Особливості гідравлічно стійкого регулювання теплового потоку у споживачів теплової мережі
Застосування методу регулювання теплового потоку під час проектування та експлуатації абонентських вводів централізованих систем теплопостачання. Розподіл перебігу теплоносія по паралельних ділянках. Схеми гідравлічно стійкого потокового тепла.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
У практиці проектування та експлуатації абонентських вводів централізованих систем теплопостачання у нас та за кордоном використовується система регулювання теплового потоку, яку можна назвати гідравлічно нестійкою. Її суть полягає в кількісному регулюванні витрати мережної води, при якому клапан перекриває потік теплоносія на регульованому абонентському введенні.
Ідеологія загальноприйнятої системи регулювання полягає в тому, що при спрацьовуванні регулюючого клапана на одному з абонентських вводів, автоматичні пристрої всіх інших абонентських вводів будівель, приєднаних до теплової мережі, повинні адекватно відреагувати, зберігши на незмінному рівні тиск перед споживачем. Передбачається, що на всіх абонентських вводах теплової мережі встановлено регулятори перепаду тиску, що забезпечують гідравлічну стабільність місцевої системи теплоспоживання, і ці регулятори завжди виконують свою функцію. Якщо ж регулятори перепаду тиску встановлені не скрізь, або вони не цілком справні, то регулятор теплового потоку, здатний скоротити споживання теплової енергії на одному об'єкті, вирішує лише локальне завданняенергозбереження на цьому об'єкті. Мережева вода у разі просто перерозподіляється між абонентськими введеннями будинків, а загальний обсяг теплоспоживання системи та витрати палива на теплогенераторі залишаються незмінними.
Загальноприйнятий метод регулювання ефективно працює в Європі, де системи централізованого теплопостачання спочатку обладналися необхідною автоматикою, яка постійно підтримується в робочому стані. Вітчизняні системи теплопостачання, які будувалися ще в ту пору, коли Європа, що рясно і бездумно спалювала дешевий газ, ще й не думала про технології теплофікації, зовсім позбавлені будь-якої автоматики. Тому встановлення на окремих наших об'єктах регуляторів теплового потоку звичайного типу не тільки не економить газ, а й створює додаткові проблеми для теплопостачальних організацій, фінансовий виторг яких зменшується, тоді як газ доводиться купувати у незмінному обсязі.
У цій ситуації витрачати бюджетні кошти держави на модернізацію окремих абонентських вводів існуючих будівель за загальноприйнятою схемою було б нічим невиправданим марнотратством.
Водночас автоматизація абонентських вводів теплової мережі могла б реально економити паливо, якби вона проводилася за методом гідравлічно стійкого регулювання, запропонованого [1] у 2007 р.
Схеми гідравлічно стійкого регулювання теплового потоку
Принципова схема гідравлічно-стійкого регулювання представлена на рис. 1.
Якщо при відносно теплій погоді, контрольованій датчиком зовнішнього повітря 6, температура води у зворотному трубопроводі системи опалення 2, фіксована датчиком температури 5, перевищить задане контролером 7 значення, буде дана команда на зміну положення регулюючогооргана електричного триходового клапана 4. При цьому частина мережевої води з трубопроводу, що подає, направиться в теплообмінник 3, де теплоносій охолоне до потрібної температури в результаті теплообміну з водою зі зворотного трубопроводу системи опалення. У цьому теплообміннику вода зворотного трубопроводу підігріється, після чого повернеться через тепломережу 1 в котельню з вищою, ніж зазвичай, температурою, і оператори котельні будуть змушені скоротити витрату газу, щоб температура в трубопроводі теплової мережі, що подає, не піднімалася вище заданого рівня.
Під час стояння морозів триходовий кран не пропускатиме гріючу воду через теплообмінник, але під час відлиг, а також на початку та в кінці опалювального періоду, за командою датчиків температури, встановлених на зовнішньому повітрі та у зворотному трубопроводі, теплообмінник знову включиться в роботу, зменшуючи тепловий потік.
Схема може бути реалізована в будь-якому тепловому пункті, але найшвидший ефект може бути досягнутий на великому об'єкті, наприклад, ЦТП, де за допомогою одного пристрою можна заощадити відразу багато природного газу. У Запоріжжі за такою схемою вже ефективно працюють регулятори у шести великих ЦТП загальною тепловою потужністю понад 50 Гкал/год. За один лише опалювальний сезон вони заощадять близько 2 млн. м3 природного газу.
