Сведения об авторах ЭУМКД 2 глава

q_о - отопительная характеристика здания, зависящая от объема и назначения здания. Приводится в СниП, а также в [1,2].; V - объем здания по наружному замеру.

Максимальные потери тепла и, соответственно, максимальный отпуск тепла на отопление определяется по расчетной температуре для отопления - t_но. Это есть средняя температура наиболее холодной пятидневки из восьми зим за последние 50 лет.

При расчете по укрупненным показателям при отсутствии перечня зданий с указанием их назначения t_в принимают равной 18 ⁰С, если t_но -31 ⁰С и равной 20 ⁰С, если

t_но -31 ⁰С.

Для жилых и общественных зданий расчетное количество тепла на отопление определяется по формуле

При

Для экономного использования топлива большое значение имеет правильный выбор начала и конца отопительного периода. По СниПу начало и конец отопительного периода принимается при значении среднесуточной температуры равной +8 ⁰С. Для производственных помещений с внутренними тепловыделениями отопительный период начинается при той температуре наружного воздуха, при которой .

Для промышленных зданий:

- при t_н t_но

- при t_н > t_но

Q_o

Длительность отопительного периода определяется числом суток с устойчивой среднесуточной температурой меньшей и равной +8 ⁰С.

t_н, ⁰С

+8 t_но

1 – для жилых и общественных зданий;

2 – для промышленных зданий.

Рис.1.1. График отпуска тепла на отопление.

1.1.1.2. Определение расхода тепла на отопление по площади застройки

Такой способ определения расхода тепла применяется только для жилых районов. При ,

где q_F- отпуск тепла на 1 м² площади застройки, Вт/ м² [1,2]; F- площадь застройки, м².

F = f_уд z, где z- число жителей;

f_уд = 12,5 м²/ чел – для зданий построенных до 1980 года; f_уд = 18 м² / чел – для зданий, построенных после 1980 года;

k₁=0.25- коэффициент, учитывающий отпуск тепла на отопление общественных зданий. При t_н > t_но

1.1.2. Расчет отпуска тепла на вентиляцию

Под вентиляционной нагрузкой понимают потребность в тепле для подогрева воздуха, подаваемого извне в помещения. В жилых зданиях без специальной приточной системы вентиляции расход тепла Q_в = 0.

Для общественных и промышленных зданий:

Q_в = C’ V_в (t_в - t_н) m,

где С’ - объемная теплоемкость воздуха, 1260 Дж/(м³К);

V_в - объем вентилируемого помещения по внутреннему замеру;

m - кратность обмена воздуха в помещении.

При расчете по укрупненным показателям отпуск тепла определяют при известном

объеме здания.

Q_в = q_вV (t_в - t_н).

Для общественных зданий, расположенных в жилом районе

где k₂ = 0,4 - для зданий старой постройки, k₂ = 0,6 - для новых зданий.

Различают три категории вентилируемых помещений:

А - с незначительным выделением вредностей. Максимальный отпуск тепла для этих зданий определяется по расчетной температуре для вентиляции - t_нв - средней температуры наиболее холодного периода, составляющего 15 % длительности отопительного сезона.

При отпуск тепла на вентиляцию не увеличивается, при этом уменьшается кратность обмена воздуха. Минимального значения кратность обмена достигает при .

При

Б - здания со значительным выделением вредностей:

В - при особом техническом обосновании (очень много вредностей) определяется по средней температуре наиболее холодных суток.

Q_в

+8 t_нв t_но t_н, ⁰С

Рис.1.2. График отпуска тепла на вентиляцию

1.1.2. Круглогодичная нагрузка.

К круглогодичной нагрузке относятся технологическая нагрузка и нагрузка ГВС. Технологическая нагрузка задается технологами и зависит от вида производства.

Нагрузка ГВС имеет существенно неравномерный характер как в течение суток, так и по дням недели. Наибольший расход горячей воды наблюдается в утренние и вечерние часы, из дней недели – в субботу.

Среднедельный расход тепла на ГВС отдельных жилых, общественных и промышленных зданий определяется по формуле

, где

Рис.1.3. Графики потребления тепла на ГВС.

a – норма расхода горячей воды с t =60 ⁰С на единицу измерения; m – количество единиц измерения; с – теплоемкость воды, 4190 Дж/(кгК); t_г, t_х – температура горячей и холодной воды; n_c – расчетная длительность подачи воды на ГВС, сек./сут. или час./сут. Зимой принимают t_х =5 ⁰C, летом – t_х =15 ⁰C. Величина а дается для t_г = 60 ⁰C. При других значениях t_х

В местах водоразбора должна поддерживаться температура горячей воды для открытых систем – не ниже 60 ⁰C и не выше 70 ⁰C; для закрытых систем – не ниже 55 ⁰C и не выше 75 ⁰C. Для жилых зданий, больниц, детских садов, санаториев, домов отдыха и т.п. n_c =86400 сек./сут., или 24 час./сут. При отсутствии данных о количестве и типе жилых и общественных зданий в новых районах средненедельный расход тепла на ГВС можно определять по формуле

а =80…120 л/сут на одного человека для жилых зданий, в =18…22 л/сут на одного человека для общественных зданий. Летом

Средний за сутки наибольшего водопотребления расход тепла на ГВС равен , где - коэффициент недельной неравномерности, равный для жилых и общественных зданий 1.2. Для производственных зданий =1. Расчетный (максимально-часовой) расход тепла на ГВС равен . Здесь - коэффициент суточной неравномерности. Для городов =1.7…2.2, для производственных зданий =1.

