ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

ОТОПИТЕЛЬНО-БЫТОВОЙ ГРАФИК ТЕМПЕРАТУР СЕТЕВОЙ ВОДЫ В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

При наличии у абонентов горячего водоснабжения нормально-ото - пительный график температур воды в тепловой сети нуждается в кор­ректировке. Согласно СНиП П-34-76, в закрытых системах теплоснаб­жения минимальная температура воды в водоразборных точках мест­ных систем горячего водоснабжения должна быть равна 50°С. Учиты­вая остывание воды на пути от подогревателя до наиболее удаленной водоразборной точки, температуру водопроводной воды на выходе из подогревателя увеличивают примерно до 60°С, а температуру греющей сетевой воды принимают не ниже 70°С. При нормально-отопительном графике температура воды в сети в конце (или начале) отопительного периода (при ^H=-f-8°C) оказывается значительно ниже (см. рис. 5.3). В связи с этим как только температура воды в подающем трубопрово­де сети понизится (из-за повышения наружной температуры) до мини­мального значения, необходимого для горячего водоснабжения, даль­нейшего понижения ее не допускают и оставляют ее постоянной. По­лучающийся при этом график температур подаваемой сетевой воды, имеющий точку излома при наружной температуре tWi называют ото - пительно-бытовым графиком температур (рис. 5.4).

Режим работы местной системы отопления в диапазоне постоянной температуры сетевой воды зависит от принятого на этол^ отрезке вре­мени способа абонентского регулирования отпуска тепла на отопле­ние. Здесь возможны три случая:

1) отсутствие специального регулирования и сохранение постоянст­ва расхода сетевой воды через отопительный теплообменник;

2) уменьшение расхода сетевой воды через отопительный теплооб­менник (количественное регулирование);

3) регулирование подачи сетевой воды в отопительный теплообмен­ник пропусками (прерывистое регулирование).

В первом случае система отопления получает избыточное количест-

Ч90°М0В Н' К' АбонентскИе установки водяных тепловых сетей м, Энергия,

Рис. 5.4. Отопительно-бытовой график температур воды в тепловой сети для жилых зданий

1 — температура воды в подающем трубопро­воде; 2 — то же, в обратном трубопроводе; 2' — то же, при отсутствии регулирования от­пуска тепла в диапазоне постоянной темпе­ратуры воды в сети; 2" — то же, при преры­вистом регулировании; 2"' — то же, при регу­лировании подмешиванием; 3 — зависимость

<?0T=f(*H) при foT=-25°C

Во тепла, перерасход которого за период постоянства температуры воды в сети составляет около 3% годового расхода тепла. Часовой расход тепла, температура вну­треннего воздуха, температура обратной воды от нагревательных приборов и температура обратной воды от отопительного теплооб­менника при различных наруж - tЈC 0 0,1 О,2 0,3 0,h 0,5 0,6 0,7 08 0,9 Q0T ных температурах определяются

Б этом случае по закономерностям отопительного комплекса при откло­нении параметров поступающей к нему сетевой воды от их нормальных значений.

Регулирдвание расхода сетевой воды через отопительные теплооб­менники позволяет устранить перерасход тепла на отопление в диапа­зоне постоянной температуры воды в сети. При этом у абонентов с на­сосными смесительными узлами или с поверхностными отопительными теплообменниками обычно сохраняют постоянство расхода воды в мест­ной системе отопления, т. е. сохраняют качественное регулирование от­пуска тепла в этих системах. Эквиваленты сетевой воды находят в этом случае по уравнению теплового баланса отопительного комплек­са из формулы (5.16) или (5.17). При элеваторных узлах у абонентов уменьшение расхода сетевой воды через элеватор приводит к пропор­циональному уменьшению расхода воды в местной системе отопления, что может вызвать разрегулировку ее. В связи с этим при переходе на регулирование расхода сетевой воды элеваторное смешение заменяют или дополняют насосным путем включения в работу специального на­соса, который устанавливается у абонентов с элеваторными узлами не только для указанной цели, но и для обеспечения автономной циркуля­ции воды в местной системе отопления при аварии в тепловой сети (см. рис. 2.8 и 2.11).

