Мир инженера
информация для инженеров и проектировщиков
Регулирование отпуска теплоты в системе теплоснабжения
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 QО = f(tН, 0 С; VН, м/с), вентиляционная тепловая нагрузка QВ = f(tН, 0 С; VН, 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 QГВС = f(NПРИБ, qПРИБ, м). QГВС 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 QТ = f(NОБ, qТ, КОДН, КЗАГР). QТ 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:
КТА – коэффициент теплопередачи (кДж/м 3 *t 0 С)
КТА – площадь поверхности нагрева (м 3 )
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:
- Расчетная (т.е. максимальная) тепловая нагрузка Q Р
- Расчетные температуры греющего теплоносителя и нагреваемой среды на входе/выходе теплообменного аппарата (τ1 Р , τ2 Р ) (t1 Р , t2 Р )
- Расчетный коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата, КТА.
Принципиальная схема движения теплоносителей для теплообменного аппарата в расчетном режиме
Противоточный теплообменный аппарат. Расчетные расходы теплоносителей определяются после составления теплового баланса теплообменного аппарата:
GГТ Р – расчетный (максимальный) расход греющего теплоносителя
GНС Р – расход нагреваемой среды
СГТ, СНС – массовые теплоемкости
nТА – КПД теплообменного аппарата.
Изменение режима работы теплообменного аппарата можно осуществлять воздействуя на:
– коэффициент теплообменного аппарата, КТА
– 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.
- 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, GГТ Р = GГТ = const.
При изменении температуры греющего теплоносителя меняется, и температура сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети. Соответственно, по выражению (2)
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)
tН.РО. = tН.РВ. = tН.Х. Б – температуры наружного воздуха, расчетные для проектирования систем отопления и вентиляции зданий (принимаем по параметрам ”Б”).
tН.О. – температура наружного воздуха соответствующая началу и окончанию отопительного периода.
tН = tВ Р – температура воздуха внутри помещения.
Интервал температуры от tН.РО. до tН.О. – соответствует отопительному периоду, tН.О. до tН – 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.
- Метод количественного регулирования тепловой нагрузки
При этом методе изменяется расход греющего теплоносителя, а температура греющего теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети остается постоянной: GГТ Р не равно GГТ = var; τ1 Р =τ1=const. Изменение расхода греющего теплоносителя приводит к изменению температуры в обратном трубопроводе тепловой сети и соответственно по выражению (2)
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.
- 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 – теплообменник не работает
Q Р – теплообменник работает в расчетном режиме.
Источник
Регулирование отпуска тепла
Здраствуйте! Передача тепла системами теплоснабжения осуществляется в отопительных приборах внутренних систем теплоснабжения потребителей. По теплоотдаче этих отопительных приборов судят о качестве всего централизованного теплоснабжения. Изменение параметров и расходов теплоносителя в соответствии с фактической потребностью потребителей называется регулированием отпуска тепла.
Регулирование отпуска тепла повышает качество теплоснабжения, сокращает перерасход тепловой энергии и топлива. Существуют следующие методы регулирования: центральное, групповое, местное, и индивидуальное регулирование.
Центральное регулирование — выполняется на теплоисточнике (ТЭЦ, котельной) по тому виду нагрузки,который преобладает у большинства потребителей. Чаще всего, это конечно отопление, либо совместная нагрузка на отопление и горячее водоснабжение. Реже нагрузка на вентиляцию, технологию.
Групповое регулирование — осуществляется в ЦТП (центральных тепловых пунктах) для группы однотипных потребителей, например для многоквартирных домов. В ЦТП поддерживаются необходимые параметры, а именно расход и температура.
Местное регулирование — это регулирование в ИТП (индивидуальных тепловых пунках). Проще говоря, в теплоузлах. Здесь уже проводится дополнительная корректировка с учетом особенностей конкретного потребителя тепла.
Индивидуальное регулирование — это регулирование непосредственно внутренних систем теплоснабжения. То есть стояков, радиаторов, отопительных приборов. Об этом я писал в этой статье .
Суть методов регулирования можно понять из уравнения теплового баланса: Q=Gc*(τ1-τ2)*n/3600=κ*F*Δt*n;
где Q — количество тепла, полученное отопительным прибором от теплоносителя и отданное на нагрев среды, Квтч;
G — расход теплоносителя, кг/ч;
c — теплоемкость теплоносителя, кДж/кг°С;
τ1, τ2 — температуры теплоносителя на входе и на выходе,°С;
κ — коэффициент теплопередачи, кВт/м² °С;
Δt — температурный напор между греющей и нагреваемой средой, °С.
