Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. Итак, продолжим наш курс лекций. Чтобы в дальнейшем нам хорошо усваивать материал про тепловую нагрузку и расчет тепловой нагрузки на отопление здания. Сегодня поговорим, про регулирование отпуска теплоты в системе теплоснабжения предприятий и жилых районов и начнем строить график тепловых нагрузок.

Методы регулирования тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки потребителей теплоты как правило не постоянны. Они могут меняться от климатических условий. К нагрузкам, которые зависят от климатических условий относятся отопительная тепловая нагрузка Q_О = f(t_Н, ⁰С; V_Н, м/с), вентиляционная тепловая нагрузка Q_В = f(t_Н, ⁰С; V_Н, м/с). Эти нагрузки также по характеру протекания во времени являются сезонными. Также тепловые нагрузки могут изменяться в зависимости от количества включенных водоразборных приборов, степени их открытия и числа людей, которые ими пользуются. К таким нагрузкам относится тепловая нагрузка на ГВС Q_ГВС = f(N_ПРИБ, q_ПРИБ, м). Q_ГВС не зависит от климатических условий и по характеру протекания во времени является круглогодичной.

Также тепловые нагрузки могут изменяться от количества работающего технологического оборудования, степени его загрузки и режима его работы. К таким нагрузкам относится технологическая тепловая нагрузка Q_Т = f(N_ОБ, q_Т, К_ОДН, К_ЗАГР). Q_Т также не зависит от климатических условий и по характеру протекания во времени является круглогодичной.

Для того, чтобы качественно обеспечивать теплоснабжением необходимо, чтобы все потребители тепловой энергии получали именно то количество теплоты, которое им требуется. И поэтому, чтобы постоянное удовлетворять запросы потребителя тепловые нагрузки должны регулироваться.

Регулирование тепловых нагрузок бывает:

– центральное, которое осуществляется на источнике теплоснабжения одновременно для вех потребителей.

– местное, которое осуществляется только для отдельной группы потребителей на центральных или индивидуальных тепловых пунктах.

– индивидуальное, которое осуществляется непосредственно на нагревательных приборах и установках потребителей теплоты.

Регулирование отопительных нагрузок терморегулирующими клапанами на каждый отопительный прибор.

Тепловая энергия, поступающая из системы теплоснабжения, передается потребителям теплоты в различных теплообменных аппаратах (радиаторы, вентиляционные калориферы, подогреватели ГВС). В любом из этих теплообменных аппаратах количество передаваемой теплоты определяется по выражению:

Q = К_ТА*F_ТА*Δt*n           (1)

К_ТА – коэффициент теплопередачи (кДж/м³*t ⁰С)

К_ТА – площадь поверхности нагрева (м³)

Δt – средняя разность температуры между греющим теплоносителем и нагреваемой средой (температурный напор)

n – время работы теплообменного аппарата

Поверхность нагрева любого теплообменного аппарата рассчитывается и выбирается по самому неблагоприятному для него режиму работы, в котором для передача требуемого количества теплоты требуется максимальная поверхность нагрева. Этот режим работы теплообменного аппарата называется расчетным. Выбранная для расчетного режима работы максимальная поверхность нагрева во всех остальных режимах работы теплообменного аппарата остается постоянной.

Когда изменяется количество теплоты, проходящей через любой обменный аппарат, то это значит, что данный теплообменный аппарат вынужден работать в нерасчетном режиме (переменном).

Для расчетного режима работы теплообменного аппарата должны быть заданы следующие величины:

1. Расчетная (т.е. максимальная) тепловая нагрузка Q^Р
2. Расчетные температуры греющего теплоносителя и нагреваемой среды на входе/выходе теплообменного аппарата (τ₁^Р, τ₂^Р) (t₁^Р, t₂^Р)
3. Расчетный коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата, К_ТА.

Принципиальная схема движения теплоносителей для теплообменного аппарата в расчетном режиме

Противоточный теплообменный аппарат. Расчетные расходы теплоносителей определяются после составления теплового баланса теплообменного аппарата:

G_ГТ^Р *С_ГТ*(τ₁^Р – τ₂^Р)*n_ТА = G_НС^Р*С_НС*(t₂^Р – t₁) = Q=Q^Р     (2)

G_ГТ^Р = Q^Р / (С_ГТ*( τ₁^Р – τ₂^Р)* n_ТА)                               (3)

G_ГТ^Р – расчетный (максимальный) расход греющего теплоносителя

G_НС^Р – расход нагреваемой среды

С_ГТ, С_НС – массовые теплоемкости

n_ТА – КПД теплообменного аппарата.

Изменение режима работы теплообменного аппарата можно осуществлять воздействуя на:

– коэффициент теплообменного аппарата, К_ТА

– среднюю разность температуры Δt

– время работы аппарата (n, час)

– расход греющего теплоносителя.

В реальности изменять в широких пределах коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата сложно, и остается только 3 способа воздействия на количество теплоты передаваемое потребителю.

1. Метод качественного регулирования тепловой нагрузки

При этом методе регулирования изменяется температура греющего теплоносителя, подающегося в трубопровод тепловой сети, а расход греющего теплоносителя всегда остается постоянным, т.е. τ₁^Р не равно τ₁ = var, G_ГТ^Р = G_ГТ = const.

При изменении температуры греющего теплоносителя меняется, и температура сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети. Соответственно, по выражению (2)

G_ГТ^Р *С_ГТ*(τ₁^Р – τ₂^Р)*n_ТА = G_НС^Р*С_НС*(t₂^Р – t₁) = Q=Q^Р

меняется и тепловая нагрузка, передаваемая теплообменных аппаратом. Следовательно, Q^Р не равно Q = var.

График изменения температуры и расхода греющего теплоносителя при качественном методе регулирования тепловой нагрузки

(график зависимости температуры и расхода от температуры наружного воздуха)

t_Н.РО. = t_Н.РВ. = t_Н.Х.^Б – температуры наружного воздуха, расчетные для проектирования систем отопления и вентиляции зданий (принимаем по параметрам ”Б”).

t_Н.О. – температура наружного воздуха соответствующая началу и окончанию отопительного периода.

t_Н = t_В^Р – температура воздуха внутри помещения.

Интервал температуры от t_Н.РО. до t_Н.О. – соответствует отопительному периоду, t_Н.О. до t_Н – летний период.

Метод качественного регулирования тепловых нагрузок получил широкое распространение при централизованном теплоснабжении и от водяных систем, т.к. снижение τ₁ и τ₂ позволяют уменьшать давление пара теплофикационных отборов турбин и увеличивать выработку электроэнергии на ТЭЦ по теплофикационному циклу. Увеличение выработки электроэнергии на ТЭЦ приводит к возрастанию экономии топлива. Следующим преимуществом метода качественного регулирования является уменьшение готовых потерь теплоты от тепловых сетей в окружающую среду.

2. Метод количественного регулирования тепловой нагрузки

При этом методе изменяется расход греющего теплоносителя, а температура греющего теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети остается постоянной: G_ГТ^Р не равно G_ГТ = var; τ₁^Р=τ₁=const. Изменение расхода греющего теплоносителя приводит к изменению температуры в обратном трубопроводе тепловой сети и соответственно по выражению (2)

G_ГТ^Р *С_ГТ*(τ₁^Р – τ₂^Р)*n_ТА = G_НС^Р*С_НС*(t₂^Р – t₁) = Q=Q^Р

измененная тепловая нагрузка, переданная теплообменному аппарату.

Графики изменения температуры и расхода греющего теплоносителя при количественном методе регулирования тепловой нагрузки

Достоинством количественного метода является сокращение потребляемой электроэнергии на перекачку сетевой воды. Экономия электроэнергии достигается либо отключением части работающих сетевых насосов котельной или ТЭЦ, либо установкой на работающих насосах частотно-регулирующего привода.

Недостатком метода является резкое колебание расхода сетевой воды во всей системе теплоснабжения. Это обстоятельство приводит к разрегулированию системы отопления и вентиляции здания и нестабильной работе отопительных приборов и вентиляции калориферов.

3. Метод регулирования тепловой нагрузки ”местными пропусками”

При этом методе все теплообменные аппараты систем теплоснабжения зданий работают в расчетном режиме, т.е. остается постоянный расход греющего теплоносителя, а также температуры греющего теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети и, следовательно, по выражению (2), количество теплоты, переданное теплообменному аппарату также должно оставаться постоянным. Но при этом способе регулирования изменяется продолжительность работы теплообменного аппарата в течении суток, т.е. n=var и, следовательно, изменяется количество теплоты, переданное теплообменному аппарату. Q^Р не равно Q = var.

Количество теплоты, переданное от теплообменного аппарата в течение суток определяется по выражению:

Q = Q^Р*n /24 (кДж/сут)

0<=Q<=Q^Р

0 – теплообменник не работает

Q^Р – теплообменник работает в расчетном режиме.

Поделиться ссылкой: