Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

К.т.н. В.Ф.Гершкович, чл.-корр. Украинской Академии Архитектуры,
директор ЧП «Энергоминимум», г. Киев, Украина

Постановка трудности

В практике проектирования и эксплуатации абонентских вводов централизованных систем теплоснабжения у нас и за рубежом употребляется система регулирования термического потока, которую можно именовать гидравлически неуравновешенной. Ее сущность состоит в количественном регулировании расхода сетевой воды, при котором клапан перекрывает поток теплоносителя на регулируемом абонентском вводе.

Идеология принятой системы регулирования заключается в том, что при срабатывании регулирующего клапана на одном из абонентских вводов, автоматические устройства всех других абонентских вводов построек, присоединенных к термический сети, должны правильно отреагировать, сохранив на постоянном уровне располагаемое давление перед потребителем. Подразумевается, что на всех абонентских вводах термический сети установлены регуляторы перепада давления, обеспечивающие гидравлическую стабильность местной системы тепло- употребления, и эти регуляторы всегда исправно делают свою функцию. Если же регуляторы перепада давления установлены не всюду, либо они не полностью исправны, то регулятор термического потока, способный уменьшить потребление термический энергии на одном объекте, решает только локальную задачку сбережения энергии на этом объекте. Сетевая вода в данном случае просто перераспределяется меж абонентскими вводами построек, а общий объем теплопотребления системы и расходы горючего на теплогенераторе остаются постоянными.

Принятый способ регулирования отлично работает в Европе, где системы централизованного теплоснабжения вначале оборудовались нужной автоматикой, повсевременно поддерживающейся в рабочем состоянии. Российские системы теплоснабжения, которые строились еще в ту пору, когда Европа, обильно и наобум сжигавшая дешевенький газ, к тому же не помышляла о разработках теплофикации, начисто лишены какой-нибудь автоматики. Потому установка на отдельных наших объектах регуляторов термического потока обыденного типа не только лишь не сберегает газ, да и делает дополнительные трудности для теплоснабжающих организаций, финансовая выручка которых миниатюризируется, в то время как газ приходится брать в постоянном объеме.

В этой ситуации растрачивать экономные средства страны на модернизацию отдельных абонентских вводов имеющихся построек по принятой схеме было бы ничем неоправданным расточительством.

Совместно с тем, автоматизация абонентских вводов термический сети могла бы реально сберегать горючее, если б она выполнялась по способу гидравлически устойчивого регулирования, который был предложен [1] в 2007 г

Схемы гидравлически устойчивого регулирования термического потока

Принципная схема гидравлически устойчивого регулирования представлена на рис. 1.

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

Если при относительно теплой погоде, контролируемой датчиком внешнего воздуха 6, температура воды в оборотном трубопроводе системы отопления 2, закрепляемая датчиком температуры 5, превзойдет данное контроллером 7 значение, будет дана команда на изменение положения регулирующего органа электронного трехходового клапана 4. При всем этом часть сетевой воды из подающего трубопровода направится в теплообменник 3, где теплоноситель охладится до подходящей температуры в итоге термообмена с водой из оборотного трубопровода системы отопления. В этом же теплообменнике вода оборотного трубопровода подогреется, после этого вернется через теплосеть 1 в котельную с более высочайшей, чем обычно, температурой, и операторы котельной будут обязаны уменьшить расход газа, чтоб температура в подающем трубопроводе термический сети не подымалась выше данного уровня.

Во время стояния морозов трехходовой кран не будет пропускать греющую воду через теплообменник, но во время оттепелей, также сначала и в конце отопительного периода, по команде датчиков температуры, установленных на внешнем воздухе и в оборотном трубопроводе, теплообменник опять включится в работу, понижая термический поток.

Схема может быть реализована в любом термическом пт, но самый резвый эффект может быть достигнут на большом объекте, к примеру, на ЦТП, где с помощью 1-го устройства можно сберечь сходу много природного газа. В Запорожье по таковой схеме уже отлично работают регуляторы в 6 больших ЦТП общей термический мощностью более 50 Гкал/ч. За один только отопительный сезон они сберегут около 2 млн м3 природного газа.

Схему регулирования, представленную на рис. 1, можно применить и в личных термических пт (ИТП) построек, но в имеющихся домах с элеваторами можно значительно упростить ее (рис. 2).

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

При относительно теплой погоде, контролируемой датчиком внешнего воздуха 6, температура воды в оборотном трубопроводе системы отопления 2, закрепляемая датчиком температуры 5, превзойдет данное контроллером 7 значение, и он даст команду на открытие нормально закрытого электрического клапана 4. При всем этом вода из подающего трубопровода пойдет мимо системы отопления 2 в оборотный трубопровод термический сети 1.

В инерционной отопительной системе, как проявили опыты [2], позиционное регулирование с помощью электрических клапанов идеально делает свои функции. В схеме 2 теплообменник не употребляется, и поэтому цена такового абонентского ввода будет невелика.

Естественно, при отсутствии теплообменника нереально обеспечить полную гидравлическую устойчивость при регулировании, так как гидравлический режим отопительной системы становится резко переменным, а гидравлическая устойчивость термический сети с абонентскими вводами такового типа находится в зависимости от правильного выбора поперечника отверстий дроссельных диафрагм.

