Потребление тепловой энергии

Приемникам и потребителям тепловой энергии можно дать определения, аналогичные п.3.1. Различие лишь в том, что большинство приемников тепловой энергии не преобразует ее в другие виды, а использует непосредственно.

Потребители тепловой энергии разделяются на теплофикацион­ные (отопление, горячая вода) и технологические (установки суш­ки, охлаждения, выпарки, ректификации и др.).

Технологические потребители тепловой энергии изучаются специалистами-теплотехниками и в данном курсе не рассматриваются.

Теплофикационные приемники широко известны: отопительные радиаторы, батареи - чугунные и стальные, ребристые трубы, кон­векторы. Некоторые технические параметры этих приборов приве­дены в табл.3.1.

Системы и схемы распределения и подачи тепла многообразны: естественные и искусственные циркуляционные; с зависимым и независимым присоединением; с верхним и нижним водоразбором; однотрубные и двухтрубные и т.д. Рассмотрим наиболее распространенные из них (рис.3.3). Система отопления с зависимым присое­динением используется в зданиях высотой до 12 этажей. Вода из сети от теплового пункта 1 по подающему трубопроводу Т1 посту­пает непосредственно потребителю. Тепловой пункт - важное звено в системе централизованного теплоснабжения, связывающее источ­ник тепла (ТЭЦ, котельную) через тепловую сеть с потребителями и представляющее собой узел присоединения потребителей тепло­вой энергии к тепловой сети. Основное назначение теплового пун­кта - подготовка теплоносителя определенной температура и дав­ления, регулирование их, поддержание постоянного расхода, учет потребления теплоты. Из трубопровода Т1 теплоноситель поступает в подающую магистраль 3 здания через элеватор 2, который явля­ется смесителем поступающей и уходящей воды для обеспечения оптимальной температуры. Из магистрали 3 теплоноситель подает­ся в отопительные приборы 6. Кран 5 служит для удаления ("стравливания") воздуха из системы. Отработавший теплоноситель через обратную магистраль 4 возвращается в обратный теплопровод Т2. Эта

схема проста, экономична, но в ней возможно прекращение циркуляции и

замерзание воды при аварийном отключении трубо­проводов Т1 или Т2.

В системе отопления с независимым присоединением сетевой теплоноситель в теплообменнике 7 нагревает вторичный теплоно­ситель, который насосом 8 подается в отопительные приборы. Сис­тема имеет расширительный бак 9 для компенсации температурных изменений объема вторичного теплоносителя. Гидросистема здания изолирована от теплосетей, это сложнее, дороже, чем при зависи­мом присоединении, но для зданий выше 12 этажей в настоящее время является лучшим вариантом.

Система горячего водоснабжении с независимым присоединени­ем имеет водонагреватель 11, в котором холодная вода водопрово­да 10 нагревается до необходимой температуры, а затем подается в краны.

Системы теплофикации не исчерпываются рассмотренными выше. Существуют системы воздушного отопления, включая тепловые завесы, системы панельно-лучистого отопления и другие.

Рис.3.2. Способы установки отопительных приборов.

Рис.3.3 Схемы распределения и подачи тепла:

а, б- системы отопления с зависимым и независимым присоединением

в- система горячего водоснабжения с независимым присоединением

Расчет теплофикационной системы может быть проведен следую­щим образом.

Пример расчета. Определить число двухрядных стальных радиа­торов типа 2РСВ1-4, необходимых для отопления жилого помещения при следующих условиях: площадь помещения F_п =96 м², помещение угловое на третьем этаже девятиэтажного дома 1990 года пост­ройки, расчетная температура наружного воздуха минус 25°С.

Решение. Основные расчётные формулы:

(3.1)

(3.2)

, м² (3.3)

, Вт (3.4)

, Вт/м² (3.5)

где N_р -число секций чугунных по (3.1) или стальных по (3.2) радиаторов или конвекторов с кожухом; F_р, F_п, f₁ -площадь поверхности соответственно отопительного прибора, отапливаемого помещения и поверхности нагрева одной секции, м²; q₀ -удельная плотность отапливающего теплового потока, Вт/м² (принимается по таблице 4 приложения); q_пр, q_ном -расчетная и номинальная плотность теплового потока отопительного прибора, Вт/м² (принимается по таблице 3.1); G_пр -расход теплоносителя через прибор отопления, кг/с (принимается по таблице 3.1); _Δ t_ср -температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры воздуха помещения, ⁰С; Q_п, Q_т -теплопотребность помещения и теплоотдача стояков и подводок, к которым подключен отопительный прибор, Вт; α, β, n, p, c - вспомогательные коэффициенты (принимаются по таблице 3.1, таблицам 5, 6 приложения, рис.3.2).

Для стальных радиаторов, рассматриваемых в примере расчета, число секций определяется по (3.2). Предварительно по указанным выше таблицам и выражениям (3.3…3.5) находим:

α =1,5; F_п =96 м²; q₀ =81 Вт/м²; q_ном =712 Вт/м²;

_Δ t_ср =35 ⁰С- принято при расчете, т.к. соответствует среднему значению данной величины для водяных систем отопления;

n =0,25; G_пр =0,2 кг/с; p =0,04; c =0,97; β₁ =1,07; β₂ =1,1; f₁ =2,88 м²;

Q_т =0 – принято при расчете, т.к. предполагается, что Q_т << Q_п;

, Вт

, Вт

, м²

Таким образом, принимается 19 секций типа 2РСВ1-4, которые устанавливаются у оконных проемов.

Контрольное задание. Для помещения, в котором Вы проживаете или работаете, определить число радиаторов, необходимых для отопления. Тип отопительного прибора принять по таблице 3.1 в со­ответствии с последней цифрой номера зачетной книжки. Температуру наружного воздуха принять по средней температуре наибо­лее холодного зимнего месяца. Значения _Δ t_ср и Q_т могут быть приняты такими же, как в приведенном примере расчета или оп­ределены более точно в соответствии с реальными условиями помещения, для которого производится расчет.