Круглогодовые тепловые нагрузки

Тепловое потребление для целей горячего водоснабжения в течение года изменяется сравнительно мало, но отличается большой неравномерностью по часам суток. Летом расход теплоты в системах горячего водоснабжения жилых зданий по сравнению с зимой уменьшается на 30-35%. Это объясняется тем, что в летнее время температура воды в холодном водопроводе на 10-12 °С выше, чем в зимний период. Кроме того, значительная часть городского населения летом в субботние и воскресные дни выезжает в загородные зоны, т. е. в те дни, когда в жилом секторе зимой наблюдаются максимальные разборы горячей воды.

На рис. 1.2 приведен ориентировочный график расхода теплоты на горячее водоснабжение жилого района, из которого следует, что тепловые нагрузки на горячее водоснабжение имеют не только резкие колебания в пределах суток, но и в течение недели. В жилых домах, оборудованных ваннами, максимальные расходы теплоты зимой наблюдаются в предвыходные и предпраздничные дни.

В промышленности технологические аппараты нередко потребляют теплоту в больших количествах и весьма разнообразно по времени. Это, например, различные сушильные и пропарочные камеры, варочные котлы, гальванические ванны.

Рис. 1.2. Примерный суточный график расхода теплоты на горячее водоснабжение для жилого района

Удельные нормы технологического потребления теплоты относят к единице продукции; они непрерывно изменяются в связи с постоянным совершенствованием технологических процессов. Поэтому расходы теплоты на производственные нужды следует определять по материалам технологических проектов или ведомственным нормам проектирования.

Большое разнообразие тепловых нагрузок различных промышленных предприятий, жилых и общественных зданий, несовпадение по времени их максимумов приводит к необходимости построения графиков теплового потребления как для отдельных зданий, так и для района теплоснабжения в целом. Графики теплового потребления характеризуют изменение тепловых нагрузок по времени. На рис. 1.3 представлен график изменения тепловой нагрузки Q от времени n за некоторый период n_o. Площадь oabcd, ограниченная линией изменения тепловой нагрузки и осями координат, представляет собой расход теплоты за весь период времени n_o:

. (1.10)

Если данную площадь заменить равновеликой площадью прямоугольника с основанием n_o, то высота прямоугольника (ордината Q_cp) будет соответствовать средней тепловой нагрузке в течение n_o:

. (1.11)

Замена площади oabcd равновеликим прямоугольником с высотой, равной Q^макс, позволит определить число часов n_m использования максимума тепловой нагрузки

. (1.12)

Числом часов использования максимума нагрузки называется такое время, в течение которого суммарное количество тепловой энергии будет израсходовано при максимальной нагрузке.

Отношение Q^макс/Q_ср=k_ч – коэффициент часовой неравномерности расхода теплоты за период времени n_o. При этом k_ч= n_o/n_m.

Параметры n_m и k_ч характеризуют неравномерность потребления теплоты за некоторый период времени n_o, определяются для отдельных зданий и населенных пунктов на основании практического опыта и позволяют производить расчеты, не прибегая к построению графиков. Например, максимальную тепловую нагрузку на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяют по формуле

, (1.13)

где k_ч – коэффициент часовой неравномерности расхода теплоты в течение суток, k_ч =2¸2,4.

Среднюю за отопительный период тепловую нагрузку на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяют по формулам

, (1.14)

или

, (1.15)

где с – удельная теплоемкость воды, кДж/кг×°С; m – количество жителей в районе; g – норма расхода горячей воды для жилых зданий на 1 жителя, л/сут; b – норма расхода воды для общественных зданий района, b = 20 л/чел×сут; t_г, t_х – температуры горячей и холодной водопроводной воды, °С; r – плотность воды, кг/м³; q_г – укрупненный показатель среднечасовой тепловой нагрузки на горячее водоснабжение, приходящийся на 1 человека, Вт/чел.

Нормы расхода воды зависят от благоустроенности жилых домов, гостиниц и приводятся в соответствующих указаниях на проектирование ГВС. Для отдельных жилых домов, общежитий, гостиниц и больниц расчетные тепловые нагрузки на ГВС можно определять по формуле (1.14), принимая b = 0.

В летнее время тепловые нагрузки на горячее водоснабжение определяют по формуле

, (1.16)

где t_х.л=15 °С – температура водопроводной воды в летний период времени, °С; t_х.з=5 °С – температура водопроводной воды в зимний период времени, °С; b₁ – коэффициент, учитывающий снижение расхода горячей воды летом по сравнению с зимой, принимается равным 0,8; для курортных, южных городов и для промпредприятий b₁ = 1.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение обычно определяют по формуле

. (1.17)