Водяных систем теплоснабжения

Температурные графики выражают зависимость необходимых температур воды в тепловой сети от температуры наружного воздуха. Методика построения температурных графиков рассматривается при однородной тепловой нагрузке.

Температурный график для отопительной нагрузки при качественном регулировании строится из предположения постоянного расхода воды в системах отопления в течение всего отопительного сезона.

Регулирование отпуска теплоты осуществляется изменением температуры воды в подающей магистрали тепловой сети. Задача регулирования - поддержание неизменной заданной температуры в помещении за счет теплоотдачи нагревательных приборов.

Для установившегося состояния должен соблюдаться тепловой баланс, то есть равенство количеств теплоты, потерянной через ограждающие конструкции, и теплоты, переданной воздуху помещений нагревательными приборами с циркулирующей сетевой водой.

Запишем уравнения теплового баланса для температур наружного воздуха - расчетной (t¢ _Н) и любой во время отопительного сезона (текущей) (t_Н):

; (3.3)

, (3.4)

где q_О - отопительная характеристика здания, Вт/(м³× К);

t_Н, t¢ _Н - текущее и расчетное значение температур наружного воздуха, °С;

t_ВН - расчетная температура в помещении, °С;

V_Н - объем здания по наружному обмеру, м³;

G₁, G¢ ₁ - расходы воды в тепловой сети и в системах отопления, кг/с;

t₁ и t¢ ₁ - температура воды в подающей магистрали тепловой сети, °С;

t₂ и t¢ ₂ - температура обратной воды в подающей магистрали тепловой сети, °С;

k и k¢ - коэффициенты теплопередачи нагревательного прибора, Вт/(м²× К);

F - поверхность нагрева нагревательных приборов системы отопления, м²;

t_СР и t¢ _СР - средние температуры воды в нагревательном приборе, °С.

Разделив уравнение (3.3) на уравнение (3.4), получим:

. (3.5)

Коэффициент теплопередачи нагревательных приборов в системах отопления имеет следующую зависимость от температурного напора в нагревательном приборе:

, (3.6)

где с - безразмерный коэффициент;

n - безразмерный коэффициент, зависящий от типа нагревательного прибора (n = 0, 32 для радиаторов новых типов).

Разность температур (t_СР - t_ВН) называется температурным напором нагревательного прибора. Отношение Q/Q^¢ называется относительным расходом . Заменив в уравнении (3.5) коэффициенты теплопередачи через температурные напоры, получим:

. (3.7)

Для систем водяного отопления с присоединением к тепловой сети через элеватор выражение для определения температуры в подающем трубопроводе имеет вид:

; (3.8)

температура воды после отопительной нагрузки равна:

; (3.9)

температура воды после отопительного устройства на вводе составит:

, (3.10)

где - относительный расход;

- расчетный температурный период в отопительной системе ( - расчетная температура воды подающем стояке отопительной системы, ^оС; - коэффициент смешения);

- расчетный температурный перепад в сети;

- расчетный температурный перепад в нагревательных приборах отопительной системы.

Рис. 17. Отопительный график 150-70 °C

Как следует из формул (3.8)-(3.10), температура воды является однозначной функцией отопительной нагрузки. Принимая , можно найти соответствующие значения температуры воды. Общий вид температурного графика при исходных данных t¢ ₁ = 150 °С, t¢ ₂ = 70 °С, t¢ ₃ = 95 °С, t_ВН = 18 °С показан на рис. 17. Приведенный график называют отопительным.

Для систем отопления с непосредственным присоединением к тепловой сети (системы отопления промышленных зданий) температура воды, поступающая в нагревательные приборы, равна температуре воды в подающей магистрали, то есть t₃ = t₁.

Уравнения температурного графика для непосредственного присоединения имеют вид:

, (3.11)

. (3.12)

Для систем воздушного отопления уравнения температурного графика имеют вид:

; (3.13)

. (3.14)

Температурный график для вентиляционной нагрузки при качественном регулировании строится из предположения, что коэффициент теплопередачи калориферов считается постоянным при переменных температурах теплоносителей. В этом случае уравнение качественного регулирования может быть записано следующим образом:

, (3.15)

где - расчетное значение температуры наружного воздуха для проектирования вентиляции, °С;

t_В - температура воздуха после калорифера, постоянная для всех значений температур наружного воздуха, °С;

t_1В, t_1В¢ ¢ ¢ - температуры воды в подающей магистрали тепловой сети, °С;

t_2В, t_2В¢ ¢ ¢ - температуры обратной воды в подающей магистрали тепловой сети °С.

Из уравнения 3.15 находим:

; (3.16)

. (3.17)

Температурные графики для технологической нагрузки и систем горячего водоснабжения строятся для закрытой системы теплоснабжения по уравнению:

, (3.18)

где Dt_СР и Dt¢ _СР - средние разности температур греющей и нагреваемой сред в теплообменнике при любых температурах воды и при расчетных, °С;

k и k ¢ - коэффициенты теплопередачи в теплообменниках (можно принять ).