ГРАФИКИ ТЕМПЕРАТУР

Разные режимы потребления тепла в централизованном теплоснабжении требуют от районного источника тепла оптимального регулирования отпуска тепла потребителям. Одним из основных способов регулирования отпуска тепла является выработка в районном тепла с оптимальными, экономически более выгодными параметрами. Для определения оптимальных параметров теплоносителей при централизации теплоснабжения строятся соответствующие графики температур.

Следует отметить, что оптимальные графики температур для нужд отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха при теплоносителе — горячей воде и качественном регулировании отпуска тепла мало отличаются между собой, в то время как оптимальные графики для нужд горячего водоснабжения и технологии имеют существенные отличия. Существенна отличаются также графики температур при качественном, количественном и качественно-количественном регулировании отпуска тепла [15, 21].

Поскольку графики температур являются одним из основных элементов, влияющих на обеспечение качества теплоснабжения потребителей тепла, особо важным становится выбор оптимального обобщенного графит температур, применяемого в системе централизованного теплоснабжения.

Расход тепла при отоплении, вентиляции и кондиционировании воздуха изменяется главным образом в зависимости от температуры наружного воздуха с соответствующими поправками на влияние ветра, солнца и изменения абсолютной влажности воздуха. На расход тепла в двух других видах теплопотребления — горячем водоснабжении и на технологические нужды изменения температуры наружного воздуха оказывают меньшее влияние.

Расход тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха на промышленных предприятиях в значительном числе случаев составляет в среднем 60 — 70% их суммарного расхода тепла. Расход тепла на отопление и вентиляцию жилых, административных и общественных зданий составляет 50—90% суммарных максимально-часовых расходов тепла. Таким образом, основным является расход тепла на три перечисленных вида теплового потребления. В связи с этим особое значение приобретает создание такого режима теплоснабжения, который обеспечил бы наилучшие условия для качественной работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. В практике централизованного теплоснабжения отпуск тепла чаще всего регулируют изменением температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха при относительно неизменном количестве воды, циркулирующей в тепловой сети (качественное регулирование), ориентируясь на режим отопления по типовым графикам температур, разработанным проектным институтом Теплоэлектропроект.

Отдача тепла в любом месте системы теплоснабжения с горячей водой в качестве теплоносителя выражается следующей формулой:


При обычно применяемых в тепловых сетях температуре и давлении воды значение ее удельной теплоемкости близко к 4,19 кДж/(кг-°С). Поэтому в практике выполняемых расчетов небольшие колебания значения с не влияют на их результат. В этих условиях в системе водяных тепловых сетей при постоянном расходе теплоносителя G количество отданного тепла Q будет пропорционально разности температур воды в подающем и обратном трубопроводах At или разности соответствующих энтальпий Ai. Конструируя график температур в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от температур наружного воздуха для конкретного теплоносителя и конкретных климатических условий, возможно установить качественный, легко регулируемый режим работы системы теплоснабжения (рис. 2-11). Изображенный теоретический график температур тепловых сетей с расчетной температурой отопления — 20°С и расчетной температурой вентиляции — 9°С соответствует климатическим условиям Риги. Принятые параметры теплоносителя водяных тепловых сетей 150—70°С в настоящее время являются наиболее распространенными в Советском Союзе для систем централизованного теплоснабжения.

На ось ординат наносятся точки Л и Б, соответствующие расчетной температуре теплоносителя горячей воды в подающем и обратном трубопроводах (150 и 70°С) при расчетной температуре отопления, т. е. при температуре наружного воздуха —20°С.

Находят на графике точку В, соответствующую температуре наружного воздуха, расчетной температуре воздуха отапливаемого помещения и одновременно равной теоретической температуре теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.

Расчетная температура воздуха жилых зданий (основного вида отапливаемой застройки) согласно действующим санитарным нормам равняется 18°С. Таким образом, при наружной температуре воздуха +18°С теплопотери жилого здания Q будут равняться нулю и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах At также должна равняться нулю.

Поскольку графики температур составляются для определения наилучшего режима работы системы централизованного теплоснабжения основного вида застройки городов и поселков — жилых зданий, то точка В располагается на отметках 18°С относительно обеих координатных осей.

Затем проводятся расчеты для построения линий АВ, представляющей собой график температур для подающего и БВ — для обратного трубопроводов водяных тепловых сетей при условии, что система теплоснабжения обеспечивает теплом только отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха без рециркуляции воздуха помещений, и что всех потребителей тепла удовлетворяет одинаковая (равная 18°С) температура внутри помещений.

В [15] даны упрощенные формулы для расчета линий температур теплносителя в наружных тепловых сетях при качественном регулировании и зависимой схеме присоединения отопительных установок к тепловой сети.

Линии температур в подающем АВ и обратном БВ строятся по формулам

Потребителям тепла обычно требуется и горячее водоснабжение для санитарно-бытовых и технологических нужд. Параметры воды для горячего водоснабжения не зависят от температуры наружного воздуха. В этой связи в случаях, когда все тепловые нагрузки обеспечиваются из одной общей системы централизованного теплоснабжения, необходимо ввести в график температур соответствующие поправки, которые удовлетворяли бы требованиям горячего водоснабжения при некотором ущербе экономичности-теплоснабжения, из-за вынужденного «перетопа» помещений (при отсутствии соответствующей автоматики).

Согласно существующим- санитарным нормам и СНиП П-34-76 «Горячее водоснабжение» температура воды, получаемой потребителями из системы горячего водоснабжения санитарно-бытового назначения, должна иметь в местах водоразбора температуру не ниже 50°С при закрытой и не ниже 60РС при открытой схеме. При этом для предприятий общественного питания и других потребителей, требующих горячую воду с температурой 60—65°С для лучшего отмывания жиров и некоторой пастеризации отмываемых поверхностей, нормами предлагается на выбор:

1) устройство собственных местных систем горячего водоснабжения у каждого подобного потребителя;

2) устройство собственных систем догревания горячей воды в газовых и электрических нагревателях или в собственных котлах;

3)поддержание во всех местах водоразбора системы централизованного теплоснабжения температуры горячей воды 60—65°С. Для этого температура теплоносителя в подающем трубопроводе централизованного теплоснабжения не должна опускаться ниже 60—70РС при закрытой и ниже 60—65°С при открытой схеме теплоснабжения. При этом разность температур Af=5°C в закрытой схеме является минимально необходимой по условиям работы скоростного водо-водяного подогревателя.

Затем откладывают точки перелома графика температур Г, 3, М и соединяют точки Г. Дщ и Е. Ж для закрытой схемы, точки 3, И и К, Л; М, Н и О, П для закрытой и открытой схем. Легко заметить, что при размещении точки перелома на уровне 70°С в период с температуры наружного воздуха 5,2°С до температуры 8°С, когда заканчивается отопительный период, температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах измеряется линиями ГД и ЕЖ вместо линий ГВ и ЕВ. Это означает, что в указанный период системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха при Отсутствии должной автоматики регулирования отдачи тепла будут вызывать перегрев воздуха помещений или так называемый «перетоп». При размещении точки перелома на уровне 65°С также будет аналогичный период «перетопа», но он будет намного короче — в пределах температур наружного воздуха от 6,6 до 8°С, а при размещении точки перелома на уровне 60°С период «перетопа» отсутствует.

5. Когда вентиляция и кондиционирование воздуха происходят с рециркуляцией воздуха из помещений, изменения температуры в подающем трубопроводе происходят по линиям АРГД, АРЗИ или АРМН, т. е. в точности так же, как эти изменения происходили при вентиляции и кондиционировании без рециркуляции воздуха. В противоположность этому изменения температуры в обратном трубопроводе находятся в зависимости от того, работают ли системы вентиляции кондиционирования воздуха с рециркуляцией воздуха или без нее. Без рециркуляции воздуха температура воды в обратном трубопроводе изменяется по линиям БСЕЖ, БСКЛ или БСОП. При наличии рециркуляции, осуществляемой при понижении температуры наружного воздуха ниже расчетной для вентиляции (—9°С), изменения

температуры следуют линиям ТСЕЖ—У СЕ Ж, ТСКЛ— УСКЛ или ТСОП—УСОП.

Снижение температуры в точке Т или повышение температуры в точке У по отношению к точке Б зависит от интенсивности рециркуляции воздуха помещений, а также от наличия средств автоматики регулирования подачи теплоносителя на калориферы систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха.

Когда количество тепла и теплоносителя, расходуемых для нужд вентиляции и кондиционирования воздуха, при температуре наружного воздуха ниже расчетной температуры вентиляции являются постоянными, значение At также остается постоянным. Тогда изменения температуры теплоносителя в обратном трубопроводе следуют линии СУ.

Когда на калориферах для нагрева воздуха устанавливается автоматическое устройство регулирования расхода теплоносителя, значение At увеличивается при постоянном расходе тепла. Температура теплоносителя в обратном трубопроводе тогда будет следовать линии СГ, более или менее круто к оси абсцисс в зависимости от интенсивности рециркуляции воздуха.

6. Если при закрытой схеме теплоснабжения применяется одно- или двухступенчатый водо-водяной подогреватель для нужд горячего водоснабжения, то температура теплоносителя в обратном трубопроводе будет отличаться от температуры, устанавливающейся в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Температура теплоносителя в обратном трубопроводе в данном случае зависит не только от температуры нагреваемой воды, но и от конструкции и нагрузки подогревателя и способа ее подключения.

Практически теплоноситель в подогревателе можно охладить до температуры, на 5—12°С превышающей температуру нагреваемой воды. При заборе холодной воды из открытого водоема (реки, озера) температура в обратном трубопроводе за подогревателем определяется значениями величин, не ниже показанных линией ФХ на графике температур. Обычно эта температура выше указанной и зависит от. нагрузки подогревателя.

Построенный на рис. 2-11 график температур пригоден для любого географического пункта с расчетной температурой отопления — 20°С, вентиляции — 9°С, с теплоносителем горячей водой с параметрами 150—70°С.

Географическим точкам с Другими расчетными Температурами отопления и вентиляции будут соответствовать другие графики температур. Графики температур будут иными также в том случае, если теплоносителем будет горячая вода с другими параметрами.

В практической деятельности различные соображения нередко побуждают эксплуатационный персонал районных источников тепла и местных систем теплоснабжения отклоняться от теоретического графика температур на некоторых его участках. Например, пытаются не поднимать температуру в подающем трубопроводе выше 135— 140°С. Это в определенной степени облегчает эксплуатацию источника тепла и тепловых сетей, создает возможность уменьшения давления в тепловых сетях и предохраняет тепловые сети от вскипания горячей воды при высоких параметрах. Однако такие действия снижают качество теплоснабжения, так как в особо холодные периоды года не обеспечивают потребителей достаточным количеством тепла.

Иногда на практике наблюдается повышение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе по отношению к линиям БСЕЖ, БСКЛ или БСОП графика температур (с поправками по линии ТС и УС при осуществлении рециркуляции воздуха). Такие явления происходят в следующих случаях:

1) если местные системы теплоснабжения не отрегулированы;

2)если при одно- или двухсменной работе систем вентиляции и кондиционирования воздуха в нерабочее время на производстве отключают подачу в помещения свежего воздуха из атмосферы, но не отключают подачу теплоносителя в калориферы.

Повышение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе ведет к уменьшению значения At, что для получения требуемого количества тепла приводит к излишнему увеличению расхода теплоносителя G, а следовательно, и к перерасходу электрической энергии на циркуляцию теплоносителя в системе централизованного теплоснабжения. На ТЭЦ при этом снижается выработка электрической энергии на тепловом потреблении.

За поддержание правильной температуры теплоносителя в обратном трубопроводе отвечает персонал, эксплуатирующий местные системы теплоснабжения, и обеспечение Нормативной температуры теплоносители должно являться одним из основных показателей качества работы персонала.

Наблюдается также тенденция эксплуатационного персонала районных источников тепла к понижению температуры теплоносителя в подающем трубопроводе по отношению к линии АРГ графика температур на 10°С и даже больше. Такие действия облегчают условия работы котельных установок и тепловых сетей. Однако понижение температуры в подавляющем трубопроводе против графика нарушает нормальную эксплуатацию местных систем и всей системы централизованного теплоснабжения в связи со следующим:

1. Системы отопления района получают уменьшенное количество тепла, и температура помещений понижается, причем не все потребители тепла в одинаковой степени допускают понижение температуры.

2. Автоматические устройства систем вентиляции и кондиционирования воздуха не могут обеспечить заданные параметры воздуха помещений.

В результате понижения температуры теплоносителя в подающем трубопроводе ниже значения, определенного температурным графиком, температура воздуха в рабочих и жилых помещениях существенно снижается относительно нормативной температуры (16—18°С).

Таким образом, вследствие отклонения работы системы централизованного теплоснабжения от теоретического графика температур в системе не только возникают экономические потери, но и значительно ухудшается качество теплоснабжения.

Высокое качество теплоснабжения потребителей возможно достигнуть только теоретически обоснованным регулированием отпуска тепла потребителям согласно теоретическому температурному графику. Этот способ регулирования отпуска тепла также ведет и к экономии топлива при удовлетворении следующих условий:

1. Источник тепла должен отпускать теплоноситель— горячую воду в подающий трубопровод с температурой согласно теоретическому графику температур, при заданном расходе сетевой воды.

2. Дальнейшее регулирование отдачи тепла должно происходить в тепловых пунктах и в местных системах потребителей тепла персоналом или автоматически.

3. Нормативная температура теплоносителя в обратном трубопроводе должна обеспечиваться потребителями тепла путем наладки работы местных систем теплоснабжения.

В системе теплоснабжения, применяющей водяной пар в качестве теплоносителя, отдача тепла в любом элементе определяется формулой

Температура конденсата в конденсатоотводчике равняется температуре насыщенного пара при соответствующем давлении. Далее в конденсатопроводе температура конденсата изменяется одновременно с его давлением. При уменьшении давления в конденсатопроводе из конденсата выделяется вторичный пар, в связи с чем температура конденсата снижается до температуры насыщенного пара.

Из графика температур пара и формулы отдачи тепла паром Q=GAi следует, что каждый потребитель тепла получает пар с постоянной температурой и постоянной разностью энтальпий.

Отсюда следует, что для изменения расхода тепла Q в единицу времени при р—const необходимо изменить расход пара G, подводимого потребителю.

По материалам сайта: http://engineeringsystems.ru