РД 34.09.455-95

Нормативные документы для тепловых электростанций,

котельных и тепловых сетей

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБСЛЕДОВАНИЮ

ТЕПЛОПОТРЕБЛЯЮЩИХ УСТАНОВОК ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И РАЗРАБОТКЕ МЕРОПРИЯТИЙ

ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ

РД 34.09.455-95

Срок действия установлен с 1997—01—01

до 2002-01-01

ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

Настоящий отраслевой руководящий документ устанавливает правила энергообследования тепловых пунктов закрытых систем теплоснабжения, а также рекомендации по энергосбережению.

Положения настоящего отраслевого нормативного документа подлежат применению расположенными на территории Российской Федерации предприятиями и объединениями предприятий, в том числе межотраслевыми и региональными, имеющими в своем составе (структуре) тепловые электростанции и котельные, независимо от форм собственности и подчинения.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящих методических указаниях применяют следующие термины.

Тепловые пункты или абонентские вводы - это помещения, включающие: теплообменники (отопления и горячего водоснабжения), насосы (подкачивающие, подмешивающие, рециркуляционные), системы авторегулирования, контроля и учета.

Тепловые пункты могут быть индивидуальными, сокращенно ИТП, обслуживающими одно здание, и центральными, сокращенно ЦТП, обслуживающими группу зданий. При наличии центральных тепловых пунктов с указанным выше оборудованием в зданиях, обслуживаемых этим ЦТП, или в отдельных секциях этих зданий имеются узлы смешения, в которых устанавливаются смесительные устройства - элеваторы или насосы смешения и контрольно-измерительные приборы.

Различаются следующие схемы присоединения систем отопления:

зависимая - с непосредственным присоединением системы отопления к тепловой сети;

независимая - с присоединением системы отопления к тепловой сети через водо-водяной теплообменник.

По схемам присоединения подогревателей горячего водоснабжения различаются параллельная, смешанная и последовательная схемы.

Схемы присоединения систем отопления и горячего водоснабжения приведены на рисунке 1.

На рисунке 1a - зависимая схема присоединения системы отопления и последовательная схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения; на рисунке 1б - независимая схема присоединения системы отопления и смешанная схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения. И последовательная и смешанная схемы являются двухступенчатыми, т.е. включают две ступени подогрева водопроводной воды на горячее водоснабжение. Параллельная схема является частным случаем смешанной, когда отсутствует подогреватель первой (нижней) ступени.

а)

б)

Рисунок 1 - Схемы тепловых пунктов

2 ОБОЗНАЧЕНИЯ

В настоящем документе применяют следующие обозначения параметров теплоносителей и оборудования:

Температуры, °С:

Расходы, кг/с (т/ч):

Тепловые нагрузки, Вт (ккал/ч):

Давления, Па:

Поверхности, м2:

Все параметры могут относиться к любой наружной температуре tн.

3 ЗАДАЧИ ЭНЕРГООБСЛЕДОВАНИЯ

Основные тепловые нагрузки (отопление, горячее водоснабжение) имеют различные суточные и сезонные графики и требуют тепло разного потенциала. Назначением теплового пункта является обеспечение указанных теплопотребляющих систем теплоносителем с требуемым параметром (расходом и температурой) без перерасходов тепла по сравнению с расчетными.

Основными расчетными показателями служат расходы тепла, сетевой воды и температура обратной сетевой воды.

Задачей энергообследования является определение фактических значений основных параметров с помощью измерительной техники, сопоставление их с расчетными значениями и при выявленных перерасходах тепла и воды разработка мероприятий по их устранению.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

До проведения приборного обследования с целью определения фактических параметров следует определить расчетные тепловые нагрузки объекта. Как правило, это нагрузки отопления и горячего водоснабжения. Ниже приведены методы определения этих нагрузок.

4.1 Система отопления

Расчетную нагрузку отопления определяют либо из договора с теплоснабжающей организацией, в котором обычно указывают проектные значения тепловых нагрузок, либо непосредственно из проекта здания или теплового пункта.