Рис.1.4. График отпуска тепла на ГВС

По способу подачи тепла на ГВС различают открытые и закрытые системы теплоснабжения.

В открытых системах на ГВС подается вода из тепловой сети.

Схема абонентского ввода:

ОК - обратный клапан; Э - водоструйный эжектор или элеватор; РТ - регулятор температуры; В - воздушник; ОП - отопительный прибор; С - смеситель.

Рис.1.5. Открытая схема присоединения абонентской установки

В закрытых системах сетевая вода используется для подогрева вторичной воды, поступающей в систему ГВС, т.е. на абонентском вводе закрытых систем устанавливаются водоводяные подогреватели 1 или 2. Подключение их может быть одноступенчатое или двухступенчатое, выполненное по параллельной, двухступенчатой последовательной или двухступенчатой смешанной схемам.

Рис.1.6. Двухступенчатая последовательная схема присоединения системы ГВС

1.2. Расчет годового отпуска тепла. График продолжительности тепловой нагрузки.

Для построения графика нужны данные о стоянии температур. Приводятся в справочниках [1,2]:

-40...-35 ⁰С - n₁ часов;

-35...-30 ⁰С - n₂ часов;

-30...-25 ⁰С - n₃ часов;

......................……………

0...+5 ⁰С - n_i-1 часов;

+5...+10 ⁰С - n_i часов.

Рис.1.7. График продолжительности суммарной тепловой нагрузки

На оси абсцисс откладывают количество часов, в течение которых наблюдается температура равная или меньшая данной. По оси ординат откладывают часовой расход тепла. Построим на графике два прямоугольника, площадь которых равна площади графика. Тогда для прямоугольника 0BCD0 высота CD равна среднему расходу тепла за отопительный период. Для прямоугольника 0KLN0 отрезок 0N представляет длительность использования расчетной тепловой нагрузки за сезон.

Если тепловая нагрузка обеспечивается из различных источников, то удобно пользоваться интегральным графиком. График продолжительности суммарной тепловой нагрузки делят на равные интервалы по оси ординат. a – относительная тепловая нагрузка. a_с= - отношение тепловой нагрузки i-го источника к расчетной нагрузке района. - отношение количества тепла источника за сезон к суммарному расходу тепла за сезон. Тогда площадь 0abc0 равна расходу тепла от источника, мощность которого равна 20 % расчетной, т.е. .

Интегральные графики, построенные для какого-либо одного географического пункта можно с достаточной точностью использовать для всего климатического пояса.

Рис.1.8. Интегральный график тепловой нагрузки

F₀_abc₀/F =0.4 – точка A. При получим - т.В, и т.д.

Например, есть два источника тепла. У одного мощность равна 60 % максимального потребления, . Другой способен покрыть остальные 40 %. В этом случае первый источник может обеспечить 92 % максимальной потребности в тепле, второй – 8 %.

1.3. Водяные системы теплоснабжения

Водяные системы теплоснабжения подразделяются на открытые и закрытые. В открытых системах на нужды ГВС забирается вода из тепловой сети. В закрытых системах вода на нужды ГВС подогревается сетевой водой в теплообменниках. Схемы присоединения установок ГВС показаны на рис.1.5, 1.6. По числу трубопроводов системы ТС делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные. Открытая система ТС должна иметь как минимум одну трубу. В закрытой системе необходимы как минимум два трубопровода. В городах в большинстве случаев применяются двухтрубные системы. Они применяются в том случае, если всем потребителям нужно тепло примерно одного потенциала. Там, где требуется еще и нагрузка повышенного потенциала, применяется трехтрубная система. В этом случае две магистрали – подающие, и одна – обратная. В зависимости от характера абонентских установок, выбирается та или иная схема присоединения их к тепловой сети.

Отопительные установки могут присоединяться по зависимой и независимой схемам. При зависимом присоединении вода, циркулирующая в системе отопления, нагревается в теплообменнике водой из тепловой сети. В зависимой схеме в отопительные приборы поступает вода из тепловой сети. При этом существует жесткая гидравлическая связь между системой отопления и тепловой сетью. Максимальное давление в отопительной установке ограничено прочностью отопительных приборов. Надежность зависимых систем невелика.

&&&

$$$002-002-100$Лекция №2. Вопросы для самоконтроля

&&&

$$$002-003-000$3.2.3 Лекция №3. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ

{Вопросы лекции}

1 Тепловые характеристики теплообменных аппаратов.

2 Качественное регулирование однородной нагрузки.

3 Качественное регулирование разнородной нагрузки.

4 Качественное регулирование по отопительной нагрузке.

5. Графики расхода воды и температуры на ГВС.

6. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и ГВС.

7. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке закрытых систем теплоснабжения.

