X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018
СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
В данном положении возникает резкая необходимость регулирования параметров и расхода теплоносителя в соответствии с действительной потребностью в тепле. Регулирование повышает качество теплоснабжения, сокращает перерасход тепловой энергии и топлива [1].
Основной целью регулирования отпуска теплоты на сезонные нагрузки является поддержание комфортных условий микроклимата в помещениях при изменении на протяжении всего отопительного периода температуры наружного воздуха. При этом необходимо учитывать, что в систему горячего водоснабжения поступает переменный на протяжении суток расход воды с постоянной температурой.
В зависимости от места осуществления регулирования различают центральное, групповое местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование осуществляется на ТЭЦ и в котельных по преобладающей тепловой нагрузке, характерной для большинства абонентов. В основном, в городских тепловых сетях такой нагрузкой является отопление или совместная нагрузка отопления и горячего водоснабжения.
Групповое регулирование осуществляется в центральных тепловых пунктах (ЦТП) для групп потребителей с однородной нагрузкой. В ЦТП поддерживается требуемый расход и температура теплоносителя, поступающего в распределительные или внутриквартальные сети.
Местное регулирование предусматривается на абонентском вводе для дополнительного изменения параметров теплоносителя с учетом местных факторов.
Индивидуальное регулирование осуществляется непосредственно у теплопотребляющих приборов и дополняет другие виды регулирования.
Сущность способов регулирования вытекает из уравнения теплового баланса
где Q – количество тепла, полученное прибором от теплоносителя и отданное нагреваемой средой, кВт∙ч; G – расход теплоносителя, кг/ч; с – теплоёмкость теплоносителя, кДж/(кг·°С); τ1 и τ2 – температура теплоносителя на входе и на выходе из теплообменника, ͦС; n – время, ч; k – коэффициент теплопередачи, кВт/(м 2 ·°С); F – поверхность нагрева теплообменника, м 2 , ∆t – температурный напор между греющей и нагреваемой средой, °С [1].
Из уравнения теплового баланса следует, что регулирование тепловой нагрузки можно производить несколькими способами: изменением температуры теплоносителя – качественное регулирование; изменением расхода теплоносителя – количественное регулирование; путем совместного изменения температуры и расхода теплоносителя – качественно-количественное регулирование.
Качественный способ регулирования тепловой нагрузки является наиболее распространенным видом центрального регулирования водяных тепловых сетей. Его основным достоинством является стабильный гидравлический режим. К недостаткам данного способа регулирования можно отнести: низкую надежность источников пиковой тепловой мощности; необходимость применения дорогостоящих методов обработки подпиточной воды теплосети при высоких температурах теплоносителя; повышенный температурный график для компенсации отбора воды на ГВС и связанное с этим снижение выработки электроэнергии на тепловом потреблении; колебания температуры внутреннего воздуха, обусловленные влиянием нагрузки ГВС на работу систем отопления и различным соотношением нагрузок ГВС и отопления у абонентов; снижение качества теплоснабжения при регулировании температуры теплоносителя по средней за несколько часов температуре наружного воздуха, что приводит к колебаниям температуры внутреннего воздуха [2].
Количественное регулирование получило широкое применение в зарубежной практике теплоснабжения, в России оно нашло частичное использование при групповом и местном регулировании систем и отдельных приборов, но оно оказывает неблагоприятное воздействие на тепловые сети, нередко приводя к их разрегулировке.
Центральное качественно-количественное регулирование отпуска тепла на отопление применяют наряду с центральным качественным способом регулирования в тепловых сетях с чисто отопительной нагрузкой при хорошо отрегулированных системах отопления.[3]
Количественное и качественно-количественное регулирование имеет большой ряд преимуществ: увеличение выработки электроэнергии на тепловом потреблении за счет понижения температуры обратной сетевой воды; работа системы теплоснабжения большую часть отопительного периода с пониженными расходами сетевой воды и значительной экономией электроэнергии на транспорт теплоносителя; меньшая инерционность регулирования тепловой нагрузки, т.к. система теплоснабжения более быстро реагирует на изменение давления, чем на изменение температуры сетевой воды; постоянная температура теплоносителя в подающей магистрали теплосети, способствующая снижению коррозионных повреждений трубопроводов теплосети; наилучшие тепловые и гидравлические показатели по режиму систем отопления за счет уменьшения влияния гравитационного напора и снижения перегрева отопительных приборов; поддержание температуры сетевой воды постоянной, которое благоприятно сказывается на работе компенсаторов. К недостаткам количественного способа можно отнести: переменный гидравлический режим работы тепловых сетей; большие, по сравнению с качественным регулированием, капитальные затраты в теплосети [2].
