Регулирование температуры теплоносителя. Отопительный график качественного регулирования отпуска тепла по среднесуточной температуре наружного воздуха

Просматривая статистику посещения нашего блога я заметил, что очень часто фигурируют такие поисковые фразы как, например, «какая должна быть температура теплоносителя при минус 5 на улице?» . Решил выложить старый график качественного регулирования отпуска тепла по среднесуточной температуре наружного воздуха . Хочу предупредить тех, кто на основании этих цифр попытается выяснить отношения с ЖЭУ или тепловыми сетями: отопительные графики для каждого отдельного населенного пункта разные (я писал об этом в статье ). По данному графику работают тепловые сети в Уфе (Башкирия).

Так же хочу обратить внимание на то, что регулирование происходит по среднесуточной температуре наружного воздуха, так что, если, например, на улице ночью минус 15 градусов, а днем минус 5 , то температура теплоносителя будет поддерживаться в соответствии с графиком по минус 10 о С .

Как правило, используются следующие температурные графики: 150/70 , 130/70 , 115/70 , 105/70 , 95/70 . Выбирается график в зависимости от конкретных местных условий. Домовые системы отопления работают по графикам 105/70 и 95/70. По графикам 150, 130 и 115/70 работают магистральные тепловые сети.

Рассмотрим пример как пользоваться графиком. Предположим, на улице температура «минус 10 градусов». Тепловые сети работают по температурному графику 130/70 , значит при -10 о С температура теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети должна быть 85,6 градусов, в подающем трубопроводе системы отопления — 70,8 о С при графике 105/70 или 65,3 о С при графике 95/70. Температура воды после системы отопления должны быть 51,7 о С.

Как правило, значения температуры в подающем трубопроводе тепловых сетей при задании на теплоисточник округляются. Например, по графику должно быть 85,6 о С, а на ТЭЦ или котельной задается 87 градусов.

Температура наружного воздуха Тнв, о С	Температура сетевой воды в подающем трубопроводе Т1, о С			Температура воды в подающем трубопроводе системы отопления Т3, о С		Температура воды после системы отопления Т2, о С
	150	130	115	105	95
8	53,2	50,2	46,4	43,4	41,2	35,8
7	55,7	52,3	48,2	45,0	42,7	36,8
6	58,1	54,4	50,0	46,6	44,1	37,7
5	60,5	56,5	51,8	48,2	45,5	38,7
4	62,9	58,5	53,5	49,8	46,9	39,6
3	65,3	60,5	55,3	51,4	48,3	40,6
2	67,7	62,6	57,0	52,9	49,7	41,5
1	70,0	64,5	58,8	54,5	51,0	42,4
0	72,4	66,5	60,5	56,0	52,4	43,3
-1	74,7	68,5	62,2	57,5	53,7	44,2
-2	77,0	70,4	63,8	59,0	55,0	45,0
-3	79,3	72,4	65,5	60,5	56,3	45,9
-4	81,6	74,3	67,2	62,0	57,6	46,7
-5	83,9	76,2	68,8	63,5	58,9	47,6
-6	86,2	78,1	70,4	65,0	60,2	48,4
-7	88,5	80,0	72,1	66,4	61,5	49,2
-8	90,8	81,9	73,7	67,9	62,8	50,1
-9	93,0	83,8	75,3	69,3	64,0	50,9
-10	95,3	85,6	76,9	70,8	65,3	51,7
-11	97,6	87,5	78,5	72,2	66,6	52,5
-12	99,8	89,3	80,1	73,6	67,8	53,3
-13	102,0	91,2	81,7	75,0	69,0	54,0
-14	104,3	93,0	83,3	76,4	70,3	54,8
-15	106,5	94,8	84,8	77,9	71,5	55,6
-16	108,7	96,6	86,4	79,3	72,7	56,3
-17	110,9	98,4	87,9	80,7	73,9	57,1
-18	113,1	100,2	89,5	82,0	75,1	57,9
-19	115,3	102,0	91,0	83,4	76,3	58,6
-20	117,5	103,8	92,6	84,8	77,5	59,4
-21	119,7	105,6	94,1	86,2	78,7	60,1
-22	121,9	107,4	95,6	87,6	79,9	60,8
-23	124,1	109,2	97,1	88,9	81,1	61,6
-24	126,3	110,9	98,6	90,3	82,3	62,3
-25	128,5	112,7	100,2	91,6	83,5	63,0
-26	130,6	114,4	101,7	93,0	84,6	63,7
-27	132,8	116,2	103,2	94,3	85,8	64,4
-28	135,0	117,9	104,7	95,7	87,0	65,1
-29	137,1	119,7	106,1	97,0	88,1	65,8
-30	139,3	121,4	107,6	98,4	89,3	66,5
-31	141,4	123,1	109,1	99,7	90,4	67,2
-32	143,6	124,9	110,6	101,0	94,6	67,9
-33	145,7	126,6	112,1	102,4	92,7	68,6
-34	147,9	128,3	113,5	103,7	93,9	69,3
-35	150,0	130,0	115,0	105,0	95,0	70,0

Прошу не ориентироваться на диаграмму в начале поста — она не соответствует данным из таблицы.

Расчет температурного графика

Методика расчета температурного графика описана в справочнике (Глава 4, п. 4.4, с. 153,).

Это довольно трудоемкий и долгий процесс, так как для каждой температуры наружного воздуха нужно считать несколько значений: Т 1 , Т 3 , Т 2 и т. д.

К нашей радости у нас есть компьютер и табличный процессор MS Excel. Коллега по работе поделился со мной готовой таблицей для расчета температурного графика. Её в свое время сделала его жена, которая трудилась инженером группы режимов в тепловых сетях.