8. Качественно-количественное регулирование.

&&&

$$$002-003-001$3.2.3.1

{Конспект лекции}

Тепловая нагрузка в течение отопительного сезона меняется. Поэтому для поддержания требуемого теплового режима тепловую нагрузку необходимо регулировать.

Различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование осуществляется на ТЭЦ и котельных. Групповое – на групповых тепловых подстанциях. Местное – на местных тепловых подстанциях. Индивидуальное – непосредственно у абонентов.

Если тепловая нагрузка у всех потребителей примерно одинакова, то можно ограничиться центральным регулированием. В большинстве же случаев тепловая нагрузка неоднородна. В этом случае центральное регулирование ведется по характерной тепловой нагрузке для большинства потребителей. В первую очередь это отопительная нагрузка и совместная нагрузка отопления и ГВС. Во втором случае расход воды в ТС увеличивается незначительно по сравнению с регулированием по отопительной нагрузке или не меняется.

Основное количества тепла в абонентских системах расходуется на нагрев. Поэтому тепловая нагрузка в первую очередь зависит от режима теплопередачи. Теплопередача описывается уравнением теплопередачи

(2.1)

где n - длительность работы системы; F – площадь поверхности теплообмена; k – коэффициент теплопередачи; Dt – средняя разность температур теплообменивающихся сред. В первом приближении

(2.2)

- температура сетевой воды; t – температура нагреваемой воды; индексы 1 и 2 относятся ко входу и выходу теплообменника. Из уравнения теплового баланса

найдем и подставим в (2.2).

Решая совместно (2.1) и уравнение баланса, получим

Т.о., тепловую нагрузку в принципе можно регулировать изменением пяти параметров – k, F, n, , . Изменение и имеют ограничения. Температура сетевой воды не может быть ниже 60⁰С, необходимой для обеспечения температуры воды ГВС и не может быть выше температуры насыщения для данного давления. Расход воды определяется располагаемым перепадом давления на ГТП и МТП. Если один из теплоносителей – пар, то его температуру можно изменять меняя давление (дросселированием).

В водяных системах реально можно менять тепловую нагрузку тремя способами:

1. изменением температуры сетевой воды – качественное регулирование;

2. изменением расхода сетевой воды – количественное регулирование;

3. изменением расхода и температуры воды – качественно-количественное регулирование.

Регулирование путем изменения длительности работы n называется регулированием пропусками. Применяется как местное в дополнение к центральному.

Выбор метода регулирования зависит от гидравлической устойчивости системы. Гидравлическая устойчивость - это способность системы поддерживать заданный гидравлический режим и характеризуется коэффициентом гидравлической устойчивости

Здесь - располагаемый перепад давления у наиболее удаленного потребителя;

- перепад давления, срабатываемый в сети. Если у 0,4, то применяется качественное регулирование. Если y > 0.4, то применяется качественно-количественное регулирование. Центральное регулирование ориентируется на основной вид нагрузки района. Таковой может быть нагрузка отопления (регулирование по отопительной нагрузке), либо совмещенная нагрузка отопления и ГВС (регулирование по совмещенной нагрузке).

Обозначим через расчетные значения величин при .

Текущие значения этих же величин обозначим через .

Относительные безразмерные величины:

; ; .

Связь между можно представить в виде .

1 – качественное регулирование, m=0. 2 – качественно-количественное регулирование,

. 3,4 – количественное регулирование, m>1

Рис.2.1. Закон изменения расхода при различных

видах регулирования тепловой нагрузки

2.1 Тепловые характеристики теплообменных аппаратов

В проектных расчетах теплообменников применяются уравнение теплопередачи

(2.3)

и уравнение теплового баланса

или (2.4)

В уравнении (2.3)

(2.5)

Если , то можно пользоваться среднеарифметической разностью температур. . (2.6)

Для целей расчета регулирования тепловой нагрузки уравнение (2.3) неудобно, т.к. заранее величина D t неизвестна. Поэтому удобнее пользоваться максимальной разностью температур.

(2.7)

где - максимальная разность температур сред. Пользуясь (2.5), можно получить аналитические выражения для D только для прямотока и противотока. Для более сложных схем этого сделать не удается. Поэтому пользуются приближенным выражением.

D t =D- a d t_м - bdt_б. (2.8)

Если вычислять D t по (2.5), то b =0.65 для всех схем, 0.35 < a < 0.65 в зависимости от схемы.

Если вычислять D t по (2.6), то a=b =0.5.

Тепловая нагрузка, отнесенная к максимальной разности температур, называется удельной теплопроизводительностью.

, или

. (2.9)

Отношение удельной теплопроизводительности к полной теплоемкости называется безразмерной теплопроизводительностью, или коэффициентом эффективности.

. (2.10)

Применительно к системам отопления относится к воздуху, а - к воде.

Если один из теплоносителей пар, то и

Зависимость (2.10) действует в диапазоне

Зависимости (2.9) и (2.10) универсальны и справедливы для любых схем движения теплоносителей. В отопительных установках отношение .Значение b = 0,5 если на абонентском вводе нет узла смешения и при наличии узла смешения, где u – коэффициент смешения.