При отсутствии этих материалов следует использовать материалы, приведенные в нормативной, справочной и технической литературе.

Могут быть рекомендованы для использования следующие материалы, приведенные в приложениях:

а) Определение расчетной нагрузки отопления здания по его наружному объему (приложение А).

б) Максимальный расход теплоты (максимальная тепловая мощность) на одного жителя при расчетной наружной температуре (приложение Б).

в) Теплотехнические показатели наиболее распространенных современных типовых жилых зданий (приложение В).

г) Отопительные характеристики жилых зданий (приложение Г).

д) Удельные тепловые характеристики административных, лечебных и культурно-просветительных зданий и зданий детских учреждений (приложение Д).

е) Удельные тепловые характеристики промышленных зданий (приложение Е).

4.2 Система горячего водоснабжения

Расчетную нагрузку горячего водоснабжения определяют также из проекта здания или теплового пункта. При отсутствии таких данных расчетную нагрузку горячего водоснабжения можно определить по расходу в литрах в сутки горячей воды температурой 65 °С на одного человека. Расход воды зависит от благоустройства квартир, их заселенности, режима работы предприятий и организаций, привычек населения и других неучитываемых факторов. Поэтому следует применять справочные данные по нагрузкам горячего водоснабжения, приведенные в приложении Ж.

Нагрузка горячего водоснабжения характеризуется коэффициентами неравномерности, представляющими собой отношения максимальной нагрузки к средней за определенные периоды. Значения коэффициентов неравномерности приведены в приложении И.

Теплопотери в рециркуляционных трубопроводах системы горячего водоснабжения составляют обычно 10% от максимальной или 20% от средней нагрузки горячего водоснабжения.

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

НА ТЕПЛОВЫХ ПУНКТАХ И ТЕМПЕРАТУР ОБРАТНОЙ СЕТЕВОЙ ВОДЫ

Для оценки эффективности использования тепла на нужды отопления и горячего водоснабжения следует определить требуемый для данных условий расход теплоносителя, обеспечивающий известные тепловые нагрузки.

Требуемый расход теплоносителя зависит не только от величины тепловых нагрузок, но также от установленного в тепловом пункте оборудования, схем его присоединения, условий автоматизации, параметров теплоносителя во внешней тепловой сети.

Задача может быть решена путем использования разработанной во Всероссийском теплотехническом институте (ВТИ) программы расчета на ПЭВМ режимов работы абонентских вводов. Описание возможностей программы и решаемых ею задач приведено в приложении К.

В качестве примера использования программы в приложении Л и на рисунках Л.1-Л.4 приведены результаты расчетов требуемых расходов и температур обратной сетевой воды для разных температурных графиков и разных значений ρ тепловых пунктов для наиболее распространенных смешанной и последовательной схем при зависимом присоединении системы отопления. Из рисунков расход тепла на тепловой пункт определяется как произведение расхода сетевой воды на разность температур подающей и обратной линии тепловой сети.

При существующем многообразии величин ρ абонентов, температурных графиков и схем присоединения систем отопления и горячего водоснабжения эти зависимости могут быть использованы для приближенной оценки требуемых параметров тепловых пунктов.

Определить параметры отдельных элементов системы теплоснабжения можно также путем использования уравнения характеристики теплообменных аппаратов, что является более трудоемким, т.к. все задачи решаются методом последовательных приближений. Уравнения характеристики системы отопления и теплообменных аппаратов и примеры их использования приведены в приложениях М и Н.

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ТЕПЛОПОТРЕБЛЯЮЩИХ УСТАНОВОК

Определение фактических параметров приборными методами в точках, обозначенных на схеме (рисунок 1), производят для отдельных элементов, а также для установки в целом.

6.1 Измерительная аппаратура

6.1.1 Общие требования

Для измерений могут быть использованы имеющиеся на тепловом пункте измерительные приборы или приборы организации, проводящей обследование.

