Порядок проведения работы

Основные понятия

Тепловая нагрузка абонентов не постоянна. Она изменяется в зависимости от метеорологических условий (температуры наружного воздуха, ветра, инсоляции), режимов работы теплопотребляющего оборудования, состояния воздушной среды в промышленных и жилых зданиях, характера разбора воды для горячего водоснабжения. В связи с этим необходимо искусственное изменение параметров и расхода теплоносителя в соответствии с фактической потребностью абонентов.

Совокупность мероприятий по изменению теплоотдачи приборов в соответствии с изменением потребности в тепле нагреваемых ими сред называется регулированием отпуска тепла. От правильной организации и надлежащего осуществления регулирования во многом зависят качество и экономичность теплоснабжения.

В зависимости от места осуществления регулирования различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование.

Центральное регулирование производится на ТЭЦ или в котельной по преобладающей нагрузке, характерной для большинства абонентов. Такой нагрузкой может быть как один вид нагрузки, например отопление, так и два разных вида при определенном их количественном соотношении, например отопление и горячее водоснабжение при заданном отношении расчетных значений этих нагрузок. На ряде технологических предприятий преобладающим является технологическое теплопотребление.

Групповое регулирование производится в центральных тепловых пунктах (ЦТП) для группы однородных потребителей. В ЦТП поддерживаются требуемые 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 отопительных приборов, и дополняет другие виды регулирования.

При индивидуальном регулировании, воздействуя на любой из параметров теплоносителя или на их комплекс, можно точно удовлетворить требования потребителя к количеству и качеству теплоты. Однако это потребует установки сложной дорогостоящей регулирующей аппаратуры на каждом аппарате.

При централизованном методе регулирования изменение температуры и расхода теплоносителя на выходе из источника теплоты приводит к соответствующим изменениям разности средних температур греющего теплоносителя и нагреваемой им среды, а также коэффициента теплопередачи в каждом присоединенном к системе теплоснабжения теплообменном аппарате. Это позволяет существенно сокращать затраты на авторегуляторы, но обеспечивает необходимую потребность в теплоте только одного вида потребителей, использующих одинаковые типы теплообменников. Для потребителей других видов или с другими типами теплообменников количество поступающей теплоты будет отличаться от потребности в ней. Чем крупнее централизованное регулирование, тем в меньшей степени оно способно удовлетворить некоторые частные требования, предъявляемые к теплоотдаче более мелких групп приборов, входящих в общую группу.

Тепловая нагрузка многочисленных абонентов современных систем теплоснабжения неоднородна как по характеру теплопотребления, так и по параметрам теплоносителя. Поэтому центральное регулирование отпуска тепла 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 тепла и фактическим теплопотреблением.

Основное количество теплоты в абонентских системах расходуется для нагревательных целей, поэтому тепловая нагрузка зависит в первую очередь от режима теплоотдачи нагревательных приборов. Нагревательные приборы абонентских установок весьма разнообразны по своему характеру, конструкции и техническому оформлению. Здесь отопительные приборы, отдающие теплоту воздуху излучением и свободной конвекцией; вентиляционные калориферы, нагревающие воздух, движущийся с большой скоростью вдоль поверхности нагрева; различные технологические аппараты, в которых пар или вода нагревают вторичный агент. Несмотря на все многообразие, теплоотдача всех нагревательных приборов может быть описана общим уравнением

,

(4.1)

где Q – количество полезной теплоты, которое отпускается через поверхность нагрева разнообразных нагревательных приборов, Дж;       K – коэффициент теплопередачи через поверхность нагрева нагревательного прибора, Вт/(м²·К); F – площадь поверхности теплообмена нагревательного прибора, м²; Δ t – средняя разность температур проходящего через нагревательный прибор греющего теплоносителя и нагреваемой им среды, К; n – время работы нагревательного прибора за рассматриваемый период.

