Библиографическое описание:

Мохов А. И., Рафальская Т. А. Влияние возмущающих и регулирующих воздействий на температурный режим зданий // Молодой ученый. — 2016. — №9. — С. 224-230.



Рассмотрены основные возмущающие и регулирующие воздействия, влияющие на температурный режим зданий при отклонении параметров в теплосети от расчётных значений. Приведена методика расчёта теплового режима помещений на основе статической отопительной характеристики зданий для зависимой и независимой схем присоединения системы отопления в тепловом пункте.

На основе полученных результатов можно определить статические коэффициенты передачи по каналам возмущающего и регулирующего воздействий и выбрать необходимые режимы работы систем регулирования отопительной нагрузки.

Ключевые слова: система теплоснабжения, тепловая сеть, тепловой пункт, система отопления, температурный режим зданий.

Изменение температурного режима отапливаемых зданий может происходить как вследствие изменения внешних и внутренних возмущающих, так и вследствие изменения регулирующих воздействий. Внешними возмущающими воздействиями являются изменения наружной температуры, скорости ветра, солнечной радиации. К внутренним возмущающим воздействиям относятся бытовые тепловыделения. Регулирующими воздействиями, изменяющими температурный режим отапливаемых зданий, являются:

а) температура сетевой воды в подающей линии отопительной сети;

б) расход сетевой воды, поступающей на отопление;

в) величина поверхности нагрева отопительных приборов.

В качестве примера были рассмотрены режимы работы теплосети от ЦТП-ц41 по ул. Орджоникидзе в г. Новосибирске. Расчётная нагрузка на отопление на ЦТП составляет Qomax = 4,459 МВт, средняя на горячее водоснабжение Qhm = 2,659 МВт. Расчётная температура для проектирования отопления в Новосибирске tно=-37 С, расчётная температура внутреннего воздуха tвр = 20 С, в системе отопления о1 = 105 С. Тепловые сети рассчитаны на температурный график отпуска теплоты 150/70 С, но на ТЭЦ применяется верхняя срезка температурного графика на 114 С (рис. 1).

Рис. 1. Температуры сетевой воды в ЦТП: 1 — в подающей магистрали теплосети; о3 — в подающей магистрали системы отопления; о2 — в обратной магистрали системы отопления; 2 — в обратной магистрали теплосети; г2 после подогревателя II ступени СГВ; с2 на входе в подогреватель I ступени СГВ

Таким образом, начиная с наружной температуры tно=-20 С температура воды в теплосети не соответствует расчётной (1 < 1тр на рис. 1). Кроме того, текущая температура наружного воздуха может опуститься ниже расчётной для проектирования отопления. Снижение 1 и tн ниже расчётных значений требует увеличения расхода воды из теплосети в систему отопления для поддержания требуемого температурного режима (Gdo не остаётся постоянным при низких температурах наружного воздуха, а должен увеличиваться, рис. 2).

Рис. 2. Расходы сетевой воды в ЦТП: Gd — расход воды в теплосети; Gdо требуемый расход сетевой воды из подающей магистрали тепловой сети для системы отопления; Gdод — действительный расход сетевой воды, поступающей в систему отопления из подающей магистрали теплосети; GdhII — расход сетевой воды в подогревателе горячего водоснабжения II ступени; Gdh — расход воды из теплосети на СГВ

Изменения температуры воздуха в отапливаемых зданиях при зависимом присоединении системы отопления можно определить, решая систему уравнений (1–3), [1].

Расход теплоты, поступающей в систему отопления:

,(1)

где  коэффициент смешения системы отопления;

 расчётная разность температур сетевой воды, С;

 температурный напор при смешении воды в отопительном устройстве, С;

= Gdo/Gdoд относительный расход воды в отопительной сети;

 требуемая тепловая мощность системы отопления при данной наружной температуре.

В этом уравнении величина Qо входит в левую и правую части. Поэтому, в первом приближении принимаем. Затем определяется Qор:

.(2)

Определив новое значение, снова находим Qо по формуле (1). Расчёт повторяем до заданной точности.

Внутреннюю температуру можно найти по формуле:

.(3)

На рис. 3 показано, на какую величину будет изменяться температура в отапливаемых помещениях при условии, что регулирующие воздействия 1, Gdо остаются неизменными, а возмущающее воздействие (наружная температура tн) будет изменяться на tн.

Рис. 3. Изменение температуры в отапливаемых помещениях при изменении наружной температуры tн (1 = const, Gdо = const)

На рис. 4 и 5 показаны результаты расчёта системы уравнений (1–3) при отклонении температуры в подающей магистрали теплосети от расчётных значений.

