CC BY
91
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: строительство
Теплоснабжение, вентиляция
DOI.org/10.5281/zenodo.896992 УДК 697.34
В.П. Черненков, И.Д. Лихачев, М.С. Барышев, М.Б. Рахматулина
ЧЕРНЕНКОВ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ - к.т.н., профессор кафедры, e-mail: [email protected] ЛИХАЧЕВ ИЛЬЯ Дмитриевич - ассистент кафедры, e-mail: [email protected] БАРЫШЕВ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ - лаборант кафедры, e-mail: [email protected] РАХМАТУЛИНА МАРИЯ БОРИСОВНА - студент, e-mail: [email protected] Кафедра инженерных систем зданий и сооружений Инженерной школы Дальневосточный федеральный университет Суханова ул., 8, Владивосток, 690091
Расчет графиков регулирования тепловой нагрузки в независимых автоматизированных системах теплоснабжения
Аннотация: В данной статье рассмотрен способ расчета графиков регулирования тепловой на -грузки в автоматизированных системах централизованного теплоснабжения при подключении потребителей по независимой схеме. Представлен способ расчета расхода теплоносителя и его температуры в обратном трубопроводе при количественном регулировании в контуре от теплоисточника и качественном регулировании отопительных систем. Способ расчета графиков регулирования в автоматизированных системах централизованного теплоснабжения при подключе -нии потребителей по независимой схеме позволяет обеспечить переход систем централизованного теплоснабжения на более экономичный метод центрального количественного регулирования. Ключевые слова: качественное регулирование, количественное регулирования, нагрузка, теплоснабжение, независимая схема, тепловые сети.
Введение
Подавляющее большинство систем теплоснабжения в России являются централизованными. В связи с изменением в 2012 году технологических требований СП 60.13330 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» при централизованном теплоснабжении рекомендуется присоединять системы теплопотребления жилых и общественных зданий по независимой схеме, с использованием автоматики погодного регулирования [2].
Тепловая нагрузка потребителей непостоянна, так как зависит от различных факторов: режима расхода воды на горячее водоснабжение, режима работы технологического оборудования, наружной температуры воздуха и др. Поэтому для поддержания требуемого теплового режима тепловую нагрузку необходимо регулировать. Различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование осуществляется на теплоисточнике, групповое - в центральных тепловых пунктах, местное - в индивидуальных тепловых пунктах, индивидуальное - непосредственно в системах теплопотребления. Для поддержания нужных параметров теплоносителя при его транспортировке и экономичной эксплуатации теплогенерирую-щих станций осуществляется определенная система регулирования.
В зависимости от метода воздействия на изменение тепловой нагрузки различают три вида регулирования водяных сетей: качественное, количественное, качественно-количественное [1].
© Черненков В.П., Лихачев И.Д., Барышев М.С., Рахматулина М.Б., 2017 О статье: поступила: 05.05.2017; финансирование: бюджет ДВФУ.
Теплообменное оборудование абонентских установок состоит из различных аппаратов: отопительных, вентиляционных конвективных приборов, водяных подогревателей и др.
Расчет регулирования тепловой нагрузки в системах централизованного теплоснабжения -одна из сложных задач в решении проблемы регулирования параметров теплоносителя. Решение этой задачи облегчает использование тепловых характеристик теплообменного оборудования, т.е. зависимостей, описывающих работу этого оборудования в нерасчетных условиях.
Цель настоящей статьи - разработка метода регулирования, отвечающего новым технологическим требованиям и оптимизирующего связь расходов теплоносителя для обеспечения нужных параметров у потребителя и затрат на его транспортировку у источника теплоснабжения.
Способ расчета графиков
Рассмотрим систему централизованного теплоснабжения, в которой подключение потребителей осуществляется по независимой схеме в соответствии с рекомендациями [2]. Целесообразно применить количественный метод центрального регулирования тепловой нагрузки, но при этом необходимо учесть, что в контуре потребителей регулирование будет качественным и осуществляться автоматикой, установленной в тепловом пункте.
Специфика количественного регулирования заключается в изменении расхода сетевой воды с помощью частотных регуляторов мощности насоса, в зависимости от температуры наружного воздуха при постоянной температуре теплоносителя в системе от теплоисточника. Качественное регулирование, в свою очередь, заключается в изменении температуры теплоносителя, но с постоянным расходом в подающем трубопроводе, в зависимости от наружной температуры воздуха [2].
На рис. 1 показана схема теплоснабжения с независимым подключением отопительных систем в тепловом пункте. Теплоноситель от теплоисточника поступает в тепловой пункт с параметрами по графику количественного регулирования, учитывающему выполнение графиков качественного регулирования систем теплопотребления. В системе теплопотребления циркуляционный насос (1) работает с постоянным расходом. Подогреватель отопления (2) обеспечивает передачу теплоты из контура теплоисточника в контур системы теплопотребления. Контроллер (3) выполняет автоматическое изменение параметров теплоносителя в системе теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха. Регулирующий клапан расхода с электроприводом (4) устанавливается на подающем трубопроводе перед подогревателем в контуре теплоисточника.
Рис. 1. Схема теплоснабжения: т01 - температура в подающем трубопроводе системы теплопотребления; т02 - температура в обратном трубопроводе системы теплопотребления. т 1Т - постоянная температура в подающем трубопроводе системы теплоснабжения при количественном регулировании; т2Т - температура в обратном трубопроводе
при количественном регулировании.
3
Расчет параметров теплоносителя при нерасчетных условиях работы подогревателя (2) производится по зависимости, предложенной Е.Я. Соколовым [2]:
Q0 = етШт , (1)
где ет - безразмерная удельная тепловая производительность теплообменного аппарата; V = т1т - то2 - максимальная разность температур, °С; WT - эквивалент расхода сетевой воды, Дж/(с К).
Величина £ представляет собой тепловую производительность подогревателя, отнесенную к единице наименьшего расхода из теплообменивающихся сред и 1 °С максимальной разности температур.
По предложенному уравнению Е.Я. Соколова, тепловая характеристика теплообменных аппаратов после приведения к безразмерному виду примет следующее значение:
= шт , 1 , (2)
где а, Ь - постоянные коэффициенты, зависящие от схемы движения теплоносителей в теплообменнике; Ф - параметр подогревателя для пластинчатых теплообменников Ф = Фу^, Фу=1 (1/м). Значение параметра Ф теплообменников зависит от поверхности нагрева, чистоты этой поверхности и конструктивных особенностей.
В системе теплопотребления применяется качественное регулирование, температура воды в обратном трубопроводе системы отопления определяется по формуле [3]:
То2 = 1в + Д^ёо0 8 - 0,5в'$о, (3)
где 6'=то2-то1 - расчетный перепад температур в отопительной системе, °С; tв - внутренняя температура помещения, °С; (2 - относительный расход теплоты в системе отопления; Д£р - расчетный температурный напор в отопительном приборе, °С. Тогда уравнение (1) примет вид:
Qo = ет[т1т - гв + - 0.5в'^0]ШТ, (4)
разделим левую и правую части уравнения на Q' (максимальный расход тепла на отопительную нагрузку), тогда:
$0 = ет[т1т - 1В + Мт^О 8 - 0.5в(5)
У о
где Q =Ш т8т , тогда эквивалент относительного расхода примет вид:
УРТ =--— (6)
' £Т[Т1Т^в+Мт(2°.8-0.5в'1о] ■ ^ '
Таким образом, температура в обратном трубопроводе системы теплоснабжения определяется по формуле:
= (7)
отсюда:
*2Т = Чт - Еткв + - 0.5в$о1 (8)
Для расчета графиков центрального количественного регулирования в автоматизированных системах централизованного теплоснабжения при подключении потребителей по независимой схеме следует использовать зависимости (6) и (8).
Практическое применение
В 2015 году мы провели обследование ряда индивидуальных тепловых пунктов ДВФУ, подключенных к источнику централизованного теплоснабжения. По выведенным зависимостям (6) и (8) сделан расчет существующей системы теплоснабжения. Заложенные в проектной доку-
ментации параметры теплоносителя соответствуют нормативной документации. В момент экспериментального обследования наружная температура воздуха была выше расчетной, что требует приведенный выше способ расчета. Полученные нами расчетные параметры совпадали с практическими данными, что подтверждает справедливость предложенного способа.
На графике (рис. 2) приведен пример количественного регулирования отопительной нагрузки с расчетными параметрами теплоносителя 110/75 °С в первом контуре.
Рис. 2. График регулирования: - температура в подающем трубопроводе первого контура; ъ2 - температура в обратном трубопроводе первого контура; ^ - температура в подающем
трубопроводе второго контура; 12 - температура в обратном трубопроводе второго контура;
13 - температура горячего водоснабжения.
График учитывает работу отопительно-вентиляционных систем по качественному режиму регулирования, с расчетными параметрами теплоносителя во втором контуре 95/70 °С.
Заключение
Согласно полученным зависимостям, для расчета регулирования в автоматизированных системах централизованного теплоснабжения при подключении потребителей по независимой схеме регулирование следует осуществлять центральное количественное и местное качественное.
Снижение суммарного расхода теплоносителя в тепловых сетях достигается частотным регулированием сетевых насосов в контуре теплоисточника. Вследствие изменения расхода теплоносителя снижается его расход в отопительный период времени и при этом уменьшаются затраты электроэнергии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Изд. дом МЭИ, 2009. 472 с.
2. СП.60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование / СантехНИИпроект, НИЦ «Строительство», МНИИЕЭП. М., 2012. 62 с.
3. Шарапов В.И., Ротов П.В. Регулирование нагрузки систем теплоснабжения. М.: Новости теплоснабжения, 2007. 164 с.
THIS ARTICLE IN ENGLISH SEE NEXT PAGE
construction
Heat Supply and Ventilation
D0l.org/10.5281/zenodo.896992
Chernenkov V., Likhachev I., Baryshev M., Rakhmatulina M.
VLADIMIR CHERNENKOV, Candidate of Engineering Sciences, Professor, e-mail: [email protected]
ILIA LIKHACHEV, Assistant of the Department, e-mail: [email protected] MIKHAIL BARYSHEV, Laboratory Assistant, e-mail: [email protected] MARIIA RAKHMATULINA - Student, e-mail: [email protected] Far Eastern Federal University 8 Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690091
The method of calculating diverse heat load by connecting heat-exchange equipment
Abstract: The paper presents the method of calculating the diverse heat loads in centralised heat-supply systems when heat-exchange equipment is connected. The hydraulic control mode calculation has been carried out purposely for this paper. Due to the absence of simplified calculations of diverse heat loads in the centralised heat-supply systems, here presented is the method of calculating the temperature of a heat-carrying agent in return pipeline with quantity regulation in circular from the heat source and quality regulation in the heat-supply system. The method makes it possible to simplify the calculations of heat-transfer agent parameters in heat-supply systems with the heat-exchange equipment connection. Key words: quality regulation, quantity regulation, load, heat supply, diverse loads.
REFERENCES
1. Sokolov E.Y. Installation of heating system and heating systems. M., Publishing House MEI. 2009.
2. SR.60.13330.2012. Heating, ventilation and conditioning. M., SantekhNIIproject, 2012.
3. Sharapov V.I., Rotov P.V. Heating systems load regulation. M., Heat Supply Systems News, 2007. 164 p.
