентиляцию устанавливается соответствующими местными регуляторами. В этих условиях присоединение абонентских установок к тепловой сети выполняется обычно по параллельной или двухступенчатой смешанной схеме, в зависимости от соотношения и оборудования для регулировки установленного на абонентском вводе.

Зависимое присоединение, при котором теплоноситель при котором непосредственно напрямую подается на абонентские вводы, является наиболее простым и удобным в эксплуатации. Такое присоединение применяется от групповой котельной, предназначенной для зданий промпредприятия либо небольшого населенного пункта. Для данного предприятия характерно основной вид нагрузки – отопление. Доля других видов нагрузки ниже отопительной нагрузки. Поэтому в основу регулирования задается закон изменение отопительной нагрузки от наружного воздуха.

Согласно заданию принимаем график температуры: ºС; ºС. По нормам для жилых и других общественных зданий рекомендуется принимать ºС [1].

Текущее значение температуры воды в прямом и обратном трубопроводах определяется по формулам:

;

;

,

где – температура теплоносителя в подающем трубопроводе; – температура теплоносителя в обратном трубопроводе; – температура теплоносителя после смесительного устройства.

Средняя расчетная разность температуры в отапливаемом приборе и помещении:

°С.

Относительная тепловая нагрузка:

,

где – текущая тепловая нагрузка; – расчетная тепловая нагрузка; – текущее значение температуры наружного воздуха; °С – расчетная температура наружного воздуха.

Расчетная разность температур в отопляемом приборе:

°С.

Расчетная разность температуры прямого и обратного трубопроводов:

°С.

Приведем пример расчета по формулам при °С.

;

тогда

;

;

4;

Для построения графика регулирования определяем текущие температуры сетевой воды значения в прямом (), обратном () трубопроводах и после смесительного устройства () последовательно для значений температуры наружного воздуха. Результаты вычислений представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Температура сетевой воды в подающем и обратном теплопроводах
в зависимости от наружного воздуха

Температурный график центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке представлен на рис. 3.1.

Рис. 3.1. График регулировавния по отопительной нагрузки закрытой системы:

– температура теплоносителя в подающем трубопроводе;

– температура теплоносителя в обратном трубопроводе;

– температура теплоносителя после смесительного устройства

4. Определение расходов сетевой воды
на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Основным исходным значением для гидравлического расчета сети является расчетный расход сетевой воды.

Зимний расчетный часовой расход сетевой воды для гидравлического расчета двухтрубных водяных тепловых сетей принимают равным сумме расчетных зимних часовых расходов воды потребителями, которые, в свою очередь, равны сумме расчетных часовых расходов воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Определение расхода сетевой воды на отопление и вентиляцию

Расчетный расход сетевой воды на отопление и вентиляцию определяем по формуле:

т/ч,

где – расчетная тепловая нагрузка, MВт; с – теплоемкость воды, кДж/(кг×°С); – температура сетевой воды в подающем трубопроводе – температура сетевой воды в подающем трубопроводе,t1=150°С; – температура сетевой воды в обратном трубопроводе,t2=70 °С.

Расчет расхода сетевой воды на горячее водоснабжение

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение для каждого здания со смешанной схемой горячего водоснабжения определяем по формуле [1]:

,

где – расход сетевой воды на горячее водоснабжение здания, т/ч; – максимальная нагрузка на горячее водоснабжение здания, МВт; с – теплоемкость воды, кДж/(кг×°С); – температура горячей воды в системе горячего водоснабжения, °С [1]; – температура холодной воды водопроводной воды, °С; – температура сетевой воды в подающем трубопроводе в точке излома отопительного графика, – температура сетевой воды в подающем трубопроводе в точке излома отопительного графика, °С; – температура сетевой воды в обратном трубопроводе в точке излома отопительного графика, =42°С; – величина недогрева водопроводной воды до температуры обратной воды, поступающей из систем отопления, в первой ступени водонагревательной установки, для автоматизированного теплового пункта, °С [1].

Проведем расчет расхода сетевой воды для зданий

На отопление:

Расчет расхода сетевой воды на горячее водоснабжение

где – температура горячей воды в системе горячего водоснабжения, °С [1]; – температура холодной воды, °С; с – теплоемкость воды, кДж/(кг×°С); – температура воды после выхода из водоподогревателя нижней ступени,tпр =Ʈ2"-10 = 42 - 10 = 32 °С