Библиографический список
В.Е. Козин, Т.А. Левина, А.П. Марков, И.Б. Пронина, В.А. Слемзин. — М.: Высшая школа, 1980. — 408 с.
В.И. Шарапов, П.Б. Ротов.- Регулирование нагрузки систем теплоснабжения. М.: Новости теплоснабжения, 2007. — 164 с.
Справочник проектировщика Под ред. инж. А. А. Николаева. — М.: Стройиздат, 1965. — 360 с.
Источник
Регулирование тепловой нагрузки.
Системы теплоснабжения представляют собой взаимосвязанный комплекс потребителей тепла, отличающихся как характером, так и величиной теплопотребления. Режимы расходов тепла многочисленными абонентами неодинаковы. Тепловая нагрузка отопительных установок изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, оставаясь практически стабильной в течение суток. Расход тепла на горячее водоснабжение и для ряда технологических процессов не зависит от температуры наружного воздуха, но изменяется как по часам суток, так и по дням недели.
В этих условиях необходимо искусственное изменение параметров и расходов теплоносителя в соответствии с фактической потребностью абонентов. Регулирование повышает качество теплоснабжения, сокращает перерасход тепловой энергии и топлива.
В зависимости от места осуществления регулирования различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование.
Центральное регулирование выполняется на ТЭЦ или в котельной по преобладающей нагрузке, характерной для большинства абонентов. В городских тепловых сетях такой нагрузкой может быть отопление или совместная нагрузка отопления и горячего водоснабжения.
Групповое регулирование производится в ЦТП для группы однородных потребителей. В ЦТП поддерживается требуемый расход и температура теплоносителя, поступающего в распределительные сети.
Местное регулирование предусматривается на абонентском вводе для дополнительной корректировки параметров теплоносителя с учетом местных факторов.
Индивидуальное регулирование осуществляется непосредственно у теплопотребляющих приборов, например, у нагревательных приборов систем отопления, и дополняет другие виды регулирования.
По способу регулирования тепловой нагрузки:
Качественное регулирование осуществляется изменением температуры теплоносителя в зависимости от тепловой нагрузки при постоянном расходе. Является наиболее распространенным видом регулирования.
Количественное регулирование производится изменением расхода теплоносителя при постоянной его температуре.
Качественно-количественное регулирование выполняется путем совместного изменения температуры и расхода теплоносителя.
Прерывистое регулирование достигается периодическим отключением систем, т.е. пропусками подачи теплоносителя, в связи с чем этот метод регулирования называется регулирование пропусками.
Регулирование однородной нагрузки
Сущность методов регулирования вытекает из уравнения теплового баланса
(1)
где Q – кол-во тепла, полученное прибором от теплоносителя и отданное нагреваемой среде, кВт×ч;
G – расход теплоносителя, кг/ч;
c – теплоемкость теплоносителя, кДж/кг×°С;
t1, t2 – температура теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С;
k – коэффициент теплопередачи, кВт/м 2 ×°С;
F – поверхность нагрева теплообменника, м 2 ;
Dt – температурный напор между греющей и нагреваемой средой, °С.
Из уравнения (1) следует, что регулирование тепловой нагрузки возможно несколькими методами: изменением температуры теплоносителя – качественный метод; изменением расхода теплоносителя – количественный метод; периодическим отключением систем – прерывистое регулирование; изменением поверхности нагрева теплообменника.
