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;

n – время, ч;

k – коэффициент теплопередачи, кВт/м² ×°С;

F – поверхность нагрева теплообменника, м²;

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 G_п – расход первичного (греющего) теплоносителя;

G_в – 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 t_н;

t₁,t_2,0 – 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(t_ср –t_i)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

Подающая магистраль -

Обратная магистраль –

Температура воды после смесительного устройства

ЛЕКЦИЯ №3

ВОПРОСЫ:

1. Присоединение потребителей отопления к тепловым сетям.

2. Открытые и закрытые системы.