Схему регулювання, подану на рис. 1, можна застосувати і в індивідуальних теплових пунктах (ІТП) будівель, але в існуючих житлових будинках з елеваторами можна спростити її (рис. 2).
При відносно теплій погоді, контрольованій датчиком зовнішнього повітря 6, температура води у зворотному трубопроводі системи опалення 2, фіксована датчиком температури 5, перевищить задане контролером 7 значення, і він дасть команду на відкриттянормально закритого електромагнітного клапана 4. При цьому вода з трубопроводу, що подає, піде повз системи опалення 2 в зворотний трубопровід теплової мережі 1. тепловий потік гідравлічний централізований
В інерційній системі опалення, як показали експерименти [2], позиційне регулювання за допомогою електромагнітних клапанів бездоганно виконує свої функції. У схемі 2 теплообмінник не використовується, тому вартість такого абонентського введення буде невелика.
Звичайно, за відсутності теплообмінника неможливо забезпечити повну гідравлічну стійкість при регулюванні, тому що гідравлічний режим опалювальної системи стає різко змінним, а гідравлічна стійкість теплової мережі з абонентськими вводами такого типу залежить від правильного вибору діаметра отворів дросельних діафрагм.
Для оцінки впливу дросельних шайб на гідравлічну стійкість теплової мережі здійснимо невелике дослідження.
Для цього нам потрібно виявити залежність характеристики опору S (кПа/(т/год)2) дросельної шайби від діаметра d(мм) її отвору. Відомо що
Звернемося тепер знову до рису. 2. При відкритті електромагнітного клапана 4 частина теплоносія G1 (т/год) пройде повз елеватор 3 безпосередньо в зворотний трубопровід. При цьому через сопло елеватора пройде витрата, що дорівнює G-G1 (т/год).
Розподіл потоку теплоносія по паралельних ділянках відбувається [3] відповідно до залежності:
де Sс - характеристика опору сопла елеватора разом із системою опалення (оскільки величина гідравлічного опору елеватора на порядок більша за величину опору системи опалення, останню можна не враховувати); S - сумарна характеристика опору двох паралельних ділянок - сопла елеваторахарактеристикою Sс та байпасної лінії з електромагнітним клапаном та дросельною шайбою 9 (рис. 2). Характеристику опору байпасної лінії приймаємо чисельно рівної характеристики опору дросельної шайби, позначивши її Sig. Величина сумарної характеристики опору двох паралельних ділянок визначається за такою формулою:
Позначимо величину (G-G1)/G числом б і назвемо число коефіцієнтом пропуску теплоносія в систему опалення в режимі регулювання. Якщо, наприклад, б=0,3, це означає, що в режимі регулювання в систему опалення потрапляє через елеватор 30% витрати теплоносія, в той час як 70% пройде по байпас через відкритий електромагнітний клапан. Для того, щоб підібрати потрібний діаметр отвору шайби дросельної 9, виходячи з бажаної величини б зручно перетворити формулу (7) на вигляд:
Користуватися формулою (8) дуже зручно. Наприклад, якщо потрібно, щоб у режимі регулювання через систему опалення проходило 20% загальної витрати теплоносія (б=0,2), за формулою (8) знаходимо:
Таким чином, якщо діаметр сопла існуючого елеватора 5 мм, то діаметр отвору дросельної шайби повинен дорівнювати 10 мм.
Але, доводиться зважати ще й на те, що в результаті пропуску частини води через байпасну лінію загальний гідравлічний опір системи зменшиться, а витрата теплоносія збільшиться. Щоб оцінити вплив байпасної лінії на гідравлічну стійкість системи теплопостачання, визначимо сумарну характеристику опору елеваторної системи опалення разом з байпасом за формулою (6), підставивши значення
За наявності на абонентському введенні загальної шайби дросельної 8 (рис. 2) з діаметром отвору dl8, загальна характеристика опору абонентського введення S^ при закритому електромагнітномуклапані визначається формулою
Для спрощення обчислень за формулою (17) побудовано номограму (рис. 3).
Пунктирною лінією позначено область, у якій схему, зображену на рис. 2, не можна застосовувати, тому що витрата мережної води в режимі регулювання збільшується більш ніж на 30%. Це означає, що область застосування схеми обмежується абонентськими вводами з надлишковим тиском в тепловій мережі, якщо цей тиск погашається встановленої перед елеватором дросельною шайбою, діаметр отвору якої менше діаметра сопла елеватора. Якщо шайба перед елеватором взагалі не встановлена, то обчислення (при dш=оо) за формулою (16) показують, що витрата мережної води збільшиться в 5 разів, що неприпустимо.
Можна було б розширити сферу застосування схеми, зображеної на рис. 2, встановивши замість шайби 8 сучасний регулятор сталості витрати, але оскільки йдеться про житлові будинки старої будівлі, в яких важко розраховувати на кваліфіковану експлуатацію автоматики, то для здійснення гідравлічно стійкого регулювання при dl/d^0,8 рекомендується застосовувати схему, зображену на рис. 4. При цьому характеристика опору байпасної лінії із встановленим на ній електромагнітним клапаном повинна бути приблизно в 10 разів менша за характеристику опору системи опалення.
1. На абонентських вводах житлових будинків старої споруди доцільно застосовувати метод гідравлічно-стійкого регулювання теплового потоку.
2. Найбільш досконала схема, що реалізує метод гідравлічно стійкого регулювання, зображено на рис. 1.
3. При високих значеннях тиску на введенні теплової мережі в житлових будинках старої будівлі допускається застосовувати спрощену схему, зображену на рис. 2.
4. При недостатньому наявному тиску тепломережі допускається застосовувати спрощену схему, зображену на рис. 4.
1. Гершковіч В.Ф. Скорочувати споживання газу в центральних котельнях без шкоди для споживачів тепла можна зараз // Енергозбереження в будинках. №2. 2007.
2. Гершковіч В.Ф. Ідеальне регулювання // Енергозбереження в будинках. №4. 2005.
3. Гершковіч В.Ф. Розрахунки систем опалення на Excel. Вид. "Енергомінімум", 2002.
Розміщено на Allbest.ru
Подібні документи
Визначення теплопродукції та радіаційно-конвективної тепловтрати. Розрахунок теплового потоку з усієї поверхні тіла людини. Топографія густини теплового потоку при ходьбі людини в стані комфорту. Витрати тепла на нагрівання повітря, що вдихається.
Тепловий розрахунок будівлі. Розрахунок тепловтрат через зовнішні стінки, вікна, підлоги, розташовані на ґрунті, та двері. Система теплопостачання із застосуванням теплового насоса. Вибір джерела низькопотенційного тепла. Розрахунок елементів теплонасосної установки.
Особливості розробки схеми теплового контролю водяного казана утилізатора КУВ-35/150, способи організації процесу регулювання живлення. Етапи розрахунку вузла виміру витрати мережної води за котлом. Аналіз функціональної схеми теплового контролю.
Автоматичні системи енергозбереження у будинках мегаполісів. Методи регулювання відпуску тепла у системах централізованого теплопостачання. Технічні вимоги та вибір апаратури обліку теплоспоживання будівлею. Цифровий регулятор теплоспоживання.
Розрахунок витрати тепла на опалення, вентиляцію, гаряче водоспоживання. Графіки годинного та річного споживання тепла за періодами та місяцями. Схема теплового вузла та приєднання теплоспоживачів до тепломережі. Тепловий тагідравлічний розрахунок трубопроводу
Визначення максимальної теплової потужності котельні. Середньогодинна витрата теплоти на ГВП. Тепловий баланс охолоджувачів та деаератора. Гідравлічний розрахунок теплової мережі. Розподіл витрат води дільницями. Редукційно-охолоджувальні установки.
Механізм процесу тепловіддачі під час кипіння води. Залежність теплового потоку від температурного тиску (крива кипіння). Опис пристрою вимірювальної ділянки. Вимірювання теплового потоку та температурного напору. Джерела похибок експерименту.
Проектування системи теплопостачання селища. Підбір обладнання ділянок теплової мережі та компонування монтажних схем. Вибір котельного агрегату та палива. Використання автоматичного регулювання відпустки тепла для підвищення енергоефективності будівлі.
Проектування системи теплопостачання з використанням теплового насоса (опалення та гаряче водопостачання). Теплотехнічний розрахунок системи Розрахунок системи теплового насоса, теплопередаюча поверхня конденсатора та продуктивність холодоагенту.
Розрахунок теплових навантажень виробничих та службових будівель підприємства за укрупненими характеристиками. Розрахунок необхідних витрат води для теплопостачання та гарячого водопостачання. Побудова п'єзометричного графіка та вибір схеми абонентських вводів.
Роботи в архівах красиво оформлені згідно з вимогами ВНЗ та містять малюнки, діаграми, формули і т.д. PPT, PPTX та PDF-файли представлені тільки в архівах. Рекомендуємо завантажити роботу.