При прерывистом регулировании у абонентов с поверхностными ото­пительными теплообменниками или насосными смесительными узлами прекращение поступления сетевой воды в теплообменники не прекра­щает циркуляции воды в местных системах отопления; она продолжа­ется с постепенным остыванием циркулирующей воды и постепенным понижением температуры воздуха в отапливаемых помещениях. Когда tBn станет ниже нормальной на какую-то допустимую величину Д£Вн (1 — 1,5°С), необходимо включение в работу отопительного теплообмен­ника, и тогда внутренняя температура начнет повышаться до значе­ния, на Д^в. н выше нормального, после чего должен начаться снова перерыв в работе теплообменника. Из_формулы (5.25) следует, что при

Заданном значении AtBH=tЈH —и Q = 0 продолжительность одного перерыва определяется значением наружной температуры и теплоакку- мулирующей способностью помещения. Коэффициент продолжительно­сти работы прибора в течение часа (суток) (р определяется по уравнению теплового баланса отопительного' комплекса из формулы
(5.16) или (5.17). Среднюю же температуру обратной воды от отопи­тельного теплообменника за время его работы можно приближенно считать равной температуре обратной воды при tBx. Это объясняется постоянством всех факторов, влияющих на эту температуру: расхода и температуры воды, входящей. в нагревательный прибор, температуры внутреннего воздуха, которую в среднем за период работы прибора можно считать равной нормальной внутренней температуре.

Расчетный режим подогревателей горячего водоснабжения. При отопительно-бытовом графике температур воды в сети и нормальной подаче тепла в системы отопления (не связанной с горячим водоснаб­жением) площадь поверхности нагрева подогревателей горячего водо­снабжения и максимальный суммарный расход сетевой воды на горячее водоснабжение и отопление определяют при наружной температуре, .соответствующей точке излома температурного графика сетевой воды.

При параллельной схеме ввода (рис. 5.5,а) и расчет­ном режиме подогревателя горячего водоснабжения известны темпера­тура греющей воды хь начальная температура водопроводной воды t-z, расчетная теплообменная способность подогревателя, которая при отсутствии специальных баков-аккумуляторов в горячем водоснабжении равна максимальному часовому расходу тепла определяемому

По формуле (1.24). Температурой сетевой воды на выходе из подогре­вателя хь задаются. Чем ниже эта температура, тем меньше расход сетевой воды на нужды горячего водоснабжения, но тем больше по­верхность нагрева подогревателя. По технико-экономическим исследо­ваниям, проведенным ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского[19], оптимальное значение т5 в теплофикационных системах колеблется от 15 до 25°С. СНиП П-36-73 рекомендуют принимать Т5—30°С.

Расчетный эквивалент нагреваемой водопроводной воды определя­ется по выражению

N scvt cd кч с

Iwmax_________ СУТ СР, r nc

Wt. B ~24' (5.26)

Где N — число жителей; gcутер — норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки наибольшего водопотребления, кг/(сут-житель); Кч — коэффициент часовой не-

И I

U^revr

РТ МГ—И

Тс

I

_____ L.

Рис. 5.5. Параллельная (а) и смешанная (б) схемы абонентского ввода

I — подогреватель; 2 — отопительный теплообменник, 3 j и 3 jj—подогреватель соответственно i и

II ступени; РР—регулятор постоянства расхода воды; РТ — регулятор температуры

Равномерности расхода воды в сутки наибольшего водопотребления, определяемый по формуле (125) или по графику на рис 1.4; с —удельная теплоемкость воды.

Температуру водопроводной воды, выходящей из подогревателя, приближенно можно определить по формуле

Qmax

Wl

= (5.27)

Г. в

Расчетный расход греющей сетевой воды в подогревателе горячего водоснабжения:

Qmax

Ус r в= . Г-В . . (5.28)

С Г'в т, —тс

Температура смеси обратных вод от отопительного теплообменника и теплообменника горячего водоснабжения, т. е. температура сетевой

Воды, покидающей ввод, в расчетном режиме находится по формуле

• • +Q"

С. г. в ~ от

Где Q0T, W0T— соответственно расход тепла на отопление и эквивалент сетевой воды, проходящей через отопительный теплообменник, отвечающие точке излома темпера­турного графика воды в сети.

При смешанной схеме ввода (рис. 5.5,6) расчетный режим задают обычно двумя условиями: приравниванием температуры сетевой воды на выходе ее из подогревателя II ступени Т5 темпера­туре обратной воды от отопительного теплообменника Т4» т. е. равен­ством Т5=т4, при котором поступающая в теплообменник I ступени греющая вода имеет температуру тсм.=Т4 » и недогревом водопровод­ной воды в подогревателе I ступени на величину 6і до температуры греющей воды Тем» т. е. условием tu—Xi—бь где t п — темпера­тура водопроводной воды на выходе из подогревателя I ступени. Возможен и другой метод назначения температур хь и tn на основе минимальной расчетной поверхности теплообменников I и II ступени*.

Расчетный эквивалент нагреваемой водопроводной воды расчетный расход тепла Q™|x и температура нагретой воды tr опре­деляются при смешанной схеме так же, как и при параллельной.

Теплообменную способность подогревателей I и II ступени в расчет­ном режиме находят по выражениям:

Qi = ('п — ' (5.30)

Qn=Q?™-Q'i • (5.31)

Расчетный эквивалент сетевой воды, проходящей через подогрева­тель II ступени:

Qi'I

^сгв = "7--------------- ^ • (5.32)

Т1 4

Суммарный эквивалент греющей воды, поступающей в подогрева­тель I ступени, равен:

= + ' (5.33)

[1] Хлыбов Б. М. Расчет смешанной схемы абонентского ввода по минимуму сум­марной поверхности нагрева теплообменников горячего водоснабжения. — Водоснабже­ние и санитарная техника, 1976, № 2, 16—19 с.

Температуру сетевой воды после подогревателя I ступени находят по выражению:

Отах 4- о*

Чг. в ~ "от, с

Г«=Т>-—^---------------- • (534)

Зная все данные расчетного режима подогревателей горячего во­доснабжения, определяют при параллельной или смешанной схеме ввода площадь поверхности нагрева подогревателей и потери давления при прохождении через них греющей и нагреваемой воды по форму­лам, приведенным в гл. 3, с учетом расхода рециркуляционной воды.

Переменные режимы подогревателей горячего водоснабжения. Ос­новной и общей задачей расчета переменных (нерасчетных) режимов подогревателей горячего водоснабжения при параллельной или сме­шанной схеме ввода является определение расхода через них сетевой воды с более высокой температурой, чем в расчетном режиме. Допол­нительной задачей является определение в нерасчетных режимах по­догревателей неизвестных температур теплообменивающихся сред в различных точках схем.

При параллельной схеме ввода решение задач перемен­ного режима подогревателя горячего водоснабжения методически ана­логично решению примера 3.3.

При смешанной схеме ввода задачи переменного режима подогревателей горячего водоснабжения решают в такой последова­тельности.

1. По данным расчетного режима подогревателей I и II ступени на­ходят их параметры Ai и Ли (см. § 15).

2. Затем используют равенство:

Q°aBX = Qi + <?n. (5-35)

Где Qi, Qn—теплообменные способности подогревателей I и II ступени в нерасчет­ном режиме.

Так как в нерасчетном режиме подогревателя II ступени всегда известен эквивалент нагреваемой воды и две температуры теп-

Лообменивающих сред (ti и tT)x то теплообменную способность этого подогревателя целесообразно определять через эквивалент и

Вторую разность двух температур теплообменивающих сред:

Qll = KZ vxII (*1-'г). (5.36)

Из четырех температур водопроводной и сетевой воды подогрева­теля I ступени в нерасчетном режиме известна только начальная тем­пература водопроводной воды поэтому одной из трех неизвестных температур воды тСм, тк, tn необходимо задаться. Наиболее целесооб­разно задаваться температурой тк, так как, зная эту температуру, мож­но определить расходы греющей воды через подогреватели II и I сту­пени и теплообменную способность подогревателя I ступени по третьей разности температур теплообменивающихся сред:

Q™x + qot

2 Гс =--------------- :------------------ ; (5.37)

Ті — тк

WC^B = ZWC-W0T; (5.38)

Qi = KZ vx! (Тк-'х). (5.39)

Подставив в формулу (5.35) выражения для Qi и Qn и заменив QrmaBx через W™x (tv — tx), получим:

^rmaBX (tT-tx) Vx! (Тк-'х) + W™? V»n (*!-/,). (5.40)

