Регулирование открытых систем теплоснабжения

В открытых системах теплоснабжения разбор воды на горячее водоснабжение осуществляется в зависимости от температуры воды в сети. При температуре воды в подающем трубопроводе, равной 60 °С, водоразбор ведется только из подающей линии. С повышением температуры сетевой воды (t₁>60 °C) водоразбор осуществляется одновременно из обоих трубопроводов в таком соотношении, чтобы температура воды, поступающей на горячее водоснабжение, была равна 60 °С. В холодный период отопительного сезона при t_2,о ³60 °С разбор воды происходит только из обратной магистрали. Для смешения воды в абонентских узлах ввода предусматривается установка терморегуляторов (рис. 4.11). Изменение места и величины водоразбора существенно влияет на гидравлический и тепловой режимы системы теплоснабжения.

Выбор метода центрального регулирования производится в зависимости от соотношения тепловых нагрузок горячего водоснабжения и отопления, а также схемы абонентского узла ввода. Центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке применяется при отношении Q_ср.гвс/Q¢_o < 0,15 и присоединении систем отопления и горячего водоснабжения к тепловой сети по принципу несвязанного регулирования (рис. 4.11). В этом случае расход воды на отопление поддерживается регулятором расхода РР и не зависит от нагрузки горячего водоснабжения.

Рис. 4.11. Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения и графики температур и расхода воды на горячее водоснабжение при центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке: С – смеситель; ОК – обратный клапан

Температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах изменяется по графику качественного регулирования отопительной нагрузки при минимально допустимой температуре воды в подающей магистрали = 60 °С (рис. 4.11).

Расчетный расход воды на горячее водоснабжение определяется по формуле

. (4.41)

Величина водоразбора из подающей линии и из обратной равна:

; (4.42)

, (4.43)

где b – доля водоразбора из подающего трубопровода.

Из уравнения теплового баланса узла смешения горячего водоснабжения и равенств (4.41), (4.42) получим

. (4.44)

В течение отопительного сезона доля водоразбора из подающей магистрали изменяется в пределах 0<b <1 (рис. 4.11). В холодный период отопительного сезона при температуре обратной воды t_2,о >60 °С расход воды на горячее водоснабжение снижается пропорционально отношению (t_г – t_x)/( t_2,о – t_x).

В этом диапазоне расход сетевой воды на горячее водоснабжение равен:

. (4.45)

При суммарном среднечасовом расходе теплоты на горячее водоснабжение более 15% расчетного часового расхода теплоты на отопление (Q_ср.гвс/Q¢_o >0,15) регулирование открытых систем производится по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения качественным или качественно-количественным методом.

Центральное качественное регулирование по совмещенной нагрузке (скорректированный температурный график) применяют при соотношении тепловых нагрузок у большинства потребителей в пределах 0,15£ Q_ср.гвс/Q¢_o £0,3. Регуляторы расхода в абонентских узлах ввода устанавливают перед ответвлением на горячее водоснабжение (рис. 4.12); они поддерживают постоянный расход воды, равный расчетному на отопление.

Рис. 4.12. Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения

Водоразбор из подающей линии уменьшает поступление сетевой воды в систему отопления. Небаланс теплоты на отопление компенсируется некоторым повышением температуры в подающем трубопроводе по сравнению с отопительным графиком. При этом методе регулирования строительные конструкции здания могут быть использованы в качестве аккумулятора теплоты, выравнивающего неравномерности суточного графика теплопотребления.

Для сохранения суточного баланса теплоты на отопление основной расчет проводится по балансовой нагрузке горячего водоснабжения с балансовым коэффициентом, равным c^б =1,1.

Расход воды на отопление при любой температуре наружного воздуха и балансовой нагрузке горячего водоснабжения определяют из уравнения теплового баланса системы отопления с учетом водоразбора на горячее водоснабжение:

, (4.46)

где G'_o – расчетный расход воды на отопление, кг/с.

Подставив значение b из выражения (4.44) и разделив равенство (4.46) на величину расчетного расхода на отопление G'_o, найдем относительный расход воды:

. (4.47)

С учетом значения t_2,о в формуле (4.30) после алгебраических преобразований получим

, (4.48)

где r_б.

Температуру воды в подающем и обратном трубопроводах определяют по формулам

; (4.49)

. (4.50)

На рис. 4.13 показан скорректированный график температур воды и изменение расхода воды на отопление. При температуре обратной воды t_2,о >60 °С водоразбор осуществляется только из обратной магистрали. В этом диапазоне в систему отопления поступает расчетный расход воды , вследствие чего скорректированный график соответствует отопительному.

Качественно-количественное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения осуществляется двумя методами: искусственным изменением давления и при свободном располагаемом давлении на коллекторах ТЭЦ.

Регулирование изменением давления в открытых системах применяется относительно редко, так как область использования этого метода ограничена небольшой нагрузкой горячего водоснабжения Q_гвс/Q¢_o £0,l.

Качественно-количественное регулирование при свободном располагаемом давлении на коллекторах станции применяется при отношении тепловых нагрузок у типового абонента в пределах 0,3> Q_ср.гвс/Q¢_o >0,l. Принципиальная схема узла ввода показана на рис. 4.14. Диафрагмы на подающем и обратном трубопроводах устанавливаются при начальной регулировке сети. Это осуществляется при выключенной нагрузке горячего водоснабжения. Подбором соответствующих диаметров диафрагм обеспечиваются одинаковые давления в подающей и обратной линиях во всех абонентских вводах. В этих условиях расход воды у однотипных абонентов изменяется по одному закону.

Рис. 4.13. Графики центрального качественного регулирования открытых систем теплоснабжения по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения: а – скорректированный график температур; б – распределение относительного расхода воды между системами отопления и горячего водоснабжения; – относительный расход сетевой воды в подающем трубопроводе; – то же, в обратном трубопроводе; – относительный расход сетевой воды на горячее водоснабжение из подающего трубопровода; – относительный расход горячей воды из обратной линии

Рис. 4.14. Схема абонентского ввода при открытой системе теплоснабжения и центральном качественно-количественном регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения: ПС – постоянное гидравлическое сопротивление

Расчет графиков производится по методике Соколова. Относительный эквивалент расхода сетевой воды на отопление в зависимости от расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение рассчитывают по формуле

, (4.51)

где , , – относительные гидравлические характеристики соответственно подающей линии, элеватора и обратной линии;

;

.

Температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах рассчитывают по формулам

; (4.52)

. (4.53)

Относительные эквиваленты расхода воды в подающей и обратной линиях определяют по формулам

; (4.54)

, (4.55)

где W_г – эквивалент расхода воды на горячее водоснабжение. Графики регулирования показаны на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Графики центрального качественно-количественного регулирования открытых систем теплоснабжения по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения при свободном располагаемом давлении на коллекторах станции: 1 – качественное регулирование; 2 – качественно-количественное регулирование

При водоразборе из обратной магистрали расход воды на отопление превышает расчетную величину ( >1). Для сохранения баланса теплоты на отопление температура сетевой воды в подающем трубопроводе в этом диапазоне регулирования несколько ниже отопительного графика. Водоразбор из подающей магистрали сокращает поступление воды в отопительную установку ( <1), в связи с чем температура в подающем трубопроводе должна быть выше, чем при регулировании по отопительному графику.