Зависимость температуры теплоносителя от наружных температур. Для чего необходим температурный график отопления? Температурный график системы отопления таблица

Основой экономного подхода к расходу энергоносителя в системе отопления любого типа является температурный график. Его параметры указывают оптимальное значение нагрева воды, оптимизируя тем самым затраты. Для того чтобы на практике применить эти данные необходимо подробнее узнать принципы его построения.

Терминология

Температурный график – оптимальное значение нагрева теплоносителя для создания комфортной температуры в помещении. Он состоит из нескольких параметров, каждый из которых прямым образом влияет на качество работы всей системы отопления.

1. Температура во входном и выходном патрубках котла отопления.
2. Разница между этими показателями нагрева теплоносителя.
3. Температура в помещении и на улице.

Последние характеристики являются определяющими для регулирования первых двух. Теоретически необходимость в увеличении нагрева воды в трубах наступает при уменьшении температуры на улице. Но насколько нужно увеличить , чтобы нагрев воздуха в помещении был оптимален? Для этого составляют график зависимости параметров системы отопления.

При его расчете учитываются параметры отопительной системы и жилого здания. Для централизованного отопления приняты следующие температурные параметры системы:

• 150°С/70°С. Перед поступлением к пользователям теплоноситель разбавляется с водой из обратной трубы для нормализации входящей температуры.
• 90°С/70°С. В этом случае нет необходимости устанавливать оборудование для смешивания потоков.

Согласно текущим параметрам системы коммунальные службы должны следить за соблюдением значения нагрева теплоносителя в обратной трубе. Если этот параметр меньше нормального – значит, помещение прогревается не должным образом. Превышение говорит об обратном – температура в квартирах слишком высокая.

Температурный график для частного дома

Практика составления подобного графика для автономного отопления не сильно развита. Это объясняется его принципиальным отличием от централизованного. Регулирование температуры воды в трубах возможно осуществлять в ручном и автоматическом режиме. Если при проектировании и практической реализации была учтена установка датчиков для автоматического регулирования работы котла и термостатов в каждой комнате, то острой необходимости в расчете температурного графика не будет.

Но для подсчета будущих расходов в зависимости от погодных условий он будет незаменим. Для того чтобы составить его согласно текущим правилам, необходимо учитывать следующие условия:

Только после обеспечения этих условий можно переходить к расчетной части. На этом этапе могут возникнуть трудности. Правильный расчет индивидуального температурного графика представляет собой сложную математическую схему, в которой учитываются все возможные показатели.

Однако для облегчения задачи существуют уже готовые таблицы с показателями. Ниже приведены примеры самых часто встречающихся режимов работы отопительного оборудования. В качестве начальных условий были взяты следующие вводные данные:

• Минимальная температура воздуха на улице – 30°С
• Оптимальная температура в помещении +22°С.

На основе этих данных были составлены графики для следующих видов работы отопительных систем.

Экономичный расход энергоресурсов в отопительной системе, может быть достигнут, если выполнять некоторые требования. Одним из вариантов, является наличие температурной диаграммы, где отражается отношение температуры, исходящей от источника отопления к внешней среде. Значение величин дают возможность оптимально распределять тепло и горячую воду потребителю.

Высотные дома подключены в основном к центральному отоплению. Источники, которые передают тепловую энергию, являются котельные или ТЭЦ. В качестве теплоносителя используется вода. Её нагревают до заданной температуры.

Пройдя полный цикл по системе, теплоноситель, уже охлаждённый, возвращается к источнику и наступает повторный нагрев. Соединяются источники с потребителем тепловыми сетями. Так как окружающая среда меняет температурный режим, следует регулировать тепловую энергию, чтобы потребитель получал необходимый объём.

Регулирование тепла от центральной системы можно производить двумя вариантами:

1. Количественный. В этом виде изменяется расход воды, но температуру она имеет постоянную.
2. Качественный. Меняется температура жидкости, а расход её не изменяется.

В наших системах применяется второй вариант регулирования, то есть качественный. Здесь есть прямая зависимость двух температур: теплоносителя и окружающей среды. И расчёт ведётся таким образом, чтобы обеспечить тепло в помещении 18 градусов и выше.

Отсюда, можно сказать, что температурный график источника представляет собой ломанную кривую. Изменение её направлений зависит от разниц температур (теплоносителя и наружного воздуха).

График зависимости может быть различный.

Конкретная диаграмма имеет зависимость от:

1. Технико-экономических показателей.
2. Оборудования ТЭЦ или котельной.
3. Климата.

Высокие показатели теплоносителя обеспечивают потребителя большой тепловой энергией.

Ниже показан пример схемы, где Т1 – температура теплоносителя, Тнв – наружного воздуха:

Применяется также, диаграмма возвращённого теплоносителя. Котельная или ТЭЦ по такой схеме может оценить КПД источника. Он считается высоким, когда возвращённая жидкость поступает охлаждённая.

Стабильность схемы зависит от проектных значений расхода жидкости высотными домами. Если увеличивается расход через отопительный контур, вода будет возвращаться не охлаждённой, так как возрастёт скорость поступления. И наоборот, при минимальном расходе, обратная вода будет достаточно охлаждена.

Заинтересованность поставщика, конечно, в поступлении обратной воды в охлаждённом состоянии. Но для уменьшения расхода существуют определённые пределы, так как уменьшение ведёт к потерям количества тепла. У потребителя начнётся опускаться внутренний градус в квартире, который приведёт к нарушению строительных норм и дискомфорту обывателей.

От чего зависит?

Температурная кривая зависит от двух величин: наружного воздуха и теплоносителя. Морозная погода ведёт за собой увеличение градуса теплоносителя. При проектировании центрального источника учитывается размер оборудования, здания и сечение труб.

Величина температуры, выходящей из котельной, составляет 90 градусов, для того, чтобы при минусе 23°C, в квартирах было тепло и имело величину в 22°C. Тогда обратная вода возвращается на 70 градусов. Такие нормы соответствуют нормальному и комфортному проживанию в доме.

Анализ и наладка режимов работы производится при помощи температурной схемы. Например, возвращение жидкости с завышенной температурой, будет говорить о высоких расходах теплоносителя. Дефицитом расхода будут считаться заниженные данные.

Раньше, на 10 ти этажные постройки, вводилась схема с расчётными данными 95-70°C. Здания выше имели свою диаграмму 105-70°C. Современные новостройки могут иметь другую схему, на усмотрение проектировщика. Чаще, встречаются диаграммы 90-70°C, а могут быть и 80-60°C.

График температуры 95-70:

Температурный график 95-70

Как рассчитывается?

Выбирается метод регулирования, затем делается расчёт. Во внимание берётся расчётно-зимний и обратный порядок поступления воды, величина наружного воздуха, порядок в точке излома диаграммы. Существуют две диаграммы, когда в одной из них рассматривается только отопление, во второй отопление с потреблением горячей воды.

Для примера расчёта, воспользуемся методической разработкой «Роскоммунэнерго».

Исходными данными на теплогенерирующую станцию будут:

1. Тнв – величина наружного воздуха.
2. Твн – воздух в помещении.
3. Т1 – теплоноситель от источника.
4. Т2 – обратное поступление воды.
5. Т3 – вход в здание.

Мы рассмотрим несколько вариантов подачи тепла с величиной 150, 130 и 115 градусов.

При этом, на выходе они будут иметь 70°C.

Полученные результаты сносятся в единую таблицу, для последующего построения кривой:

Итак, мы получили три различные схемы, которые можно взять за основу. Диаграмму правильней будет рассчитывать индивидуально на каждую систему. Здесь мы рассмотрели рекомендованные значения, без учёта климатических особенностей региона и характеристик здания.

Чтобы уменьшить расход электроэнергии, достаточно выбрать низкотемпературный порядок в 70 градусов и будет обеспечиваться равномерное распределение тепла по отопительному контуру. Котёл следует брать с запасом мощности, чтобы нагрузка системы не влияла на качественную работу агрегата.

Регулировка

Регулятор отопления

Автоматический контроль обеспечивается регулятором отопления.

В него входят следующие детали:

1. Вычислительная и согласующая панель.
2. Исполнительное устройство на отрезке подачи воды.
3. Исполнительное устройство , выполняющее функцию подмеса жидкости из возвращённой жидкости (обратки).
4. Повышающий насос и датчик на линии подачи воды.
5. Три датчика (на обратке, на улице, внутри здания). В помещении их может быть несколько.

Регулятором прикрывается подача жидкости, тем самым, увеличивается значение между обраткой и подачей до величины, предусмотренной датчиками.

Для увеличения подачи присутствует повышающий насос, и соответствующая команда от регулятора. Входящий поток регулируется «холодным перепуском». То есть происходит понижение температуры. На подачу отправляется некоторая часть жидкости, поциркулировавшая по контуру.

Датчиками снимается информация и передаётся на управляющие блоки, в результате чего, происходит перераспределение потоков, которые обеспечивают жёсткую температурную схему системы отопления.

Иногда, применяют вычислительное устройство, где совмещены регуляторы ГВС и отопления.

Регулятор на горячую воду имеет более простую схему управления. Датчик на горячем водоснабжении производит регулировку прохождения воды со стабильной величиной 50°C.

Плюсы регулятора:

1. Жёстко выдерживается температурная схема.
2. Исключение перегрева жидкости.
3. Экономичность топлива и энергии.
4. Потребитель, независимо от расстояния, равноценно получает тепло.

Таблица с температурным графиком

Режим работы котлов зависит от погоды окружающей среды.

Если брать различные объекты, например, заводское помещение, многоэтажный и частный дом, все будут иметь индивидуальную тепловую диаграмму.

В таблице мы покажем температурную схему зависимости жилых домов от наружного воздуха:

СНиП

Существуют определённы нормы, которые должны быть соблюдены в создании проектов на тепловые сети и транспортировку горячей воды потребителю, где подача водяного пара должна осуществляться в 400°C, при давлении 6,3 Бар. Подачу тепла от источника рекомендуется выпускать потребителю с величинами 90/70 °C или 115/70 °C.

Нормативные требования следует выполнять на соблюдение утверждённой документации с обязательным согласованием с Минстроем страны.

Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный или скорректированный температурный график).

Принять расчетные температуры сетевой воды в подающей магистрали t 1 = 130 0 С в обратной магистрали t 2 = 70 0 С, после элеватора t 3 = 95 0 С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tнро = -31 0 С. Расчетная температура воздуха внутри помещения tв= 18 0 С. Расчетные тепловые потоки принять те же. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения tгв = 60 0 С, температура холодной воды t с = 5 0 С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения a б = 1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.

Решение. Предварительно выполним расчет и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома =70 0 С. Значения температур сетевой воды для систем отопления t 01 ; t 02 ; t 03 определим используя расчетные зависимости (13), (14), (15) для температур наружного воздуха t н = +8; 0; -10; -23; -31 0 С

Определим, используя формулы (16),(17),(18), значения величин

Для t н = +8 0С значения t 01, t 02 ,t 03 соответственно составят:

Аналогично выполняются расчеты температур сетевой воды и для других значений t н. Используя расчетные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе = 70 0 С, построим отопительно-бытовой график температур (см. рис. 4). Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды = 70 0 С, = 44,9 0 С, = 55,3 0 С, температура наружного воздуха = -2,5 0 С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведем в таблицу 4. Далее приступаем к расчету повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева Dt н = 7 0 С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени

Определим по формуле (19) балансовую нагрузку горячего водоснабжения

По формуле (20) определим суммарный перепад температур сетевой воды d в обеих ступенях водоподогревателей

Определим по формуле (21) перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от t н = +8 0 С до t" н = -2,5 0 С

Определим для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя

Определим используя формулы (22) и (25) значения величин d 2 и d 1 для диапазона температур наружного воздуха t н от t" н = -2,5 0 С до t 0 = -31 0 С. Так, для t н = -10 0 С эти значения составят:

Аналогично выполним расчеты величин d 2 и d 1 для значений t н = -23 0 С и t н = –31 0 С. Температуры сетевой воды и в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика определим по формулам (24) и (26).

Так, для t н = +8 0 С и t н = -2,5 0 С эти значения составят

для t н = -10 0 С

Аналогично выполним расчеты для значений t н = -23 0 С и -31 0 С. Полученные значения величин d 2, d 1, , сведем в таблицу 4.

Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха t н = +8 ¸ -2,5 0 С используем формулу (32)

Определим значение t 2v для t н = +8 0 С. Предварительно зададимся значением 0 С. Определим температурные напоры в калорифере и соответственно для t н = +8 0 С и t н = -2,5 0 С

Вычислим левые и правые части уравнения

Левая часть

Правая часть

Поскольку численные значения правой и левой частей уравнения близки по значению (в пределах 3%), примем значение как окончательное.

Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха определим, используя формулу (34), температуру сетевой воды после калориферов t 2v для t н = t нро = -31 0 C.

Здесь значения Dt ; t ; t соответствуют t н = t v = -23 0 С. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением t 2v = 51 0 С. Определим значения Dt к и Dt

Поскольку левая часть выражения близка по значению правой (0,99»1), принятое предварительно значение t 2v = 51 0 С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (см. рис. 4).

Таблица 4 - Расчет температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения.

Рис.4. Температурные графики регулирования для закрытой системы теплоснабжения (¾ отопительно-бытовой; --- повышенный)

Построить для открытой системы теплоснабжения скорректированного (повышенного) графика центрального качественного регулирования . Принять балансовый коэффициент a б = 1,1. Принять минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома температурного графика 0 С. Остальные исходные данные взять из предыдущей части.

Решение . Вначале строим графики температур , , , используя расчеты по формулам (13); (14); (15). Далее построим отопительно-бытовой график, точке излома которого соответствуют значения температур сетевой воды 0 С; 0 C; 0 C, и температура наружного воздуха 0 C. Далее приступаем к расчету скорректированного графика. Определим балансовую нагрузку горячего водоснабжения

Определим коэффициент отношения балансовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление

Для ряда температур наружного воздуха t н = +8 0 С; -10 0 С; -25 0 С; -31 0 С, определим относительный расход теплоты на отопление по формуле (29)`; Например для t н = -10 составит:

Затем, приняв известные из предыдущей части значения t c ; t h ; q ; Dt определим, используя формулу (30), для каждого значения t н относительные расходы сетевой воды на отопление .

Например, для t н = -10 0 С составит:

Аналогично выполним расчеты и для других значений t н.

Температуры сетевой воды в подающем t 1п и обратном t 2п трубопроводах для скорректированного графика определим по формулам (27) и (28).

Так, для t н = -10 0 С получим

Выполним расчеты t 1п и t 2п и для других значений t н. Определим используя расчетные зависимости (32) и (34) температуры сетевой воды t 2v после калориферов систем вентиляции для t н = +8 0 С и t н = -31 0 С (при наличии рециркуляции). При значении t н = +8 0 С зададимся предварительно величиной t 2v = 23 0 C.

Определим значения Dt к и Dt к

;

Поскольку численные значения левой и правой частей уравнения близки, принятое предварительно значение t 2v = 23 0 C ,будем считать окончательным. Определим также значения t 2v при t н = t 0 = -31 0 C. Зададимся предварительно значением t 2v = 47 0 C

Вычислим значения Dt к и

Полученные значения расчетных величин сведем в таблицу 3.5

Таблица 5 - Расчет повышенного (скорректированного) графика для открытой системы теплоснабжения.

Используя данные таблицы 5, построим отопительно-бытовой, а также повышенный графики температур сетевой воды.

Рис.5 Отопительно - бытовой ( ) и повышенный (----) графики температур сетевой воды для открытой системы теплоснабжения

Гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной тепловой сети закрытой системы теплоснабжения .

Расчетная схема теплосети от источника теплоты (ИТ) до кварталов города (КВ) приведена на рис.6. Для компенсации температурных деформаций предусмотреть сальниковые компенсаторы. Удельные потери давления по главной магистрали принять в размере 30-80 Па/м.

Рис.6. Расчетная схема магистральной тепловой сети.

Решение. Расчет выполним для подающего трубопровода. Примем за главную магистраль наиболее протяженную и загруженную ветвь теплосети от ИТ до КВ 4 (участки 1,2,3) и приступим к ее расчету. По таблицам гидравлического расчета, приведенным в литературе , а также в приложении №12 учебного пособия, на основании известных расходов теплоносителя, ориентируясь на удельные потери давления R в пределах от 30 до 80 Па/м, определим для участков 1, 2, 3 диаметры трубопроводов d н xS , мм, фактические удельные потери давления R , Па/м, скорости воды V , м/с.

По известным диаметрам на участках главной магистрали определим сумму коэффициентов местных сопротивлений Sx и их эквивалентные длины L э. Так, на участке 1 имеется головная задвижка (x = 0,5), тройник на проход при разделении потока (x = 1,0), Количество сальниковых компенсаторов (x = 0,3) на участке определим в зависимости от длины участка L и максимального допустимого расстояния между неподвижными опорами l . Согласно приложению №17 учебного пособия для D у = 600 мм это расстояние составляет 160 метров. Следовательно, на участке 1 длиной 400 м следует предусмотреть три сальниковых компенсатора. Сумма коэффициентов местных сопротивлений Sx на данном участке составит

Sx = 0,5+1,0 + 3 × 0,3 = 2,4

По приложению №14 учебного пособия (при К э = 0,0005м) эквивалентная длина l э для x = 1,0 равна 32,9 м. Эквивалентная длина участка L э составит

L э = l э × Sx = 32,9 ×2,4 = 79 м

L п =L + L э = 400 + 79 = 479 м

Затем определим потери давления DP на участке 1

DP = R × L п = 42 × 479 = 20118 Па

Аналогично выполним гидравлический расчет участков 2 и 3 главной магистрали (см. табл. 6 и табл.7).

Далее приступаем к расчету ответвлений. По принципу увязки потери давления DP от точки деления потоков до концевых точек (КВ) для различных ветвей системы должны быть равны между собой. Поэтому при гидравлическом расчете ответвлений необходимо стремиться к выполнению следующих условий:

DP 4+5 = DP 2+3 ; DP 6 = DP 5 ; DP 7 = DP 3

Исходя из этих условий, найдем ориентировочные удельные потери давления для ответвлений. Так, для ответвления с участками 4 и 5 получим

Коэффициент a , учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления, определим по формуле

тогда Па/м

Ориентируясь на R = 69 Па/м определим по таблицам гидравлического расчета диаметры трубопроводов, удельные потери давления R , скорости V , потери давления DР на участках 4 и 5. Аналогично выполним расчет ответвлений 6 и 7, определив предварительно для них ориентировочные значения R .

Па/м

Па/м

Таблица 6 - Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений

Таблица 7 - Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

Определим невязку потерь давления на ответвлениях. Невязка на ответвлении с участками 4 и 5 составит:

Невязка на ответвлении 6 составит:

Невязка на ответвлении 7 составит.