Измерительная аппаратура должна удовлетворять следующим общим требованиям:

все приборы должны быть поверены и иметь аттестацию органов Госстандарта;

погрешность измерений параметров должна составлять:

по расходам - не более 2,5 %,

по давлениям - не более 0,1 кгс/см2,

по температурам - не более 0,1 °С.

6.1.2 Измерения расходов

В качестве расходомерных устройств могут быть использованы установленные в теплопунктах стационарные приборы, в том числе входящие в состав теплосчетчиков, позволяющие определить мгновенные значения расходов воды: измерительные диафрагмы, приборы турбинного или крыльчатого типа, а также электромагнитные, вихревые и ультразвуковые расходомеры.

При отсутствии стационарных расходомеров могут быть использованы переносные измерительные приборы: переносные ультразвуковые расходомеры с накладными датчиками отечественного или зарубежного производства.

6.1.3 Измерения давления

В качестве измерительных приборов могут быть использованы образцовые пружинные манометры.

При организации автоматизированной системы измерений в качестве датчиков давления или перепада давлений могут использоваться датчики МТ-100 или преобразователи давления "САПФИР" завода "Манометр", датчики давления Концерна "МЕТРАН", а также аппаратура аналогичного типа зарубежного производства.

6.1.4 Измерения температуры

Для измерений могут быть использованы ртутные термометры с ценой деления 0,1 °С, устанавливаемые в имеющихся на трубопроводах термометрических гильзах, или термометры, входящие в состав теплосчетчиков узлов учета при наличии вторичной показывающей аппаратуры.

Для измерений температуры при отсутствии измерительной аппаратуры на теплопунктах следует использовать стандартные термоэлектрические преобразователи и термометры сопротивления с вторичными показывающими и регистрирующими приборами.

При отсутствии в точках измерения термометрических гильз измерения могут быть проведены с использованием датчиков (термоэлектрических преобразователей и термометров сопротивления) поверхностного типа. При этом необходимо обеспечить плотный контакт датчика с очищенной от краски и ржавчины поверхностью трубопровода и достаточную тепловую изоляцию участка трубопровода в месте установки поверхностного датчика.

6.1.5 Организация процесса измерений

Проведение энергообследования с помощью обычных показывающих приборов неэффективно, поскольку требуется одновременная регистрация большого количества параметров в течение длительного периода времени. Поэтому целесообразно организовать систему измерений с автоматической синхронизированной по времени регистрацией требуемых параметров.

Такая система может быть организована на основе использования самопишущих приборов с ленточными или круговыми диаграммами.

Однако с целью экономии времени на обработку результатов более предпочтительно использовать для регистрации современные микропроцессорные многоканальные малогабаритные записывающие устройства, что позволит применить компьютерную обработку результатов измерений.

6.2 Методика измерений

6.2.1 Система отопления

При проведении измерений параметров системы отопления для обеспечения стабильности этих параметров следует вторую ступень подогревателя горячего водоснабжения перевести на смешанную схему, если в обычном режиме она включена по последовательной схеме.

Измеряют следующие параметры:

расходы сетевой воды и воды в квартальной сети при независимой схеме;

температуры сетевой воды и в квартальной сети;

среднюю температуру воздуха в отапливаемых помещениях;

давления сетевой воды и в квартальной сети при независимой схеме.

6.2.1.1 Расход сетевой воды и воды во внутриквартальной сети

Расход воды на систему отопления может быть определен одним из следующих способов в зависимости от имеющихся на установке измерительных приборов:

а) Непосредственно с помощью расходомеров, описанных в разделе 6.1.2.

б) По известному диаметру сопла элеватора и измеренному перепаду давлений перед соплом и во всасывающем патрубке элеватора:

кг/с                                               (9)

где

в) По измеренным температурам до и после системы отопления путем сопоставления их с расчетными значениями по методике, приведенной в приложении М.

6.2.1.2 Температуры воды

Измеряют температуру воды, поступающей в систему τo1, на выходе из нее τо2, а для индивидуального теплового пункта (ИТП) и после смесительного устройства τо3.

На основе измеренной величины τо3 для ИТП определяют фактический коэффициент смешения u по формуле (8).

При независимой схеме присоединения измеряют температуры греющего и нагреваемого теплоносителей на входе и выходе из теплообменника.

Для центрального теплового пункта (ЦТП) в нескольких зданиях измеряют значения τо1, τо2, τо3 и на этой основе определяют средний коэффициент смешения u.

6.2.1.3 Температуры воздуха в отапливаемых помещениях

Температуры воздуха измеряют в нескольких помещениях, расположенных на различных этажах и ориентированных на разные стороны света для возможности оценки среднеарифметической температуры воздуха в здании. Эта температура нужна для последующего сопоставления фактической и расчетной нагрузок системы отопления.

6.2.1.4 Давления

Измеряют давления Р1 и Р2 на входе и выходе из теплового пункта, Ро1 и Ро2 до и после системы отопления, а для независимой системы отопления также Рп1 и Рп2 до и после подогревателя.

6.2.1.5 Условия измерений

Поскольку суточный график нагрузки отопления достаточно стабилен, следует вести измерения параметров теплоносителя в течение суток с интервалом в 2-3 часа. Целесообразно провести измерения в течение нескольких суток с различными температурами наружного воздуха и соответственно температурами сетевой воды.

6.2.2 Система горячего водоснабжения

В системе горячего водоснабжения следует измерять следующие параметры:

6.2.2.1 Расходы:

холодной водопроводной воды на горячее водоснабжение;

горячей водопроводной воды после второй ступени подогревателя горячего водоснабжения;

воды в системе рециркуляции;

достаточно измерение любых двух из указанных трех расходов;

сетевой воды на II ступень подогревателя.

6.2.2.2 Температуры:

по тракту водопроводной воды: на входе и выходе из I и II ступеней подогревателя;

в рециркуляционной линии;

по тракту греющей сетевой воды на входе и выходе из I и II ступеней подогревателя.

6.2.2.3 Давления:

по тракту водопроводной и сетевой воды до и после I и II ступеней подогревателя.

6.2.2.4 Условия измерений

Поскольку график нагрузки горячего водоснабжения имеет резко выраженный неравномерный характер, измерения этих параметров следует вести с помощью автоматизированной системы измерений с интервалом измерений порядка 5 минут. Измерения следует проводить как в будние, так и в выходные дни недели.

7 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

7.1 Система отопления

На основании результатов измерений должна быть определена фактическая тепловая производительность отопительной системы при температуре наружного воздуха tн в периоды измерений, при соответствующей этому значению tн расчетной температуре сетевой воды по температурному графику, расчетном расходе сетевой воды и расчетном коэффициенте смешения uр.

Фактическая тепловая производительность, приведенная к этим условиям, должна быть сопоставлена с расчетной определенной по формуле (6).

Фактическую тепловую производительность определяют по формуле

Qo = Go⋅c (τo1 - τо2).                                                    (10)

Фактические значения Go и τо1 могут не соответствовать расчетным и при температуре tн. В этом случае следует провести пересчет величины Qo, приведя ее к расчетным значениям , и uр с помощью уравнения характеристики отопительной системы (приложение М).

Приведение величины Qo к расчетным значениям ведут в следующем порядке:

а) На основе результатов измерений определяют фактический параметр данной отопительной системы, который является инвариантным при изменениях расходов и температур воды в системе отопления

,                                                     (11)

где Δtср - фактическая средняя разность температур в системе отопления

                                                  (12)

Для ИТП эти величины измеряют непосредственно, для ЦТП температуру τо3 определяют из уравнения смешения

,                                                       (13)

где величины τо1 и τо2 измеряют непосредственно в ЦТП, а величину коэффициента смешения принимают средней для ряда зданий согласно 6.2.1.2.

В случае невозможности измерения фактического значения внутренней температуры ее значение определяют по формуле

                                                     (14)

б) Приведенная тепловая производительность отопительной системы вычисляется по формуле

                                   (15)

Все параметры в этой формуле, кроме должны быть расчетными.

Определенное таким образом значение сравнивается с расчетным .

При несовпадении этих величин более чем на 5-7% следует проанализировать причины. Ими могут быть:

ошибочные данные присоединенной тепловой нагрузки;

неправильное распределение воды между зданиями, присоединенными к ЦТП;

существенное отличие от расчетных коэффициентов смешения;

значительное увеличение поверхности нагрева радиаторов;

разрегулировка местных отопительных систем.

Выявление этих причин требует специального обследования местных отопительных систем.

Сопоставление и позволяет оценить возможность обеспечения отопительной системой расчетных тепловых нагрузок отапливаемых зданий. Результаты измерений и сопоставление величин и позволяет оценить фактический эксплуатационный режим системы отопления путем сопоставления τо1 и , Go и , τо2 и , т.е. фактических и расчетных параметров теплоносителя.

Наиболее часто встречающимися отклонениями от расчетных режимов являются:

завышенные расходы сетевой воды у абонентов с большими перепадами давления на вводе;

заниженные расходы воды у абонентов с недостаточными перепадами давления.

Следствием этого является отличие от расчетной температуры обратной сетевой воды.

В зависимости от местных условий следует разработать соответствующие мероприятия по нормализации расхода воды.

7.2 Система горячего водоснабжения

На основании результатов измерений определяют:

- удельный (на 1 жителя) средненедельный расход горячей воды температурой 65 °С в литрах в сутки. Эту величину сопоставляют со значениями, приведенными в приложении Ж;

- суточные графики расхода тепла на горячее водоснабжение по дням недели и среднесуточные расходы тепла;

- средненедельный расход тепла на горячее водоснабжение ;

- максимальный расход тепла на горячее водоснабжение, равный среднему расходу тепла за час максимального водопотребления;

- относительный расход тепла на горячее водоснабжение ρ;

- расходы воды и тепла в системе рециркуляции в течение суток;

- стабильность температуры воды в системе горячего водоснабжения, характеризующую качество работы регулятора температуры. Отклонение этой температуры более чем на 3 °С от установленного значения требует наладки регулятора. Если вода не догревается до заданной температуры при полном открытии регулятора, следует провести анализ работы теплового пункта в целом;

- фактические тепловые нагрузки теплообменников I и II ступеней по уравнениям теплового баланса по греющей и нагреваемой воде. Измерения, в которых расхождение теплового баланса превышает 5 %, не учитываются;

- для наиболее распространенных кожухотрубных теплообменников сопротивление S в (м⋅ч2)/м6 по греющей и нагреваемой воде

,                                                            (16)

где ΔН - потери напора в теплообменниках, м;

V - объемный расход воды, м3/ч.

Полученные значения S сравнивают с расчетными, приведенными в приложении П.

Превышение фактического сопротивления над расчетными более чем на 10% указывает на значительные отложения в подогревателях (накипь, продукты коррозии), на зарастание трубных досок, провисание трубного пучка и т.д. В этих случаях требуется чистка теплообменников и их специальное обследование.

По известным расходам и температурам теплоносителей на входе в теплообменник по уравнению характеристики определяют расчетную тепловую производительность теплообменника при нормальном состоянии его теплопередающей поверхности (приложение Н).

Определяют отношение фактической тепловой производительности теплообменника к расчетной. Состояние теплообменников считается удовлетворительным, если отношение фактической теплопроизводительности к расчетной

.                                                     (17)

Аналогичным образом проводят оценку эффективности работы отопительного теплообменника.

Об эффективности работы теплообменников можно судить также по отношению величины фактического коэффициента теплопередачи, определенного по экспериментальным данным, к расчетному, определяемому из критериальных уравнений теплопередачи.