После сокращения левой и правой частей равенства (5.40) на и замены, согласно табл. 3.1, частных -коэффициентов нагрева

И Vxii через основные коэффициенты нагрева ЄхІ и ЄХ11 получим:

'г-'х = —;—---------------------------- (tK —/х)+ . £х1Г (ti —. (5.41)

I х I 1_ехИ

3. Формула (5.41) используется для проверки правильности предва­рительно принятого значения тк. Для этого по формулам (5.37) и (5.38) находятся и Wc. t.b, а затем определяются безразмерные комплексы: 8хі=С! Г/2№с и 0хП = №гтГ/№с. г.в. После этого по из­вестным значениям Аи 6хі и Аг, Вхц по графику є=/ (0, А) опреде­ляются значения єхі и єхц. Подставив принятое значение тк и соответ­ствующие значения Єхі, Gxi, єхц в первую часть формулы (5.41), про­веряют справедливость данного равенства. При отсутствии расхожде-

' ния выбор Тк закончен. В противном случае расчет повторяют, зада­ваясь новым значением тк.

4. Определяют неизвестные температуры теплообменивающихся сред и теплообменные способности подогревателей:

/п = ^Х + ------------------------------ (тк —'х); (5.42)

1 - Бх I 0Х I

Ql = K™ (tn-tx)- (5.43)

= (5.44)

Qi

Тем — Тк + 2 Wc ' (5.45)

Qu

T5 = Ti — —------ . (5.46)

"с. г.в

В летний период при отключении отопления смешанная схема пре­вращается в параллельную с одинаковыми расходами греющей и на­греваемой воды, проходящей через подогреватели горячего водоснаб­жения II и I ступени, и общей площадью поверхностей нагрева, рав­ной:

Л>бщ = fj + Fn, (5.47)

Где Fi, Fu — площади поверхностей нагрева подогревателей горячего водоснабжения I и II ступени, м2, известные из расчетного режима схемы.

Но, согласно § 15:

Где B = -]/WxWTIK — величина постоянная для данного кожухотрубного подогревателя.

Так как подогреватели горячего водоснабжения собираются из оди­наковых по размеру секций, величина В для них одинакова и поэтому формулу (5.48) можно записать в виде:

А)бщ ^П (" )

После сокращения на величину В и некоторых преобразований по­лучим выражение ДЛЯ определения общей ПОСТОЯННОЙ величины Лобщ последовательно соединенных подогревателей I и II ступени:

А і А, і

Зная А общ.» расход греющей сетевой воды в летний период опреде­
лим так же, как определяются расходы греющей воды в нерасчетном режиме при параллельной схеме. Температура уходящей с ввода сете­вой воды тк в летнем режиме определяется по формуле (5.34) при Qot=0 и

При задании расчетных режимов подогревателей горячего водо­снабжения по указанным ранее условиям суммарная площадь поверх­ностей нагрева подогревателей I и II ступени при смешанной схеме вво­да получается в 1,35—1,4 раза больше площади поверхности нагрева подогревателя при параллельной схеме. Сравнение же этих схем по расчетным расходам сетевой воды правомерно только при одинаковой площади поверхности нагрева подогревателей. Для такого сравнения сначала определяют по формуле (5.50) общий параметр подогрева­телей I и II ступени при смешанной схеме Лсм, который косвенно вы­ражает суммарную площадь поверхностей нагрева этих подогревате­лей, гак как

VwTWr

1 - АК •

Полагая, что такой же параметр (ту же площадь поверхности) име­ет и подогреватель при параллельной схеме, по расчетному значению коэффициента нагрева єх этого подогревателя находят по графику на рис. 3.7 расчетное значение безразмерной величины 0Х> а затем отно­сительный расход сетевой воды, проходящей через подогреватель горя­чего водоснабжения при параллельной схеме

Ртах А

0' A tr

При сравнении схем сопоставляются суммарные расходы сетевой ВОДЫ на горячее водоснабжение И отопление, Т. е. 2№с = ^с. г.в + Wot или ИХ относительные значения Wc—Wc:r:B + 1. Результаты таких со­поставлений показывают, что при одинаковой площади поверхности нагрева подогревателей горячего водоснабжения суммарный расчетный расход сетевой воды при параллельной схеме ввода всего на 4—6 % больше, чем при смешанной.