Рис. 4. Температура в помещениях tв при отклонении температуры сетевой воды 1 от расчётного значения по температурному графику (tн = const, Gdо = const)

Рис. 5. Относительный расход теплоты на отопление Qo/Qop при отклонении температуры сетевой воды 1 от расчётного значения по температурному графику (tн = const, Gdо = const)

На рис. 6 показаны полученные из формулы (1) зависимости относительного расхода сетевой воды в систему отопления о при различном отклонении температуры воды в теплосети, при которых будут обеспечены и, следовательно, tвр = 20 С.

Рис. 6. Относительные расходы сетевой воды на отопление о, компенсирующие отклонение 1 от расчётного значения на величину 1

На основе полученных результатов можно определить статические коэффициенты передачи по каналам возмущающего и регулирующего воздействий.

Так, статический коэффициент передачи по каналу (изменение температуры наружного воздуха к изменению температуры воздуха в отапливаемых помещениях) при условии постоянства других воздействий определяется как отношение изменения внутренней температуры к изменению наружной:

.(4)

При независимом присоединении системы отопления относительный расход воды на отопительный подогреватель можно определить по уравнению:

,(5)

где для рассматриваемого ЦТП принято:

 относительный расход сетевой воды из внешней сети через отопительный подогреватель;

= 150  65 = 75 С  расчётный перепад температур во внешней сети;

= 130  70 = 60 С  расчётный перепад температур в отопительной сети;

,  безразмерные тепловые производительности отопительного подогревателя и отопительной системы.

Как правило, при независимом присоединении отопительных систем расход воды в отопительной сети остаётся постоянным, т. е. =1.

Величина рассчитывается по уравнению:

,(6)

где = 53,36 т/ч; = 61,88 т/ч — расчётные расходы меньшей (греющей) и большей (нагреваемой) сред в отопительном подогревателе в точке излома температурного графика;

Фп = 4,79 — параметр отопительного подогревателя, определён при подборе пластинчатых подогревателей AlfaLaval по методике [2, 3].

Безразмерная производительность отопительной системы:

.(7)

Отношение в первом приближении принимают равным 1. После этого при известном значении 1 рассчитывают величину по уравнению (5) и далее расчёт повторяют до увязки с заданной точностью. Внутреннюю температуру в помещениях определяют по формуле (3).

На рис. 7 показано, на какую величину изменяется внутренняя температура в помещениях при снижении расхода сетевой воды на отопительный подогреватель. Как следует из рисунка, эта величина при одних и тех же значениях зависит от tн.

Рис. 7. Изменение температуры воздуха в отапливаемых помещениях tв при изменении относительного расхода сетевой воды на отопительный подогреватель

На рис. 8 для независимой схемы показаны значения относительных расходов воды на отопительный подогреватель , компенсирующие отклонения температуры сетевой воды 1 от требуемой по температурному графику 1тр.

Рис. 8. Относительные расходы сетевой воды на отопительный подогреватель п, компенсирующие отклонения температуры воды в подающей магистрали теплосети на величину 1

Поскольку величина изменения внутренней температуры tв при одних и тех же изменениях расхода сетевой воды на отопительный подогреватель зависит от tн, то и статический коэффициент передачи:

(8)

также является переменной величиной, что необходимо учитывать при разработке и эксплуатации систем автоматического регулирования отопительной нагрузки в ЦТП.

Выводы.

Рассмотрены основные факторы, влияющие на температурный режим отапливаемых зданий, показана методика расчёта действия этих факторов на внутреннюю температуру воздуха в зданиях, которая является основным регулируемым параметром при регулировании отопительной нагрузки. На этой основе могут быть выбраны необходимые режимы работы систем регулирования отопительной нагрузки в ЦТП.

Литература:

  1. Зингер Н. М. Повышение эффективности работы тепловых пунктов / Н. М. Зингер, В. Г. Бестолченко, А. А. Жидков. — Москва: Стройиздат, 1990. — 188 с.
  2. Мохов А. И. Расчет и сравнение характеристик пластинчатых теплообменников / А. И. Мохов, Т. А. Рафальская // Молодой ученый.  2015.  № 7. С. 176–180.
  3. Рафальская Т. А. Тепловой и гидравлический расчет водо-водяных теплообменников систем отопления и горячего водоснабжения: учеб. пособие / Т. А. Рафальская, В. В. Бурцев; Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т (Сибстрин). — Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2015. — 128 с.
Основные термины (генерируются автоматически): сетевой воды, расход сетевой воды, расхода сетевой воды, системы отопления, температуры сетевой воды, расход воды, сетевой воды 1, температурный режим, магистрали теплосети, отопительный подогреватель, отклонении температуры, систему отопления, регулирования отопительной нагрузки, температурный режим зданий, отклонении температуры сетевой, расходы сетевой воды, наружной температуры, температуры воздуха, температуры воды, отопительной сети.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос