Центральное регулирование по совмещенной нагрузке закрытых систем теплоснабжения

Наиболее распространенной схемой присоединения абонентов является двухступенчатая последовательная схема (см.рис.2.10). Когда регулятор температуры увеличивает расход воды через подогреватель П2, регулятор расхода снижает расход так, что на сопло элеватора поступает практически постоянный расход сетевой воды. Если расход воды становится равным, то регулятор расхода полностью закрывается, и весь расход воды идет через подогреватель П2.

При качественном регулировании расход воды на абонентском вводе поддерживается постоянным и равным=const

Температуры сетевой воды и должны быть рассчитаны с учетом нагрузки отопления и ГВС. Значения и рассчитываются по уравнениям (2.16) и (2.17); и - снижение температуры воды в подогревателях ГВС. Расход воды в прямом трубопроводе есть, в обратном трубопроводе -. Расход воды на вентиляцию рассчитывается как для отопительной нагрузки, но по температурам воды и. Для двух подогревателей const. Величины, и найдем с помощью уравнений баланса тепла для системы в целом и подогревателей 1 и 2.

Эксплуатация систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения должна обеспечить соблюдение нормативных температурно-влажностных параметров воздушной среды у потребителей, проектный воздухообмен в помещениях, бесперебойное горячее водоснабжение установленного качества.

Общие виды работ для них: промывка систем проводится после окончания отопительного периода, а также после монтажа, капитального ремонта, текущего ремонта с заменой труб (в открытых системах до ввода в эксплуатацию системы должны быть также подвергнуты дезинфекции).

Системы промываются водой в количествах, превышающих расчетный расход теплоносителя в 3-5 раз, ежегодно после отопительного периода, при этом достигается полное осветление воды. При проведении гидропневматической промывки расход водовоздушной смеси не должен превышать 3-5-кратного расчетного расхода теплоносителя. Для защиты от внутренней коррозии системы должны быть постоянно заполнены деаэрированной водой, химически очищенной водой или конденсатом.

Испытания на прочность и плотность оборудования систем проводятся ежегодно после окончания отопительного сезона для выявления дефектов, а также перед началом отопительного периода после окончания ремонта.

Испытания на прочность и плотность водяных систем проводится пробным давлением, но не ниже:

элеваторные узлы, водоподогреватели систем отопления, горячего водоснабжения - 1 МПа (10 кгс/см²);

систем отопления с чугунными отопительными приборами, стальными штампованными радиаторами - 0,6 МПа (6 кгс/см²), а систем панельного и конвекторного отопления - давлением 1 МПа (10 кгс/см²);

системы ГВС - давлением, равным рабочему в системе, плюс 0,5 МПа (5 кгс/см²), но не более 1 МПа (10 кгс/см²);

для калориферов систем отопления и вентиляции - в зависимости от рабочего давления, устанавливаемого техническими условиями завода-изготовителя.

Паровые системы теплопотребления испытываются пробным давлением, величину которого выбирает предприятие-изготовитель (проектная организация) в пределах между минимальными и максимальными значениями:

минимальная величина пробного давления при гидравлическом испытании должна составлять 1,25 рабочего давления, но не менее 0,2 МПа (2 кгс/см²);

максимальная величина пробного давления устанавливается расчетом на прочность по нормативной документации, согласованной с Госгортехнадзором России;

испытания на прочность и плотность узла управления и системы теплопотребления производится при положительных температурах наружного воздуха. При минусовых температурах они возможны лишь в исключительных случаях, температура внутри помещения должна быть при этом не ниже +5 °С.

Испытания на прочность и плотность систем проводятся раздельно, в следующем порядке:

система теплопотребления заполняется водой с температурой не выше 45 °С, полностью удаляется воздух через воздушники в верхних точках;

давление доводится до рабочего и поддерживается в течение времени, необходимого для тщательного осмотра всех сварных и фланцевых соединений, арматуры, оборудования и т.п., но не менее 10 мин;

давление доводится до пробного, если в течение 10 мин не выявляются какие-либо дефекты (для пластмассовых труб время подъема давления до пробного должно быть не менее 30 мин).

Текущий ремонт систем теплопотребления производится не реже 1 раза в год, как правило, в летний период, и заканчиваются не позднее, чем за 15 дней до начала отопительного сезона

Ремонт вентиляционных установок, связанных с технологическим процессом, производится, как правило, одновременно с ремонтом технологического оборудования.

В зимний период при отрицательных температурах наружного воздуха, в случае прекращения циркуляции воды в системах, для предотвращения замораживания системы полностью дренируются. Оно производится по письменному распоряжению технического руководителя в соответствии с эксплуатационной инструкцией, составленной применительно к местным условиям.