Средняя разность температур может быть представлена в первом приближении как разность между среднеарифметическими температурами греющей и нагреваемой среды, К

,

(4.2)

где τ₁, τ₂ – температуры греющего теплоносителя на входе в нагревательный прибор и на выходе из него, °C; t ₁, t ₂ – температуры нагреваемой среды на входе в нагревательный прибор и на выходе из него, °C.

Температура греющего теплоносителя на выходе из нагревательного прибора может быть определена из уравнения теплового баланса, °C

,

(4.3)

где W _г – эквивалент расхода греющего теплоносителя, кДж/(К·с).

Эквивалент расхода воды представляет собой произведение массового расхода теплоносителя на его удельную теплоемкость, кДж/(К·с)

.

(4.4)

Из совместного решения уравнений (4.1)–(4.3) следует, что количество полезной теплоты, отпускаемое через поверхность нагрева нагревательного прибора, может быть определено по формуле, Дж

.

(4.5)

Как видно из (4.5), тепловая нагрузка принципиально может регулироваться путем изменения пяти параметров: коэффициента теплопередачи нагревательных приборов K, площади включенной поверхности нагрева F, температуры греющего теплоносителя на входе в прибор τ₁, расхода греющего теплоносителя W _г, длительности работы n. Практически тепловую нагрузку можно центрально регулировать только путем изменения температуры τ₁ и расхода W _г. При этом надо иметь в виду, что возможный диапазон изменения τ₁ и W _г в реальных условиях ограничен рядом обстоятельств. При разнородной тепловой нагрузке нижним пределом τ₁ является температура, требуемая для горячего водоснабжения (обычно 60 °C). Верхний предел τ₁ определяется допустимым давлением в подающей линии тепловой сети из условия невскипания воды. Верхний предел W _г определяется располагаемым напором в ЦТП или на абонентском вводе и гидравлическим сопротивлением абонентских установок. Параметрами K, F и n можно пользоваться для изменения расхода теплоты, как правило, только при местном регулировании.

Если теплоносителем является пар, то, поскольку W _г = W _п = ∞, а τ₁ = = τ₂ = τ, уравнение (4.5) имеет вид

,

(4.6)

где τ – температура конденсации пара, °C.

Основной метод регулирования тепловой нагрузки нагревательных приборов при использовании пара заключается в изменении температуры конденсации путем дросселирования или же в изменении времени работы прибора n, т.е. работа пропусками. Оба метода регулирования являются местными.

При использовании воды в зависимости от способа воздействия на среднюю разность температур и коэффициент теплопередачи принципиально возможно использовать три метода центрального регулирования: качественный, количественный и количественно-качественный.

При качественном методе, сохраняя постоянство расходов воды для систем отопления, изменяют ее температуру на входе в тепловую сеть.

При количественном методе, сохраняя постоянство температуры теплоносителя на входе в тепловую сеть, изменяют его расход.

При количественно-качественном методе на входе в тепловую сеть изменяют и температуру, и расход теплоносителя.

Для жилых районов и предприятий, получающих теплоту из двухтрубных водяных тепловых сетей, используется только качественный метод централизованного регулирования отопительной нагрузки. Количественный или количественно-качественный методы применяют для корректировочной регулировки различных видов нагрузки в центральных тепловых пунктах, на абонентских вводах и в теплообменных аппаратах.

 

 

Порядок проведения работы

 

Контрольные вопросы

1. С какой целью осуществляется регулирование тепловой нагрузки?

2. Какие существуют методы регулирования в зависимости от места его осуществления?

3. За счет изменения каких параметров можно осуществлять регулирование тепловой нагрузки нагревательного прибора?

4. Укажите основные методы регулирования тепловой нагрузки нагревательных приборов при использовании пара?

5. Что представляет собой качественный метод регулирования тепловой нагрузки?

6. Что представляет собой количественный метод регулирования тепловой нагрузки?

7. Что представляет собой количественно-качественный метод регулирования тепловой нагрузки?

8. В каких случаях используется тот или иной метод централизованного регулирования тепловой нагрузки водяной системы теплоснабжения?