Для того, чтобы Excel расчитал и построил график достаточно ввести несколько исходных значений:

• расчетная температура в подающем трубопроводе тепловой сети Т 1
• расчетная температура в обратном трубопроводе тепловой сети Т 2
• расчетная температура в подающем трубопроводе системы отопления Т 3
• Температура наружного воздуха Т н.в.
• Температура внутри помещения Т в.п.
• коэффициент «n » (он, как правило, не изменен и равен 0,25)
• Минимальный и максимальный срез температурного графика Срез min, Срез max .

Все. больше ничего от вас не требуется. Результаты вычислений будут в первой таблице листа. Она выделена жирной рамкой.

Диаграммы также перестроятся под новые значения.

Также таблица считает температуру прямой сетевой воды с учетом скорости ветра.

При организации теплоснабжения десятков тысяч потребителей от тепловых сетей, объединяющих различные виды источников тепла (ТЭЦ, котельные), необходим единый технологический документ, который увязывает интересы всех сторон теплоэнергетического процесса: покупателей, производителей тепловой энергии, наладчиков гидравлических и температурных режимов тепловых сетей, инспекторов Госэнергонадзора, проектировщиков систем отопления.

Температурный график – это «становой хребет», определяющий всю экономику теплоэнергетики крупного города. Как дирижер управляет оркестром, так и температурный график тепловых сетей управляет всеми элементами теплоэнергетической системы: производством, распределением и потреблением тепла, определяет возможные диапазоны комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Само по себе применение того или иного температурного графика работы тепловых сетей непосредственной экономии или перерасхода для потребителя не несет. Однако затраты в обеспечение того или иного температурного графика тепловых сетей значительно отличаются как при строительстве, так и при эксплуатации тепловых сетей. Сравнительные характеристики температурных графиков приведены в таблице.

Результаты технико-экономического анализа показывают, что температурные графики 150‑70 °С и 170‑70 ºС являются самыми экономичными графиками:

а) по первоначальным капитальным затратам,
б) по металлоемкости в строительные конструкции и эксплуатационным затратам,
в) по снижению удельных потерь тепла через тепловую изоляцию,
г) по сокращению издержек на перекачку сетевой воды.

При этом:

Переход с графика 150‑70 °С на график 110‑70 ºС вызывает рост первоначальных капиталовложений в строительство тепловых сетей на 200 процентов;
переход с графика 150‑70 ºС на график 110‑70 ºС вызывает рост удельных нормативных потерь с 8,4 процента до 15,0 процента (при условии равной циркуляции и 100‑процентной загрузки трубопроводов в обоих случаях);
переход на фактический режим работы тепловых сетей по графику 110 ºС против проектного графика 150‑70 ºС требует одновременного роста циркуляции в два раза большего количества сетевой воды. Для обеспечения передачи равного количества тепла требуется рост перепада давления сетевой воды на ТЭЦ от 120 м.в.с. до 480 м.в.с. Так как это практически невозможно, то потребители будут, безусловно, ограничены по теплу в два раза;
если же тепловые сети были запроектированы на график 110‑70 ºС, то переход на температурный график 150‑70 °С позволит снизить располагаемый напор на ТЭЦ от 120 м.в.с. до 30 м.в.с.

Однако необходимо отметить, что вышеприведенные выводы полностью справедливы только при дешевом топливе, как у нас в России. При очень высокой стоимости топлива, как, например, в Дании, для максимальной выработки электроэнергии на тепловом потреблении на ТЭЦ стремятся снижать температуру прямой сетевой воды от ТЭЦ как можно ниже, вплоть до минимально возможного (80 °С). Эффективная ценовая политика на тепловую и электрическую энергию, массовое применение количественного регулирования отпуска тепла путем изменения расхода сетевой воды позволяют Дании проектировать магистральные тепловые сети с сечением труб в два-три раза больше, чем в России. Внутридомовые системы отопления также требуют применения радиаторов с в два-три раза большими поверхностями нагрева.

Для нового перспективного проектирования систем отопления от ТЭЦ при значительном росте стоимости топлива и в России необходимо переходить на энергоэффективный график 80‑35 °С. Но пока мы не поймем, что в системах отопления России вместо «модных» теплосчетчиков необходимо в первую очередь устанавливать действительно энергосберегающие приборы, такие, как батарейные регуляторы температуры типа «Данфосс», регуляторы расхода, давления, пока мы не построим достаточного количества теплотрасс от ТЭЦ, об энергосберегающем температурном графике 80‑35 °С для ТЭЦ остается только мечтать. Востребованными эти решения станут тогда, когда цена газа для российского потребителя с нынешних 128 долларов США за тысячу кубометров поднимется до уровня мировой цены газа – 400 долларов США и более за тысячу кубометров.

Соответствие фактической температуры сетевой воды нормативному значению по температурному графику является одним из главных показателей, характеризующих качество работы всей теплоэнергетической системы. По правилам технической эксплуатации (ПТЭ), недогрев «прямой» сетевой воды не должен быть больше ±2,1‑4,5 °С. Однако фактический недогрев прямой сетевой воды составляет 30‑60 °С, что в десятки раз больше допустимого по ПТЭ.

В свою очередь, потребитель также должен обеспечить полное использование тепла, а температура «обратки» к ТЭЦ не должна быть выше +1,2‑2,1 ºС от норматива. Фактическое недоиспользование тепла у потребителя составляет до 12‑30 °С, что также в десять раз больше допустимого по ПТЭ! О каком снижении тарифов здесь можно говорить, какие энергосберегающие технологии могут применяться в таких варварских условиях эксплуатации теплоэнергетических систем городов?

В современных экономических условиях выполнение температурного графика является не столько технической задачей, сколько экономической, связанной с неплатежами муниципалитетов за тепловую энергию. Из-за отсутствия у муниципалитетов необходимых средств для оплаты тепла в соответствии с проектным графиком 150‑70 °С и перевода тепловых сетей на фактическую температуру прямой сетевой воды не выше 95‑100 °С возникает невосполнимый технологический ущерб в виде полной разрегулировки гидравлического режима тепловых сетей и, в конечном итоге, экономический ущерб как для потребителей, так и для производителей тепла.

Из-за завышенного роста циркуляции сетевой воды, массового снижения перепадов давления у концевых потребителей тепла при температурах наружного воздуха ниже –20‑25 °С создается неуправляемая аварийная ситуация. Тонкой наладкой гидравлических режимов с установкой нужных диаметров регулирующих шайб и сопел специалисты тепловых сетей занимаются месяцами, но достаточно один раз не обеспечить необходимую температуру в течение двух-четырех дней, как вся тонкая наладочная работа разваливается. Но самое главное, что никакой реальной экономии топлива на теплоснабжении города при этом нет. Наоборот, имеется постоянный перерасход топлива из‑за «перегрева» выше +22 °С близлежащих потребителей тепла (около 60 процентов потребителей) и массового «недогрева» ниже +18 °С потребителей удаленных (это около 30 процентов потребителей) – то есть тепло по нормативам получают всего около 10 процентов потребителей! При снижении температуры наружного воздуха ниже –28 °С может произойти массовый неуправляемый «недогрев» населения с температурой ниже +18 °С уже для примерно 60 процентов потребителей, и в городских системах отопления может возникнуть неуправляемая аварийная ситуация, требующая вмешательства МЧС.

Так, для Омска цена ущерба из‑за отступления фактического температурного графика от нормативного температурного графика 150‑70 °С только по затратам на сверхнормативную перекачку сетевой воды составляет порядка 120 миллионов рублей в год. В последнее время в системах теплоснабжения установилась «модная» и эффективно лоббируемая тенденция по установке теплосчетчиков, якобы позволяющих экономить средства на теплоснабжении потребителей. Да, приборы учета тепла позволяют юридически показать фактически потребленное тепло. Но никакой реальной экономии топлива и энергетических ресурсов они не приносят. Вместо того чтобы в условиях ограниченного финансирования тратить огромные средства на доказательную сторону недостатков теплоснабжения в виде установки очень дорогих теплосчетчиков (30‑80 тысяч рублей), необходимо в системах отопления домов устанавливать «настоящих работяг» – регуляторы расхода, регуляторы температуры, регуляторы давления. Вот они действительно снижают энергетические затраты и позволяют работать строго по температурному графику тепловых сетей. А для проведения эффективной претензионной работы с любым поставщиком и потребителем тепловой энергии достаточно трех обыкновенных термометров стоимостью 100 рублей каждый и температурного графика на одной странице.

Но главный энергосберегающий эффект кроется не столько в сокращении затрат на перекачку сетевой воды, а прежде всего в возможности обеспечения совместной работы ТЭЦ в базовом режиме с максимальной выработкой электроэнергии на тепловом потреблении и котельных в пиковом режиме. Для города Омска цена энергосберегающего эффекта составляет не менее 2 миллиардов 400 миллионов рублей в год! Именно температура обратной сетевой воды от потребителя тепла к ТЭЦ служит ключевым показателем «здоровья» энергосберегающей теплоэнергетики региона, города, предприятия. Пока вместо форточки на каждой квартирной батарее, получающей тепло от ТЭЦ, не появится индивидуальный регулятор температуры в помещении, мы не сможем реально экономить до 50 процентов топлива на электроэнергию.

Температурный график работы тепловых сетей - это основа основ всей технической и экономической политики крупной теплоэнергетической системы города. При организации теплоснабжения десятков тысяч потребителей от тепловых сетей, объединяющих различные виды источников тепла (ТЭЦ, котельные) необходим единый технологический документ, который увязывает интересы всех сторон теплоэнергетического процесса: покупателей, производителей тепловой энергии, наладчиков гидравлических и температурных режимов тепловых сетей, инспекторов Госэнергонадзора, проектировщиков систем отопления. Температурный график - это «становой хребет», определяющий всю экономику теплоэнергетики крупного города. Как дирижер управляет оркестром, так и температурный график тепловых сетей управляет всеми элементами теплоэнергетической системы: производством, распределением и потреблением тепла, определяет возможные диапазоны комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Само по себе применение того или иного температурного графика работы тепловых сетей непосредственной экономии или перерасхода для потребителя не несет. Однако затраты в обеспечение того или иного температурного графика тепловых сетей значительно отличаются как при строительстве тепловых сетей и при эксплуатации тепловых сетей. Сравнительную характеристику температурных графиков смотри табл.3

Таблица 3 Сравнительные характеристики температурных графиков тепловых сетей

Теплотрасса, работающая по проектному температурному графику	Необходимый напор сетевой воды на ТЭЦ (м.в.с) при переходе от проектного графика на фактический (скорректированный) график.
Проектный	Металло емкость %	Нормативные потери тепла %					со срезкой
				от 120>		до>30.0
				до 480

Результаты технико-экономического анализа показывают, что температурные графики 150 -70 и 170-70є С являются самыми экономичными графиками, как по первоначальным капитальным затратам, а) по металлоемкости в строительные конструкции, так и эксплуатационным затратам: б) по снижению удельных потерь тепла через тепловую изоляцию, с) по сокращению издержек на перекачку сетевой воды. При этом:

• - переход с графика 150-70°С на график 110-70є С, вызывает рост первоначальных капиталовложений с строительство тепловых сетей на 200%;
• - переход от графика 150-70єС на график 110-70єС вызывает рост удельных нормативных потерь с 8.4% до 15.0% (При условии равной циркуляции и 100% загрузки трубопроводов в обоих случаях);
• - переход на фактический режим работы тепловых сетей по графику 110є С против проектного графика 150-70є С требует одновременного роста циркуляции в 2 раза больше сетевой воды. Для обеспечения передачи равного количества тепла требуется рост перепада давления сетевой воды на ТЭЦ от 120 м.в.с до 480 м.в.с. Так как это практически невозможно, то потребители будут, безусловно, ограничены по теплу в 2 раза;
• - если же тепловые сети были запроектированы на график 110-70єС, то переход на температурный график 150-70°С позволит снизить располагаемый напор на ТЭЦ от 120м.в.с. до 30.0 м.в.с.

Однако, необходимо отметить, что вышеприведенные выводы полностью справедливы только при дешевом топливе, как у нас в России. При очень дорогой стоимости топлива, как например в Дании, для максимальной выработки электроэнергии на тепловом потреблении на ТЭЦ, стремятся снижать температуру прямой сетевой воды от ТЭЦ как можно ниже, вплоть до минимально возможного - 80°С. Эффективная ценовая политика на тепловую и электрическую энергию, массовое применение количественного регулирования отпуска тепла, путем изменения расхода сетевой воды позволяют Дании проектировать магистральные тепловые сети с сечением труб в 2-3 раза больше, чем в России. Внутридомовые системы отопления также требуют применения радиаторов с большими в 2-3 раза поверхностями нагрева. Для нового перспективного проектирования систем отопления от ТЭЦ, при значительном росте стоимости топлива и в России также необходимо переходить на энергоэффективный график 80-35°С. Но пока мы не поймем, что в системах отопления России вместо «модных» теплосчетчиков необходимо в первую очередь устанавливать, действительно, энергосберегающие приборы такие как: батарейные регуляторы температуры типа «Данфосс» регуляторы расхода, давления, пока мы не построим достаточное количество теплотрасс от ТЭЦ об энергосберегающем температурном графике 80-35°С для ТЭЦ, остается только мечтать. Востребованность этих решений будет тогда, когда цена газа для внутри Российского потребителя от 40$ за тысячу м3 поднимется до уровня мировой цены газа до 160$ и более за тысячу м3 газа.

Соответствие фактической температуры сетевой воды нормативному значению по температурному графику является одним из главных показателей, характеризующих качество работы всей теплоэнергетической системы. По правилам технической эксплуатации (ПТЭ), недогрев «прямой» сетевой воды не должен быть больше ±(2.1ч4.5°С). Однако фактический недогрев прямой сетевой воды составляет 30-60°С, что в 10 раз больше допустимого по ПТЭ . В свою очередь потребитель также должен обеспечить полное использование тепла и температура «обратки» к ТЭЦ не должна быть выше +(1.2ч2.1єС) от норматива. Фактическое недоиспользование тепла у потребителя составляет до 12-30°С, что так- же в 10 раз больше допустимого по ПТЭ . Ужас! О каких снижениях тарифов можно говорить!! Какая - же энергосберегающая технология может быть в таких варварских условиях эксплуатации теплоэнергетических систем города?

В современных экономических условиях выполнение температурного графика является не столько технической задачей, сколько экономической, связанной с неплатежами муниципалитета за тепловую энергию. Из-за отсутствия необходимых средств у муниципалитета для оплаты тепла в соответствии с проектным графиком 150-70°С и перевода тепловых сетей на фактическую температуру прямой сетевой воды не выше 95ч100°С, приводит к невосполнимому технологическому ущербу в виде полной разрегулировки гидравлического режима тепловых сетей, и, в конечном итоге, к экономическому ущербу как для потребителей, так и для производителей тепла.

Из-за завышенного роста циркуляции сетевой воды, массового снижения перепадов давления у концевых потребителей тепла, при температурах наружного ниже -20-25°С создается неуправляемая аварийная ситуации. Тонкой наладкой гидравлических режимов с установкой нужных диаметров регулирующих шайб и сопел специалисты тепловых сетей занимаются месяцами, но достаточно один раз не обеспечить необходимую температуру в течение 2-4 дней как вся тонкая наладочная работа разваливается. Но самое главное, что никакой реальной экономии топлива на теплоснабжении города при этом нет. Наоборот имеется постоянный перерасход топлива из-за «перегрева» выше +22°С, близлежащих потребителей тепла ~ 60%, и массового «недогрева» ниже +18°С, удаленных потребителей тепла~30%. При снижении температуры наружного воздуха ниже минус 28°С может произойти массовый неуправляемый «недогрев» населения с температурой ниже +18°С уже для ~60% потребителей, и городских системах отопления может возникнуть неуправляемая аварийная ситуация, требующая вмешательства министерства чрезвычайных ситуаций.

Цена ущерба из-за отступления фактического температурного графика от нормативного температурного графика 150-70°С для Омска только по затратам на сверхнормативную перекачку сетевой воды составляет порядка 40 млн.рублей в год. В последнее время в системах теплоснабжения установилась «модная» и эффективно лоббируемая тенденция по установке теплосчетчиков, якобы позволяющих экономить средства на теплоснабжении потребителей. Да, приборы учета тепла позволяют юридически показать фактически потребленное тепло. Но никакой реальной экономии топливо энергетических ресурсов они не приносят. Вместо того, чтобы в условиях ограниченного финансирования, тратить огромные средства на доказательную сторону недостатков теплоснабжения в виде установки очень дорогих теплосчетчиков, (30ч80тысяч рублей) необходимо в системах отопления домов устанавливать «настоящих работяг» - регуляторы расхода, регуляторы температуры, регуляторы давления. Вот они, действительно, снижают энергетические затраты и позволяют работать строго по температурному графику тепловых сетей. А для проведения эффективной претензионной работы с любым поставщиком и потребителем тепловой энергии достаточно трех обыкновенных термометров стоимостью 100 рублей каждый, и температурного графика на одной странице.

Но главный энергосберегающий эффект кроется не сколько в сокращении затрат на перекачку сетевой воды, а прежде всего в возможности обеспечения совместной работы ТЭЦ в базовом режиме с максимальной выработкой электроэнергии на тепловом потреблении и котельных в пиковом режиме. Для города Омска, цена энергосберегающего эффекта составляет не менее 800млн. рублей в год! Именно температура обратной сетевой воды от потребителя тепла к ТЭЦ является ключевым показателем «здоровья» энергосберегающей теплоэнергетики региона, города, предприятия. Пока, вместо форточки, на каждой квартирной батарее, получающей тепло от ТЭЦ, не появится индивидуальный регулятор температуры в помещении, мы не сможем реально экономить до 50% топлива на электроэнергию.

В этой статье я хочу рассказать каким образом и на основании чего производится регулирование температуры теплоносителя. Не думаю, что данная статья будет полезна или интересна работникам теплоэнергетики, так как ничего нового они из нее не почерпнут. А вот обычным гражданам она, надеюсь, окажется полезной.

4.11.1. Режим работы теплофикационной установки электростанции и районной котельной (давление в подающих и обратных трубопроводах и температура в подающих трубопроводах) должен быть организован в соответствии с заданием диспетчера тепловой сети.

Температура сетевой воды в подающих трубопроводах в соответствии с утвержденным для системы теплоснабжения температурным графиком должна быть задана по усредненной температуре наружного воздуха за промежуток времени в пределах 12 — 24 ч, определяемый диспетчером тепловой сети в зависимости от длины сетей, климатических условий и других факторов.

Температурный график разрабатывается для каждого города, в зависимости от местных условий. В нем четко определено какая должна быть температура сетевой воды в тепловой сети при конкретной температуре наружного воздуха. Например, при -35° температура теплоносителя должна быть 130/70. Первая цифра определяет температуру в подающем трубопроводе, вторая — в обратном. Задает эту температуру диспетчер тепловых сетей для всех теплоисточников (ТЭЦ, котельные).

Правила допускают отклонения от заданных параметров:

4.11.1. Отклонения от заданного режима за головными задвижками электростанции (котельной) должны быть не более:

• по температуре воды, поступающей в тепловую сеть, ±3%;
• по давлению в подающих трубопроводах ±5%;
• по давлению в обратных трубопроводах ±0,2 кгс/см2 (±20 кПа).

4.12.36. Для водяных систем теплоснабжения в основу режима отпуска тепла должен быть положен график центрального качественного регулирования. Допускается применение качественно-количественного и количественного графиков регулирования отпуска тепла при необходимом уровне оснащения источников тепловой энергии, тепловых сетей и систем теплопотребления средствами автоматического регулирования, разработке соответствующих гидравлических режимов.

Так что, дорогие граждане, не пытайтесь как-то воздействовать на тепловые сети, если вам стало очень жарко весной. Они ничего для вас не сделают, т. к. не имеют ни права ни возможности. Жалуйтесь в администрацию, тогда, возможно, они прикажут прекратить отопительный сезон раньше. Но помните, что весной температура на улице изменчива и, если сегодня тепло и вы добились отключения отопления, то завтра может стать очень холодно, а отключать оборудование гораздо быстрее, чем включать его в работу.

Теперь поговорим о том, как бывает холодно в квартире зимой, особенно когда основательно «подморозит». Если в квартире холодно , то кто обычно виноват? Правильно — тепловые сети! Так думают большинство граждан. Отчасти, они правы, но не все так просто.

Начнем с того, что в сильные морозы газоснабжающие организации могут ввести ограничение на поставки газа . Из-за этого котельным приходится поддерживать температуру теплоносителя «сколько получится». Как правило, градусов на 10 ниже, чем заложено в температурном графике. Электростанциям проще — они переходят на сжигание мазута, а котельным, которые зачастую стоят чуть ли не посреди жилых кварталов, жечь мазут разрешают только в аварийных случаях (например, полное прекращение газоснабжения), чтобы люди не замерзли совсем. Из-за ограничений поставок газа могут даже отключить горячую воду , чтобы снизить расходы теплоносителя и тем самым поддерживать температуру в системах отопления на нужном уровне. Так что не удивляйтесь в случае чего.

Также причиной того, что зимой в квартирах холодно, является высокая степень изношенности самих тепловых сетей, а в частности тепловой изоляции трубопроводов . В результате, в дома, которые находятся довольно далеко от теплоисточника теплоноситель «доходит» уже порядком остывший.

Ну и последняя причина, о которой я расскажу — это неудовлетворительная теплоизоляция самих квартир и домов. Щели в окнах, дверях, отсутствие теплоизоляции самого дома — все это приводит к тому, что тепло уходит в окружающую среду и нам холодно. Эту причину устранить можете вы сами. Установите новые окна, сделайте теплоизоляцию квартиры, поменяйте радиаторы отопления на новые, ведь со временем чугунные батареи забиваются и теплоотдача значительно снижается. Кстати, если покрасить батарею в черный цвет , то она будет греть лучше. Это не шутка, опыты подтверждают этот факт.

Ну вот, кажется, и все, что я хотел рассказать в этой статье. Так же хочу оговориться, что я писал статью, основываясь во многом на личном опыте. В разных регионах нашей страны ситуация может быть разной и в корне отличаться от того, что я тут понаписал. Но в целом, думаю, обстановка схожа. По крайней мере в крупных городах.

Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию изменяется в за­висимости от температуры наружного воздуха. Расход теплоты на го­рячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха. В этих условиях необходимо регулировать параметры и расход тепло­носителя в соответствии с фактической потребностью абонентов.

4.1. Температурный график сетевой воды

При наличии разнородной нагрузки (отопление, вентиляция и ГВС) в общей тепловой сети расчет и построение температурного графика сетевой воды проводят по преобладающей тепловой нагрузке и для самой распространенной схемы присоединения абонентских ус­тановок. Преобладающей, как правило, является отопи­тельная нагрузка. Предпочтительной системой регулирования тепловой нагрузки является качественное регулирование, когда изменение тепловой нагрузки на отопление при изменении температуры наружного воздуха производится за счет изменения температуры сетевой воды при неизменном расходе. Такое регулирование производится на источнике теплоты.

Расчетные температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе ( - температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе и в системе отопления при ее зависимом присоединении соответственно) на коллекторах источника теплоты соответствуют расчетной температуре наружного воздуха и задаются при проектировании системы теплоснабжения , например, 150/70, 130/70 и т.д. Если тепловая нагрузка однородна, в частности, отопительная, то во всем диапазоне наружных температур можно проводить качественное регулирование. При этом тепловая нагрузка прямо пропорциональна температуре теплоносителя в подающем трубопроводе и обратно пропорциональна температуре наружного воздуха. Поэтому на температурном графике зависимости температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе изображаются при однородной нагрузке и качественном регулировании прямыми линиями. За начальную точку этих прямых принимают температуру наружного воздуха +20 0 С (+18), когда тепловая нагрузка равна нулю. Тогда температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тоже будет +20 0 С (+18). Конечными точками будут соответственно . При зависимом присоединении системы отопления на графике будет третья прямая, соединяющая начальную точку с расчетной температурой .

При наличии нагрузки горячего водоснабжения (гвс) температура воды в подающем трубопроводе не может быть снижена ниже 60 0 С при присоединении системы гвс по открытой схеме и ниже 70 0 С при присоединении по закрытой схеме, т. к. температура воды в водоразборных приборах должна быть от 55 0 С до 65 0 С, а в теплообменнике гвс теряется порядка 10 0 С. Таким образом, на температурном графике производится отсечка, как показано на рис.4 и 5. На графике регулирования закрытой схемы системы теплоснабжения температура наружного воздуха, соответствующая отсечке, , делит график на две области: область качественного регулирования II и область количественного регулирования I. На графике регулирования открытой системы теплоснабжения в зоне качественного регулирования появляется зона III, когда температура воды в обратном трубопроводе достигает 60 0 С и разбор воды на горячее водоснабжение производится только из него.

Рисунок 4. Температурный график регулирования открытой зависимой системы теплоснабжения

Рис.5 Температурный график регулирования закрытой независимой системы теплоснабжения

Наличие или отсутствие на графике регулирования ломаной зависит от того, является ли система теплоснабжения зависимой (рис. 4) или независимой (рис. 5).

Если , то регулирование рационально проводить по совместной нагрузке на отопление и горячее водоснабжение. При этом строится так называемый повышенный температурный график регулирования, позволяющий компенсировать повышенный расход тепла на горячее водоснабжение за счет увеличения разности температур прямой и обратной воды по сравнению с графиком регулирования по отопительной нагрузке.

При построения повышенного графика расход тепла на горячее водоснабжение принимается балансовым:

где - балансовый коэффициент, принимаемый обычно равным величине 1.2.

Вид графика представлен на рис.6.

Рисунок 6. Повышенный температурный график регулирования.

На рисунке: - температуры теплоносителя на коллекторах ТЭЦ; - температуры теплоносителя по отопительному графику; - температура теплоносителя в системах отопления.

Величины

Связаны уравнениием

(10)

Здесь, расчетная разность температур сетевой воды по отопительному графику

В начале определяется величина из уравнения

. (11)

Температура водопроводной воды после первой ступени подогревателя системы гвс где =5…10 о C – величина недогрева воды в подогревателе.

4.2. Расчет и построение графиков расхода сетевой воды

4.2.1. Расчетный расход сетевой воды на отопление:

(12)

где с=4,19 кДж/(кг×К) - теплоемкость воды.

В зоне качественного регулирования II расход теплоносителя на отопление постоянный, в зоне количественного регулирования I падает с ростом температуры наружного воздуха до 0 при +20 (18) 0 С (рис. 5 и 6).

4.2.2. Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию:

определяется по (13):

(13)

Характер графика расхода на вентиляцию повторяет ход графика расхода на отопление (рис. 6 и 7).

4.3.3 Расход сетевой воды на горячее водоснабжение:

В открытых сетях теплоснабжения средний часовой расход воды на горячее водоснабжение будет:

(14)

В закрытых системах теплоснабжения средний часовой расход на горячее водоснабжения определяется по (13, 14).

При параллельной схеме присоединения водоподогревателей

(15)

Температура воды после параллельно включенного водоподогревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды; рекомендуется принимать = 30 °С.

При двухступенчатых системах присоединения водоподогревателей

, (16)

где - температура воды после первой ступени подогрева при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей, °С.

По отношению к зонам регулирования температурного графика системы теплоснабжения расходы ведут себя следующим образом.

В зоне количественного регулирования I при постоянной температуре в подающем трубопроводе с учетом средней нагрузки на горячее водоснабжение расход сетевой воды на горячее водоснабжение остается постоянным и при открытой, и при закрытой системе теплоснабжения (рис. 5 и 6).

Эти расходы сетевой воды определяются следующим образом.

В зоне качественного регулирования (II, III – при открытой схеме и II – при закрытой) характер кривых существенно различается.

При открытой схеме в зоне II сетевая вода на горячее водоснабжение разбирается из подающего и обратного трубопроводов. Из подающего трубопровода расход сетевой воды уменьшается от максимальной величины при температуре наружного воздуха до нуля при температуре наружного воздуха . Наоборот, расход сетевой воды из обратного трубопровода меняется от нуля до максимального значения при тех же температурах наружного воздуха. В зоне III разбор сетевой воды на горячее водоснабжение идет только из обратного трубопровода и несколько падает по мере роста температуры воды от 60 до 70 0 С (рис. 5).

При закрытой схеме присоединения системы горячего водоснабжения теплообмен между системами теплоснабжения и горячего водоснабжения происходит в одноступенчатом (на подающей магистрали) или в двухступенчатом (на обеих магистралях) теплообменнике. В зоне II расход сетевой воды на горячее водоснабжение уменьшается от максимального при до нуля при для двухступенчатого теплообменника (рис. 6, сплошная линия) и до величины

(17)

(рис. 6, штриховая линия).

Затем, для наглядности, строится график суммарных расходов сетевой воды (рис. 7 и 8) согласно условию

. (18)

Рисунок 7. График расходов открытой тепловой сети

Рисунок 8. График расходов закрытой тепловой сети (сплошная линия – двухступенчатый подогрев горячей воды: штриховая – одноступенчатый).

Необходимый для гидравлического расчета тепловой сети расчетный расход сетевой воды в двухтрубной сети в открытых и закрытых системах теплоснабжения определяется по формуле (19):

. (19)

Коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды при регулировании по отопительной нагрузке., принимаемый из следующих соображений:

· открытая система: 100 и более МВт =0.6, менее 100МВт, =0.8;

· закрытая система: 100 и более МВт =1.0, менее 100МВт, =1.2.

При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения при корректированном графике регулирования коэффициент принимают равным 0.

При проектировании тепловых сетей в задачу гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов и падения дав­ления по участкам и в целом по магистрали. Расчет ведется в два этапа: предварительный и поверочный.

5.1. Порядок проведения гидравлического расчета

Исходными данными для расчета являются: расчетная схема (см. рис. 1); расчетные расходы сетевой воды по участкам; вид и коли­чество местных сопротивлений на каждом участке.

Одним из основных параметров, определяющих гидравлическое сопротивление, является скорость воды в трубопроводах. В магист­ральных сетях скорость воды рекомендуют принимать в пределахl¸2 м/с, а в распределительных трубопроводах - 3¸5 м/с.

На первом, предварительном, этапе определяется расчетный ди­аметр трубопровода по принятым значениям скорости воды w и удельного падения давления . Для магистральных трубопрово­дов значение £ 80 Па/м, для распределительных сетей и ответв­лений =100¸300 Па/м. Условный диаметр рассматриваемого участка определяется с помощью номограммы для гидравлического расчета трубопровода (Приложение П) по расходу воды и принятому удельному падению давления . Т. к. точка пересечения на номограмме не попадает на какую-либо линию стандартного диаметра, то необходимо сместиться по линии расходов вверх или вниз до пересечения с линией стандартного диаметра. Если смещаться вверх, то выбирается меньший стандартный диаметр, но реальное удельное линейное сопротивление оказывается больше, а если вниз – то диаметр больше, а сопротивление меньше. Обычно, на участках трубопровода, близких к теплоисточнику переходят на большие диаметры, а ближе к концу магистрали – на меньшие. Необходимо также отслеживать, чтобы скорости воды на участке трубопровода не вышли за указанные пределы. Полученные фактические значения удельного линейного сопротивления и скорости движения воды заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

Гидравлический расчет теплосети

Продолжение таблицы 2

Гидравлический расчет теплосети

По расчетной схеме и выбранной трассе трубопроводов опреде­ляются типы и количество местных сопротивлений: арматуры, отво­дов, компенсаторов и пр. По приложению П8 в зависимости от услов­ного диаметра и типа местных сопротивлений определяется эквива­лентная длина местных сопротивлений и заносится в таблицу 2. Расчетная длина участка трубопровода определяется суммированием фактической и эквивалентной длины.

Падение давления на расчетном участке вычисляется по формуле (20), Па:

(20)

где - длина расчетного участка, м;

Суммарная эквивалентная длина местных сопротивлений на дан­ном участке.

Потери напора на участке составят:

где =975 кг/м 3 - плотность воды при температуре 100 °С;

g =9,81 м/с 2 - ускорение свободного падения.

Полученные величины заносятся в графы поверочного расчета (таб. 2). Аналогично рас­считываются все участки магистрали.

Расчет ответвлений проводится так же, как участок магистрали, нос заданным падением давления (напора), определяемым после построения пьезометрического графика как разность напоров в подающей и обратной магистрали в точке присоединения ответвлеиия.

Также, как и для магистрали, для конкретного рассчитываемого ответвления измеряется длина трубопроводов от точки ответвления до самого дальнего потребителя (абонента) - l отв , м. Для этого ответвления протяженностью l отв предварительно удельное линейное падение давления, Па/м:

(22)

где ; Z - опытный коэффициент местных сопротивлений для ответвлений (для водоводов Z =0,03¸0,05); G отв - расчетный рас­ход теплоносителя на начальном участке ответвления, кг/с; - разность располагаемой падения давления на ответвлении и требуемого перепада давлений у последнего абонента, Па; - фактическая длина ответвления в двухтрубном исполнении.

При сложной схеме распределительных сетей ответвление делит­ся на участки аналогично разделению на участки магистральной сети.

4.2. Построение пьезометрического графика

Пьезометрический график строится на основании гидравлическо­го расчета (таб. 2). Пьезометрический график сети позволяет уста­новить взаимное соответствие рельефа местности, высоты абонент­ских систем и потерь напора в трубопроводах. По пьезометрическому графику можно определить напор в любой точке сети, располагаемый напор в местах ответвлений и на вводе в абонентские системы, а также провести корректировку схем присоединения абонентских сис­тем и действующие напоры в прямой и обратной магистралях сети.

Пьезометрический график строится в масштабе в координатах L-H (L - длина трассы, м; Н - напор, м). За начало координат при­нимается точка 0 , соответствующая установке сетевых насосов (рис. 6). Вправо от точки 0 вдоль оси L (линия I-I , отметка 0.0) нано­сится профиль трассы в соответствии с рельефом местности вдоль основной магистрали и ответвлений. Здесь принимается, что профиль трассы совпадает с рельефом местности. При несложной схеме теп­лоснабжения и небольшом числе абонентских вводов (не более 20) на ответвлениях и магистрали наносятся высоты зданий (абонентских систем). По оси ординат из точки 0 откладывается напор в метрах.

Построение пьезометрического графика начинают с гидростати­ческого режима, когда циркуляция воды в системе отсутствует, а вся система теплоснабжения, включая системы отопления или тепло­обменники систем отопления, заполнена водой с температурой до 100°С. Статическое давление в тепловой сети H ст обеспечивается подпиточными насосами. Линию статического напора S-S на графике проводят из условия прочности чугунных радиаторов, т.е. 60 м. Статическое давление должно быть выше высоты присоединенных зда­ний к системе теплоснабжения, а также обеспечить невскипание воды в тепловой сети. Если хотя бы одно из условий для абонентских вводов не соблюдается, необходимо предусмотреть разделение тепло­вой сети на зоны с поддержанием в каждой зоне своего статического давления.

Необходимый подпор современных сетевых насосов находится в пределах 10¸25 м из условия подавления кавитации на всасе в на­сос, а полный напор подпиточных насосов H ст =40¸60 м. Данное значение

Н ст откладывается по оси Н от точки 0 до А. От точки А начинается построение пьезометрического графика для обратной магистрали в динамическом режиме на основании данного гидравлического расчета. С точки А откладывается длина первого расчетного участка 0 – I (0 I). Далее по оси Н откладывается расчетная величина гидравлических потерь Δ Н І (точка 0 1 ). Выполняя описанные действия, определяем последовательно все точки пьезометрического графика обратной магистрали (точки 0 , 0 1 , 0 2 и т.д.).

От последней точки пьезометрического графика обратной ма­гистрали (точка 0 4 ) откладывается необходимый располагаемый напор у последнего абонентаDH аб » 15¸20 м при наличии элеватора или DH аб » 10м+H зд - при безэлеваторном подключении (точка П 4 ). Пьезометрический график прямой магистрали строится от точки П 4 в обратной последовательности по участкам сети. Соединяя все найденные точки (А,0 1 ,0 2 , ... ) получим пьезометрический график обратной магистрали. При правильных расчетах и построении пьезометрический график должен быть прямолинейным. В точке П , соответс­твующей месторасположению источника теплоты, вверх откладывается потеря напора в сетевых подогревателяхDH П =10¸20 м или в водо­грейном котлеDH П =15¸30 м.

Рисунок 9. Пьезометрический график и схема тепловой сети:

I - сетевой насос; II - подпиточный насос; III - теплоподготови-тельная установка; IV - регулятор давления; V - подпиточный бак.

5. ВЫБОР СХЕМ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АБОНЕНТСКИХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ К ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

Пьезометрический график позволяет выбрать схему присоедине­ния абонентских установок к теплосети с учетом располагаемого пе­репада давлений и ограничений по избыточному давлению в трубопро­водах.

На рис. 10 представлены схемы присоединения абонентских отопительных систем к тепловой сети. Схемы (а), (б) и (в) представляют собой зависимые присоединения. Схема (а) используется в том случае, когда имеется центральный или групповой тепловой пункт, где готовится теплоноситель с требуемыми параметрами и перед системой отопления необходимо отрегулировать только давление. Рис.10б - элеваторная схема присоединения применяется при условии, что напор в обратной магистрали не превышает допус­тимого для местных отопительных систем, а располагаемый напор на вводе достаточен для работы элеватора (15¸18 м).

Если напор в обратной магистрали не превышает допустимого, а располагаемый напор недостаточен для работы элеватора, применяют зависимую схему со смесительным насосом (Рис.10в).

Если напор в обратной магистрали в статическом или динами­ческом режиме превышает допустимый напор для местных систем отоп­ления, применяют независимую схему с установкой водоводяного теплообменника (Рис.10г).

Обозначения на схеме:

ПК – пиковый котел; ТП – теплофикационный подогреватель; СН – сетевой насос; ПН – подпиточный насос; РР – регулятор расхода; Д – диафрагма; В - воздушник (кран Маевского); Э – элеватор; Н – смесительный насос; РТ – регулятор температуры; ТО – теплообменник системы отопления; ЦН – циркуляционный насос; РБ – расширительный бак.

На рис. 11 представлены схемы присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения.

Рисунок 11. Присоединение систем горячего водоснабжения к системе теплоснабжения

6. ВЫБОР НАСОСОВ

6.1. Выбор сетевых насосов

Сетевые насосы устанавливаются на источнике теплоты, их ко­личество должно быть не менее двух, из которых один резервный. Производительность всех рабочих насосов принимается равной сум­марному расходу сетевой воды с учетом коэффициента запаса насоса по производительности (1,05-1,1).

Напор сетевых насосов определяется по пьезометрическому гра­фику и равен, м:

H с.н. =H ст +DH п +DH о +DH аб,

где H ст - потери напора на станции, м;

DH п - потери напора в подающей линии, м;

DH аб - располагаемый напор у абонента,м;

DH о - потери напора в обратной линии, м.

Выбор насосов выполняется для отопительного и неотопительно­го периодов. При наличии подкачивающих насосов в сети напор сете­вых насосов уменьшается на напор подкачивающих насосов.

6.2. Выбор подпиточных насосов

Производительность подпиточных насосов определяется величи­ной потерь сетевой воды в системе теплоснабжения. В закрытых сис­темах потери сетевой воды составляют 0,5 % объема воды в сетях, м 3 /ч:

G подп. =0,005×V+G гвс,

где V=Q×(V с +V м) - объем воды в системе теплоснабжения, м 3 ; Q - тепловая мощность системы теплоснабжения, МВт; V с , V м - удельные объемы сетевой воды, находящейся в наружных сетях с подогрева­тельными установками и в местных системах, м 3 /МВт (V с =10¸20, V м =25).

Список литературы

1. Айзенберг И.И., Баймачев Е.Э., Выгонец А.В. и др. Учебное пособие по дипломному проектированию для студентов специальности 270109 – ТВ. – Иркутск: Иркутский дом печати, 2007, - 104 с.