Расчет режимов регулирования основан на уравнениях теплового баланса, составленных для любого вида нагрузки при нерасчетных и расчетных условиях
где Gп – расход первичного (греющего) теплоносителя;
Gв – расход вторичной (нагреваемой) среды;
t1,t2 – соответственно, температура нагреваемой среды на входе в теплообменник и на выходе из него. Индексом штрих обозначены все величины, относящиеся к расчетным условиям.
Из отношения равенств (2) и (3) получим общее уравнение регулирования
(4)
Рассмотрим центральное качественное регулирование отопительной нагрузки.
При качественном регулировании задача состоит в определении температуры воды в зависимости от тепловой нагрузки. Расход воды остается постоянным в течение всего отопительного сезона.
Уравнение (4) для регулирования отопительной нагрузки может быть представлено в виде
— относительный расход тепла на отопление;
Q0 – расход тепла на отопление при текущей температуре наружного воздуха tн;
t1,t2,0 – температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах;
k – коэффициент теплопередачи;
Dt0 – температурный напор в нагревательном приборе при тех же условиях;
…. – те же величины при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления.
Заменив в уравнении отношение коэффициентов теплопередачи зависимостью k=A(Dt0) n =A(tср –ti) n
A, n – константы, зависящие от типа прибора и схемы его установки (n=0,25). 
Температурный напор при смешении воды в узле ввода
Коэффициент смешения u определяют из уравнения теплового баланса смесительного устройства 
dt0 ’ – разность температур сетевой воды;
Q — перепад температур в отопительной системе.
Подставим значение коэффициента смешения u в уравнение при n=0,25
После преобразования получим
Температура воды после смесительного устройства
ЛЕКЦИЯ №3
1. Присоединение потребителей отопления к тепловым сетям.
Источник
Регулирование нагрузки в системах теплоснабжения
Системы теплоснабжения представляют собой взаимосвязанный комплекс потребителей теплоты, отличающихся как характером, так и величиной теплопотребления. Режимы расходов теплоты многочисленными абонентами неодинаковы. Тепловая нагрузка отопительных установок изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, оставаясь практически стабильной в течение суток. Расход теплоты на горячее водоснабжение и для ряда технологических процессов не зависит от температуры наружного воздуха, но изменяется как по часам суток, так и по дням недели.
В этих условиях необходимо искусственное изменение параметров и расхода теплоносителя в соответствии с фактической потребностью абонентов. Регулирование повышает качество теплоснабжения, сокращает перерасход тепловой энергии и топлива.
В зависимости от места осуществления регулирования различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование.
Центральное регулирование выполняют на ТЭЦ или в котельной попреобладающей нагрузке, характерной для большинства абонентов. В городских тепловых сетях такой нагрузкой может быть отопление или совместная нагрузка отопления и горячего водоснабжения. На ряде технологических предприятий преобладающим является технологическое тепло-потребление.
Групповое регулирование производится в центральных тепловыхпунктах (ЦТП) для группы однородных потребителей. В ЦТП поддерживаются требуемые расход и температура теплоносителя, поступающего в распределительные или во внутриквартальные сети.
Местное регулирование предусматривается на абонентском вводе длядополнительной корректировки параметров теплоносителя с учетом местных факторов.
Индивидуальное регулирование осуществляется непосредственно у теплопотребляющих приборов, например, у отопительных приборов систем отопления, и дополняет другие виды регулирования.
Тепловая нагрузка многочисленных абонентов современных систем теплоснабжения неоднородна не только по характеру теплопотребления, но и по параметрам теплоносителя. Поэтому центральное регулирование отпуска теплоты дополняется групповым, местным и индивидуальным, т. е. осуществляется комбинированное регулирование. Комбинированное
регулирование, состоящее из нескольких ступеней, взаимно дополняющих друг друга, создает наиболее полное соответствие между отпуском тепло-ты и фактическим теплопотреблением.
По способу осуществления регулирование может быть авто-матическим и ручным.