Для оценки воздействия дроссельных шайб на гидравлическую устойчивость термический сети выполним маленькое исследование.

Для этого нам необходимо выявить зависимость свойства сопротивления S (кПа/(т/ч)2) дроссельной шайбы от поперечника d (мм) ее отверстия. Понятно, что

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

Обратимся сейчас снова к рис. 2. При открытии электрического клапана 4 часть теплоносителя G1 (т/ч) пройдет мимо элеватора 3 конкретно в оборотный трубопровод. При всем этом через сопло элеватора пройдет расход, равный G-G1 (т/ч).

Рассредотачивание потока теплоносителя по параллельным участкам происходит [3] согласно зависимости:

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

где Sс — черта сопротивления сопла элеватора совместно с системой отопления (так как величина гидравлического сопротивления элеватора на порядок больше величины сопротивления системы отопления, последнюю можно не учесть); S|| — суммарная черта сопротивления 2-ух параллельных участков — сопла элева тора с чертой Sс и байпасной полосы с электрическим клапаном и дроссельной шайбой 9 (рис. 2). Характеристику сопротивления байпасной полосы принимаем численно равной характеристике сопротивления дроссельной шайбы, обозначив ее Sig. Величина суммарной свойства сопротивления 2-ух параллельных участков определяется по формуле:

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

Обозначим величину (G-G1)/G числом α и назовем это число коэффициентом пропуска теплоносителя в систему отопления в режиме регулирования. Если, к примеру, α=0,3, то это значит, что в режиме регулирования в систему отопления попадает через элеватор 30% расхода теплоносителя, в то время как 70% пройдет по байпасу через открытый электрический клапан. Для того, чтоб подобрать подходящий поперечник отверстия дроссельной шайбы 9, исходя из хотимой величины α комфортно конвертировать формулу (7) к виду:

dш9=dс(1/α-1)0,5. (8)

Воспользоваться формулой (8) очень комфортно. К примеру, если необходимо, чтоб в режиме регулирования через систему отопления проходило 20% общего расхода теплоносителя (α=0,2), по формуле (8) находим:

dш9=2dс (9)

Таким макаром, если поперечник сопла имеющегося элеватора 5 мм, то поперечник отверстия дроссельной шайбы должен быть равен 10 мм.

Но, приходится считаться к тому же с тем, что в итоге пропуска части воды через байпасную линию общее гидравлическое сопротивление системы уменьшится, а расход теплоносителя возрастет. Чтоб оценить воздействие байпасной полосы на гидравлическую устойчивость системы теплоснабжения, определим суммарную характеристику сопротивления элеваторной системы отопления совместно с байпасом по формуле (6), подставив в нее значения Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

При наличии на абонентском вводе общей дроссельной шайбы 8 (рис. 2) с поперечником отверстия dl8, общая черта сопротивления абонентского ввода S^ при закрытом электрическом клапане определяется формулой

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

Для упрощения вычислений по формуле (17) построена номограмма (рис. 3).

Особенности гидравлически устойчивого регулирования термического потока у потребителей термический сети

Пунктирной линией обозначена область, в какой схему, изображенную на рис. 2, использовать нельзя, так как расход сетевой воды в режиме регулирования возрастает более чем на 30%. Это значит, что область внедрения схемы ограничивается абонентскими вводами с лишним располагаемым давлением в термический сети, если это давление погашается установленной перед элеватором дроссельной шайбой, поперечник отверстия которой меньше поперечника сопла элеватора. Если шайба перед элеватором вообщем не установлена, то вычисления (при dш=оо ) по формуле (16) демонстрируют, что расход сетевой воды возрастет в 5 раз, что совсем неприемлимо.

Можно было бы расширить сферу внедрения схемы, изображенной на рис. 2, установив заместо шайбы 8 современный регулятор всепостоянства расхода, но, так как идет речь о домах старенькой постройки, в каких тяжело рассчитывать на квалифицированную эксплуатацию автоматики, то для воплощения гидравлически устойчивого регулирования при dl/d^0,8 рекомендуется использовать схему, изображенную на рис. 4. При всем этом черта сопротивления байпасной полосы с установленным на ней электрическим клапаном должна быть приблизительно в 10 раз меньше свойства сопротивления системы отопления.

Выводы

1. На абонентских вводах жилых домов старенькой постройки целенаправлено использовать способ гидравлически устойчивого регулирования термического потока.

2. Более совершенная схема, реализующая способ гидравлически устойчивого регулирования, изображена на рис. 1.

3. При больших значениях располагаемого давления на вводе термический сети в домах старенькой постройки допускается использовать облегченную схему, изображенную на рис. 2.

4. При недостающем располагаемом давлении теплосети допускается использовать облегченную схему, изображенную на рис. 4.

Литература

1. Гершкович В.Ф. Сокращать потребление газа в центральных котельных без вреда для потребителей тепла можно прямо на данный момент // Сбережение энергии в зданиях. № 2. 2007.

2. Гершкович В.Ф. Идеальное регулирование // Сбережение энергии в зданиях. № 4. 2005.

3. Гершкович В.Ф. Расчеты систем отопления на Excel. Изд. «Энергоминимум», 2002.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru