Центральное регулирование закрытых систем по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения

Наличие нагрузки горячего водоснабжения увеличивает расход сетевой воды, что приводит к увеличению диаметров труб, а следовательно, и стоимости тепловой сети. Значительное сокращение расчетных расходов воды достигается при центральном качественном регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. При этом методе регулирования в системе поддерживается постоянный расход сетевой воды, равный расчетному расходу на отопление G¢_o. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающем трубопроводе должна быть выше, чем требуется по отопительному графику.

Центральное качественное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения принимается при суммарном среднечасовом расходе теплоты на горячее водоснабжение более 15% от суммарного максимального часового расхода на отопление, Q_ср.гвс/Q¢_o >15. Присоединение подогревателей горячего водоснабжения не менее чем у 75% абонентов должно быть выполнено по двухступенчатой последовательной схеме (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Присоединение подогревателей горячего водоснабжения по двухступенчатой последовательной схеме: I – подогреватель нижней ступени; II – подогреватель верхней ступени

Сетевая вода перед поступлением в систему отопления проходит через подогреватель верхней ступени, где температура ее снижается от t₁ до t_1,о. Расход воды на горячее водоснабжение изменяется регулятором температуры РТ. Обратная вода после системы отопления поступает в подогреватель нижней ступени, где остывает от t_2,одо t₂. Постоянный расход сетевой воды на вводе поддерживается регулятором PP. Последовательное включение подогревателя верхней ступени дает возможность использовать в качестве теплового аккумулятора строительные конструкции здания. В часы максимального водопотребления снижается температура воды, поступающей в систему отопления, что приводит к уменьшению отдачи теплоты. Этот небаланс компенсируется в часы минимального водопотребления, когда в систему отопления поступает вода с температурой более высокой, чем требуется по отопительному графику. Суточный баланс теплоты на отопление обеспечивается при расчете температурного графика по «балансовой» нагрузке горячего водоснабжения , несколько превышающей среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение

, (4.32)

где c^б – балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность суточного графика горячего водоснабжения, обычно c^б=1,2.

Задачей расчета является определение перепадов температур сетевой воды в подогревателе верхней ступени d₁=t₁ –t_1,о и нижней ступени d₂=t_2,о –t₂.

При постоянном расходе сетевой воды и при «балансовой» нагрузке горячего водоснабжения суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени d – величина постоянная:

, (4.33)

где dt¢_о – расчетная разность температур сетевой воды по отопительному графику.

Перепады температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени определяют для каждого диапазона отдельно.

Диапазон I. Предварительно определяют температуру водопроводной воды на выходе из подогревателя нижней ступени I при температуре наружного воздуха и , задавшись величиной недогрева D = 5¸10 °С:

. (4.34)

Перепад температур сетевой воды в подогревателе нижней ступени находят из уравнения

, (4.35)

откуда

. (4.36)

При известном суммарном перепаде температур d значение определяют из выражения

. (4.37)

Диапазон II. Перепад температур сетевой воды в подогревателе нижней ступени находят по формуле

. (4.38)

По найденным значениям d₁ и d₂ и известным температурам воды отопительно-бытового графика (t_1,о, t_2,о) находят температуры в подающем и обратном трубопроводах при регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения:

, (4.39)

. (4.40)

Графики температур, построенные с помощью равенств (4.39), (4.40), называют повышенными (рис. 4.9).

По мере понижения температуры наружного воздуха и роста температуры воды после отопления соответственно возрастает нагрузка подогревателя нижней ступени и увеличивается значение d₂. Перепад температур сетевой воды в подогревателе верхней ступени пропорционально уменьшается.

Рис. 4.9. График температур при центральном регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения в закрытой системе теплоснабжения («повышенный» температурный график): t1,о, t2,о – отопительно-бытовой график регулирования; t1, t2 – повышенный график

При независимом присоединении отопительных установок (рис. 4.10) для расчета повышенного графика необходимо предварительно определить по формулам (4.24) и (4.25) температуры сетевой воды перед подогревателем t_1,т и после него t_2,т. Расчет перепадов температур в ступенях I и II подогревателя горячего водоснабжения производится по формулам (4.32) – (4.40), при этом принимают вместо t_1,о и t_2,о соответственно t_1,т и t_2,т.

Расчет графиков центрального регулирования производят по режиму теплопотребления «типового» абонента, для которого отношение средней часовой нагрузки горячего водоснабжения к расчетной отопительной такое же, как в целом по району. Для абонентов, режим теплопотребления которых отличается от типового, предусматривается групповое или местное регулирование.

Рис. 4.10. Независимая схема присоединения отопительной системы при двухступенчатом последовательном присоединении подогревателей горячего водоснабжения: ПО – подогреватель отопления: ЦН – циркуляционный насос: РО – регулятор отопления; ДТ – датчик температуры воздуха в помещении

При разнородной тепловой нагрузке абонентов целесообразно сочетание центрального качественного регулирования по совмещенной нагрузке с местным количественным регулированием. Это становится возможным при замене регуляторов расхода РР регуляторами отопления РО, осуществляющими местное регулирование отопительных систем по импульсу от температуры воздуха в отапливаемом помещении (рис. 4.10) или от устройства, моделирующего внутренний тепловой режим помещения.