6.9. Системы регулирования централизованного теплоснабжения.

Тепловая нагрузка абонентов непостоянна и разнородна. Различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование выполняется на ТЭЦ или котельной, групповое и местное на ЦТП или местных (абонентских вводах) тепловых подстанциях, индивидуальное – непосредственно на теплопотребляюших приборах. Для экономичности теплоснабжения следует применять комбинированное регулирование – сочетание трех ступеней.

Однако индивидуальное регулирование не всегда выполнимо, так как требует больших затрат и существенной реконструкции систем. Это особенно касается однотрубных систем отопления, когда работа одних нагревательных приборов жестко связана с работой других. Центральное и групповое регулирование используется широко.

Регулирование возможно изменением параметров – температурой и расходом теплоносителя. Централизованное управление ведется по типовой тепловой нагрузке, характерной для большинства абонентов района.

В водяных системах централизованного теплоснабжения принципиально можно использовать три метода централизованного регулирования:

1. Качественный,заключается в регулировании отпуска теплоты за счет изменения температуры теплоносителя у абонентов при сохранении постоянным количества (расхода) теплоносителя в тепловой сети.

2. Количественный,заключающийся в реагировании отпуска теплоты путем изменения расхода теплоносителя при постоянной температуре у абонентов.

3. Количественно-качественный, заключающийся в реагировании отпуска теплоты посредством одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

Основное применение получило центральное качественное регулирование, дополняемое на ЦТП или ИТП количественным регулированием или регулирование пропусками.

Удовлетворительная работа отопительных установок при применении количественного регулирования или регулирования пропусками возможна только при присоединении этих установок к тепловой сети по независимой схеме или по зависимой со смесительным насосом. Только при этих схемах в местных отопительных установках может поддерживаться расчетный расход воды независимо от расхода из тепловой сети.

При присоединении отопительных установок к тепловой сети по зависимой схеме с элеватором без дополнительного смесительного насоса снижение расхода сетевой воды вызывает пропорциональное уменьшение ее расхода в местной системе, и, как следствие, увеличение перепада температур и гравитационного перепада. Последнее приводит к вертикальной разрегулировке двухтрубных отопительных систем зданий, имеющих значительную высоту и небольшую потерю напора при расчетном расходе воды.

Разрегулировка в отопительных установках возникает также при регулировании пропусками, так как при периодических выключениях и включениях циркуляции отопительные приборы, находящиеся на различном расстоянии от узла регулирования, находятся в неодинаковых условиях.

На рис. 6.9.1 представлены графики изменения тепловой нагрузки Q_0, температуры воды в прямоми обратномканалах, расходы водыWпри различных способах регулирования отопительной нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха.

При установке на абонентских вводах струйных смесителей (элеваторов) количественное регулирование и уменьшение давления в прямой магистрали приводит к разрегулировке отопительных установок.

Этот недостаток устраняется при установке на абонентских вводах, кроме элеваторов, центробежных насосов. В отопительной установке поддерживается постоянный расход воды при уменьшении расхода сетевой воды из тепловой сети. Таким образом, на участке t_нк -t_ни (участок 1), в отопительной установке фактически реализуется качественное регулирование а по тепловой сети – количественное.

При вентиляционной нагрузке (комбинированное управление) можно выделить три диапазона регулирования (рис. 6.9.2)

1. – t_нк-t_ни

2. – t_ни -t_нв

3. – t_нв -t_{но -}

Два диапазона совпадают с характером отопительной нагрузки.

На третьем диапазоне регуляторы снижают потребление сетевой воды через калориферы, забор воздуха для вентиляции осуществляется из помещения; тепловая нагрузка остается постоянной, т.к. с уменьшением потребления сетевой воды увеличивается её температура.

Местные автоматические регуляторы управляют потреблением сетевой воды в 1 и 3 диапазонах.

На графиках принято, что имеется аккумулятор горячей воды, выравнивающий неравномерности суточного графика.

Если в первом диапазоне расход сетевой воды постоянен, то во втором диапазоне регулятор температуры горячего водоснабжения понижает потребление сетевой воды, чтобы оставить .

Но аккумуляторов, как правило, нет. Максимальный расход сетевой воды на ГВС имеет место в вечерние часы предвыходных дней.

Отметим главное, что температура воды в подающем трубопроводе для систем ГВС не может быть ниже 65 ºC. Это приводит к необходимости в первом диапазоне переходить к количественному регулированию на ЦТП или ИТП.

Многие важные экономические показатели систем централизованного теплоснабжения (начальные затраты на сооружение тепловых сетей и сетевых насосных установок, расход энергии на перекачку теплоносителя и т.д.) зависят от расчетного расхода воды в сети, под которым понимают максимальный суммарный расход сетевой воды. На рис. 6.9.4 а, б приведены графики суммарного расхода сетевой воды в открытых и закрытых системах теплоснабжения. Максимальный расход воды в закрытых системах имеет место , т.е. на границе перехода от количественного регулирования к качественному. В открытых системах график расхода сетевой воды на участкепримерно постоянный.

Выше отмечалось, что наиболее рациональной закрытой схемой присоединения абонентов с отопительной нагрузкой и ГВС являются закрытые схемы с двухступенчатым последовательным подогревом воды для ГВС и применением регуляторов расхода или отопления (рис. 6.4.1 д, е, з). Основные преимущества этих схем:

• выравнивание суточного графика совмещенной нагрузки за счет использования аккумулирующей способности строительных конструкций отапливаемых зданий без установки специальных аккумуляторов.

• минимальный расчетный расход сетевой воды, равный для типовых вводов расчетному расходу воды на отопление плюс среднему расходу на ГВС.

• пониженная температура обратной воды благодаря использованию теплоты этой воды для частичного покрытия нагрузки ГВС.

Задача расчета для центрального регулирования заключается в определении температуры сетевой воды в подающей и обратной линиях сети при изменении нагруженной температуры (рис. 6.9.6)

В открытых системах совмещенной нагрузки графики температур и расходов имеют аналогичный характер (рис. 6.9.4 б), где W_2об– снижение разбора сетевой воды на ГВС из-за повышения температуры сетевой воды.

6.9.1 а.Качественное регулирование отопительной нагрузки

нагрузка

а)

W

р

Рис. 6.9.1б Количественное регулирование отопительной нагрузки

Тепл.

нагрузка

а

расход

Рис. 6.9.1в Комбинированное управление отопительной нагрузкой

Тепловая

нагрузка

б)

W