При эксплуатации систем отопления обеспечивается:

равномерный прогрев всех отопительных приборов;

залив верхних точек системы;

не превышение допустимого для отопительных приборов давления воды в системе;

поддержание расчетного коэффициента смешения на элеваторном узле или насосном смесительном устройстве;

полная конденсация пара, поступающего в нагревательные приборы, исключение его пролета;

возврат конденсата из системы.

Для достижения этих целей требуется выполнение (соблюдение) ряда эксплуатационных требований (условий):

давление в обратном трубопроводе для водяной системы теплопотребления устанавливается выше статического не менее чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см²), но не превышающим максимально допустимого давления для наименее прочного элемента системы;

в водяных системах теплопотребления при температуре теплоносителя выше 100 °С давление в верхних точках системы должно быть выше расчетного не менее чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см²) для предотвращения вскипания воды при расчетной температуре теплоносителя;

заполнение и подпитку независимых систем водяного отопления производить умягченной деаэрированной водой из тепловых сетей (скорость и порядок заполнения согласовывается с энергоснабжающей организацией);

максимальная температура поверхности отопительных приборов должна соответствовать назначению отапливаемого помещения и установленным санитарным нормам и правилам.

В процессе эксплуатации отопительных систем персоналу следует выполнять следующие виды работ:

осматривать элементы систем, скрытых от постоянного наблюдения (разводящих трубопроводов на чердаках, в подвалах и каналах), не реже 1 раза в месяц;

осматривать наиболее ответственные элементы системы (насосы, запорную арматуру, КИПиА) не реже 1 раза в неделю;

удалять периодически воздух из системы отопления согласно инструкции по эксплуатации;

очищать наружную поверхность нагревательных приборов от пыли и грязи не реже 1 раза в неделю;

промывать фильтры и грязевики. Сроки промывки грязевиков устанавливаются в зависимости от степени загрязнения, которая определяется по разности показаний манометров до и после грязевика.

Перед приемкой в эксплуатацию после монтажа, реконструкции, а также в процессе эксплуатации при ухудшении микроклимата, но не реже 1 раза в 2 года системы воздушного отопления и приточной вентиляции подвергаются испытаниям на эффективность работы установок и соответствие их паспортным и проектным данным.

В процессе испытаний определяются: производительность, полный и статический напор вентиляторов; частота вращения вентиляторов и электродвигателей; установленная мощность и фактическая нагрузка электродвигателей; распределение объемов воздуха и напоры по отдельным ответвлениям воздуховодов, а также в концевых точках всех участков; температура и относительная влажность приточного и удаляемого воздуха; производительность калориферов по теплоте; температура обратной сетевой воды после калориферов при расчетном расходе и температуре сетевой воды в подающем трубопроводе, соответствующей температурному графику; гидравлическое сопротивление калориферов при расчетном расходе теплоносителя; температура и влажность воздуха до и после увлажнительных камер; коэффициент улавливания пыли фильтров; наличие подсоса или утечки воздуха в отдельных элементах установки (воздуховодах, фланцах, камерах, фильтрах и т.п.).

Испытания производятся при расчетной нагрузке по воздуху при температурах теплоносителя, соответствующих наружной температуре.

В процессе эксплуатации агрегатов воздушного отопления, систем приточной вентиляции персоналу следует выполнять следующие виды работ:

осматривать оборудование систем, приборы автоматического регулирования, КИПиА, арматуру, конденсатоотводчики не реже 1 раза в неделю;

проверять исправность КИПиА, приборов автоматического регулирования по графику;

вести ежедневный контроль за температурой, давлением теплоносителя, воздуха до и после калорифера, температурой воздуха внутри помещений в контрольных точках с записью в оперативном журнале;

проверять исправность запорно-регулирующей арматуры, замену прокладок фланцевых соединений;

производить замену масла в масляном фильтре, очистку фильтрующего материала или его замену, при увеличении сопротивления до рекомендуемого в инструкции верхнего уровня;

производить очистку калорифера пневматическим способом (сжатым воздухом), а при слежавшейся пыли - гидропневматическим способом или продувкой паром (периодичность продувки должна быть определена в инструкции по эксплуатации). Очистка перед отопительным сезоном обязательна.

Очистка внутренних частей воздуховодов осуществляется не реже двух раз в год, если по условиям эксплуатации не требуется более частая их очистка.

Защитные сетки на жалюзи забора наружного воздуха перед вентиляторами очищаются от пыли не реже 1 раза в квартал.

При эксплуатации систем ГВС необходимо:

обеспечить качество горячей воды, подаваемой на хозяйственно-питьевые нужды, в соответствии с установленными требованиями государственного стандарта;

поддерживать температуру горячей воды в местах водоразбора для систем централизованного водоснабжения: не ниже 60 °С - в открытых системах теплоснабжения, не ниже 50 °С - в закрытых системах теплоснабжения, и не выше 75 °С - для обеих систем;

обеспечить расход горячей воды в соответствии с установленными нормами;

не допускать разбора сетевой воды из закрытых систем ЦТ.