Сущность методов регулирования вытекает из уравнения теплового баланса
где Q — количество теплоты, полученное прибором от теплоносителя и отданное нагреваемой среде, кВт/ч; Gc.в— расход теплоносителя — сете
вой воды, кг/ч; с — теплоемкость теплоносителя, кДж/кг°С; 1 , 2 — тем-пература теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С.
Регулирование тепловой нагрузки возможно несколькими методами: изменением температуры теплоносителя — качественный метод; измене-нием расхода теплоносителя — количественный метод; периодическим от-ключением систем — прерывистое регулирование; изменением поверхно-сти нагрева теплообменника. Сложность осуществления последнего мето-да ограничивает возможность его широкого применения.
Качественное регулирование осуществляется изменением тем-пературы при постоянном расходе теплоносителя. Качественный метод яв-ляется наиболее распространенным видом центрального регулирования водяных тепловых сетей.
Количественное регулирование отпуска теплоты производится изменением расхода теплоносителя при постоянной его температуре в подающем трубопроводе.
Качественно-количественное регулирование выполняется путем со-вместного изменения температуры и расхода теплоносителя.
Прерывистое регулирование достигается периодическим от-ключением систем, т. е. пропусками подачи теплоносителя, в связи с чем этот метод называется регулированием пропусками.
Центральные пропуски возможны лишь в тепловых сетях с однородным теплопотреблением, допускающим одновременные перерывы в пода-че теплоты. В современных системах теплоснабжения с разнородной тепловой нагрузкой регулирование пропусками используется для местного регулирования.
В паровых системах теплоснабжения качественное регулирование не-приемлемо ввиду того, что изменение температур в необходимом диапазоне требует большого изменения давления. Центральное регулирование паро-вых систем производится в основном количественным методом или путем пропусков. Однако периодическое отключение приводит к неравномерному прогреву отдельных приборов и к заполнению системы воздухом. Более эффективно местное или индивидуальное количественное регулирование.
Современные системы теплоснабжения характеризуются наличием разнородных потребителей, отличающихся как видом теплопотребления, так и параметрами теплоносителя. Наряду с отопительными установками значительное количество теплоты расходуется на горячее водоснабжение, возрастает вентиляционная нагрузка. При одновременной подаче теплоты по двухтрубным тепловым сетям для разнородных потребителей цен-тральное регулирование, выполняемое по преобладающей нагрузке, долж-но быть дополнено групповым и местным регулированием.
Температура сетевой воды в подающем трубопроводе закрытых систем не должна быть ниже 70 °С, так как при более низких температурах нагрев водопроводной воды в теплообменнике до 60-65 °С будет невозможен.
В результате такого ограничения график температур имеет вид лома-ной линии с точкой излома при минимально допустимой температуре воды (рис. 6.7). В открытых системах температура воды в подающей линии не
должна превышать 60 °С (τ1 = tг 60 °С). Температура наружного воздуха, соответствующая точке «излома» или «срезки» графика, обозначается tн .
При температурах наружного воздуха выше tн 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 расчетного расхода теп-лоты на отопление.
Рис. 6.7. График температур при комби-нированном регулировании отопительной на-грузки: 1 , 2.о — температуры сетевой воды в
подающем и обратном трубопроводах теплосе-ти; 1 , 2.о и 1 , 2.о — температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах теплосети при tн ро и при tн соответственно
| ро | |
| tн | tн |
Точка излома температурного графика делит отопительный период на два диапазона (рис. 6.7): 1 — в интервале наружных температур 
2 — в интервале температур 
. Граница между диапазонами находится графически в точке пересечения кривой 
с горизонтальной линией, соответствующей t = 70 °С.
График температур, приведенный на рис. 6.7, носит название отопительно-бытового.
Вопросы для самоконтроля
1. Поясните устройство водяных и паровых систем теплоснабжения, их плюсы и минусы.
2. Какие существуют схемы подключения абонентов к водяным сис-темам теплоснабжения? Начертите их и объясните принцип работы.
3. Какие существуют тепловые нагрузки?
4. Каким образом может осуществлятся регулирование нагрузок в системах теплоснабжения?
Дата добавления: 2016-06-15 ; просмотров: 14145 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