Из этого уравнения можно понять, что регулирование тепловой нагрузки возможно несколькими методами, а именно — изменением температуры — качественный метод; изменением расхода — количественный метод; периодическим полным отключением, а затем включением систем теплопотребления — регулирование пропусками.
Качественное регулирование — это изменение температуры при постоянном расходе. Это самый распространенный вид центрального регулирования тепловых сетей. Так например, теплоисточники работают по температурному графику изменения температур теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.
Количественное регулирование — осуществляется путем изменения расхода теплоносителя при его постоянной температуре в подаче.
Регулирование пропусками, или прерывистое регулирование — это периодическое отключение систем, то есть пропуски подачи теплоносителя. Применяется на практике относительно редко, обычно в начале или в конце отопительного сезона, при сравнительно высокой температуре наружного воздуха.
Вот такие основные виды и методы регулирования отпуска тепла. Буду рад комментариям к статье.
Источник
Системы регулирования отпуска тепловой энергии
Системы регулирования отпуска тепловой энергии
Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха главным фактором, влияющим на расход тепла, является температура наружного воздуха. Расходы тепла на покрытие нагрузок горячего водоснабжения и технологического потребления от температуры наружного воздуха не зависят. Методика изменения отпуска тепла потребителям в соответствии с графиками их теплопотребления называется системой регулирования отпуска тепла.
Различают центральное, групповое и местное регулирование отпуска тепла. Центральное регулирование тепловой нагрузки осуществляется у источника тепла — на ТЭЦ или в районной котельной. Групповое и местное регулирования производятся у потребителей тепла и рассматриваются как дополнительные к центральному.
Групповое регулирование может выполняться в тепловых пунктах промышленных предприятий, в групповых или индивидуальных узлах присоединения местных систем, а местное — у нагревательных приборов систем потребления. По условиям эксплуатации центральное регулирование предпочтительнее группового и местного.
При теплоносителе воде среднюю температуру в нагревательном приборе можно регулировать изменением температуры теплоносителя при входе в нагревательный прибор, выходе из него или одновременным изменением на входе и выходе.
В зависимости от метода воздействия на среднюю температуру теплоносителя известны три системы центрального регулирования отпуска тепла в водяных системах теплоснабжения:
а) качественное — изменением температуры воды в подающем трубопроводе (без регулирования расхода воды);
б) количественное — изменением расхода воды при сохранении постоянной температуры воды в подающем трубопроводе;
в) качественно-количественное — изменением температуры и расходов воды в подающем трубопроводе.
В городских системах централизованного теплоснабжения преимущественно применяется центральное качественное регулирование отпуска тепла, дополняемое на вводах потребителей местным количественным регулированием. В промышленных системах теплоснабжения, характеризующихся большими нагрузками воздушного отопления, возможно частичное применение количественного регулирования тепловой нагрузки. Применение качественно-количественного регулирования отпуска тепла возможно только при одной отопительной нагрузке. Значительного распространения этот метод регулирования не получил.
Качественный метод регулирования. Температурный график для отопительной нагрузки при качественном регулировании строится из предположения постоянного расхода воды в системах отопления в течение всего отопительного сезона. Отпуск тепла регулируется изменением температуры воды в подающей магистрали тепловой сети. Конечной задачей регулирования является поддержание заданной температуры в помещении за счет теплоотдачи нагревательных приборов. Теплоотдача нагревательных приборов должна соответствовать тепловым потерям через ограждающие конструкции зданий, т. е. через стены, окна, перекрытие верхнего этажа и пол первого этажа.
Циркуляция постоянного количества (расхода) воды стабилизирует гидравлический режим сети, так как на всем протяжении отопительного сезона каждый ввод имеет постоянный перепад давлений. Однако следует иметь в виду, что в условиях реальной эксплуатации будет изменяться расход воды в тепловой сети вследствие присоединения и отключения потребителей, а главным образом ввиду колебаний нагрузки горячего водоснабжения из-за переменной температуры сетевой воды, суточных и недельных колебаний в разборе горячей воды.
Температурный график может строиться по отопительной нагрузке, тогда он называется отопительным или нормальным графиком, и по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения, тогда он называется в закрытой системе повышенным графиком, а в открытой системе — скорректированным графиком.
Средняя за сутки температура подаваемой воды (с допуском колебаний в пределах отдельных часов) должна строго соответствовать средней за сутки температуре наружного воздуха.
Предварительно средняя температура воздуха берется по прогнозу погоды.
Недостаток центрального качественного регулирования состоит в том, что оно не всегда удовлетворяет условиям отопления всех жилых зданий, так как расчет температурного графика ведется по типовому абоненту и не учитывает солнечной радиации, бытовых тепловыделений и ветра.
Источник