В процессе эксплуатации систем ГВС персоналу вменяется:

следить за исправностью оборудования, трубопроводов, арматуры, КИПиА, устранять неисправности и утечки воды;

вести контроль за параметрами теплоносителя и его качеством в системе ГВС;

поддерживать в режиме эксплуатации давление в системе выше статического не менее чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см²), заполненность трубопроводов и водоподогревателей водой.

1. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

Тепловую нагрузку можно разделить на сезонную и круглогодичную. Изменение сезонной нагрузки зависит главным образом от климатических условий – температуры наружного воздуха, его влажности, скорости ветра, солнечной радиации и т.п. Основную роль играет изменение температуры наружного воздуха. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой. К сезонной нагрузке относят нагрузки отопления, вентиляции (зимние нагрузки), кондиционирования (летняя нагрузка). К круглогодичной нагрузке относятся нагрузка горячего водоснабжения (ГВС) и технологическая нагрузка. График технологической нагрузки зависит от характера производства. График нагрузки ГВС зависит от благоустройства зданий, состава населения, графика рабочего дня, режима работы коммунальных предприятий. Технологическая и нагрузка ГВС слабо зависят от времени года.

Сезонная нагрузка.

Цель отопления – поддержание температуры внутреннего воздуха в помещении на заданном уровне. Температура воздуха в помещении зависит от назначения помещения, а в промышленных зданиях от характера выполняемых работ. Значения температуры воздуха в помещениях принимаются согласно [1,2]. В частности,

- для жилых зданий - от 18 до 20 0С;

- для промышленных зданий - от 16 до 20 0С;

- для общественных зданий - от 14 до 25 0С.

Расчет отпуска тепла на отопление.

Для поддержания температуры воздуха в помещении постоянной необходимо обеспечить равенство теплопотерь и теплопритоков. Потери тепла обусловлены теплопередачей через ограждения, на которых перепад температур более 5 0С - Qт, а также инфильтрацией, Qинф - затрат тепла на нагрев воздуха, поступающего извне через неплотности ограждений.

,

- коэффициент инфильтрации.

В производственных помещениях тепло расходуется также на нагрев материалов и транспортных средств, поступающих извне - Qмт.

Приток тепла в помещения осуществляется через отопительные установки - Qо и от внутреннего тепловыделения - Qвт.

В общем случае баланс тепла можно записать в виде

.

Для жилых и общественных зданий:

Qмт = Qинф = Qвт = 0, тогда Qо = Qт.

Для производственных помещений:

Qо = Qт (1 + ) + Qмт - Qвт

в производственных помещениях может составлять 25...35 % от Qо

Здесь: b – постоянная инфильтрации, b =(35…40) 10-2;

g - ускорение свободного падения;

L - высота проема в который поступает воздух;

Тн - температура наружного воздуха, К;

Тв - температура воздуха в помещении, К;

W - скорость ветра, м/с.

Потери тепла теплопередачей рассчитываются по уравнению

, или

где:

n - поправка на температурную разность. Учитывается для пола 1-го этажа и потолка верхнего (n 1);

- коэффициент, учитывающий добавки на ориентацию относительно сторон света, этажность здания, скорость ветра, размещения помещения в здании. Приводится в СНиП.

где - поправка, учитывающая ориентацию по сторонам света.

Формулой (1.1) пользуются при проектировании систем отопления конкретного здания, то есть по результатам расчетов определяется количество отопительных приборов, устанавливаемых в помещениях.

При проектировании источников тепла потребность тепла на отопление может быть определена по укрупненным показателям.

Определение расхода тепла на отопление по объему здания.

где:

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

tно -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 tн tно

- при tн > tно

Определение расхода тепла на отопление по площади застройки

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

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

F = fуд z, где z- число жителей;

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

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

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 Qв = 0.

Для общественных и промышленных зданий:

Qв = C’ Vв (tв - tн) m,

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

Vв - объем вентилируемого помещения по внутреннему замеру;

m - кратность обмена воздуха в помещении.

При расчете по укрупненным показателям отпуск тепла определяют при известном

объеме здания.

Qв = qв V (tв - tн).

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 - tнв - 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.

А

Qв

Б

+

+8 tнв tно tн, 0С

Рис.1.2. График отпуска тепла на вентиляцию

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

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); tг, tх – температура горячей и холодной воды; nc – расчетная длительность подачи воды на ГВС, сек./сут. или час./сут. Зимой принимают tх =5 0C, летом – tх =15 0C. Величина а дается для tг = 60 0C. При других значениях tх

.

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. nc =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.

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.

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.

Двухступенчатая последовательная схема присоединения системы ГВС

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 - ni-1 часов;

+5...+10 0С - ni часов.

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. aс = - 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.

Интегральный график тепловой нагрузки

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.