7.3 Тепловой пункт

При определенном экспериментально значении относительной нагрузки горячего водоснабжения ρ и суточном графике нагрузки горячего водоснабжения определяют характеристики теплового пункта, т.е. зависимости от температуры наружного воздуха расхода сетевой воды на тепловой пункт и температуры обратной сетевой воды при различных нагрузках горячего водоснабжения.

Эти характеристики рассчитывают на ПЭВМ по программе ВТИ или определяют приближенно с помощью графиков, приведенных в приложении Л, при соответствующем значении ρ абонента и температурном графике в тепловой сети.

Характеристики теплового пункта рассчитывают при установленном оборудовании и эксплуатационной схеме включения подогревателей горячего водоснабжения.

Расчетные характеристики теплового пункта сопоставляют с результатами измерений. При несовпадении анализируют причины и намечают пути доведения показателей работы теплового пункта до расчетных значений. Пример проведения энергообследования приведен в приложении Р.

Приложение А

(рекомендуемое)

Определение расчетной нагрузки отопления здания по его наружному объему

Расчетную нагрузку отопления здания по его наружному объему Qo, Вт(ккал/ч), вычисляют по формуле

Qo = qo⋅V( - ),                                                    (А.1)

где qo - удельные теплопотери (удельная отопительная характеристика) жилых и общественных зданий при = -30 °С, Вт/(м3⋅К) [ккал/(ч⋅м3⋅°С)];

V - объем здания по наружному обмеру, м3;

- расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, °С;

- расчетная для отопления температура наружного воздуха, °С.

Удельные теплопотери (qo) жилых и общественных зданий строительства после 1958 г. для климатических районов с расчетной наружной температурой для отопления tн = -30 °С приведены в таблице A.1.

Таблица A.1

Удельные теплопотери жилых и общественных зданий с наружным объемом V > 3000 м3 для этого же климатического района могут быть приблизительно определены по эмпирической формуле

,                                                           (A.2)

где V - объем здания по наружному обмеру, м3;

a, n - коэффициенты.

Для зданий строительства до 1958 г., т.е. более утепленных

n = 6;

а = 1,85 Bт/(м2,83⋅K) [1,6 ккал/(м2,83⋅ч⋅°С)];

для зданий строительства после 1958 г.

n = 8;

а = 1,52 Bт/(м2,875⋅K) [1,3 ккал/(м2,875⋅ч⋅°С)];

Для районов с другой расчетной температурой для отопления к значениям qo вводятся поправочные коэффициенты β:

Источник: Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 1982. - 360 с.: ил.

Приложение Б

(рекомендуемое)

Максимальный расход теплоты (максимальная тепловая мощность)

на одного жителя при расчетной наружной температуре

Таблица Б.1

При составлении таблицы принято:

1. Удельные теплопотери жилых и общественных зданий для районов с tн = -35 °С

qо = 0,42 Bт/(м3⋅К) [0,36 ккал/(ч⋅м3⋅°С)].

2. Объем жилых зданий на одного жителя 60 м3.

3. Объем общественных зданий на одного жителя 18 м3.

4. Удельный расход теплоты на вентиляцию общественных зданий

qв = 0,23 Bт/(м3⋅К) [0,2 ккал/(ч⋅м3⋅°С)].

5. Расход горячей воды на одного жителя 110 л/сут при tг = 65 °С. Произведение коэффициентов суточной и часовой неравномерности 2,2.

6. Удельный расход теплоты на одну помывку в бане 36870 кДж (8800 ккал) в месяц на жителя. Число часов работы бани 80 ч/нед.

7. Удельный расход теплоты в прачечной на 1 кг сухого белья 6700 кДж (1600 ккал) и 16 кг сухого белья на человека в месяц. Число часов работы прачечной 80 ч/нед.

8. Расход теплоты на общественное питание на одного человека в сутки 3140 кДж (750 ккал). Число часов работы 14 ч/сут.

Источник: Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 1982. - 360 с.: ил.

Приложение В

(рекомендуемое)

Теплотехнические показатели наиболее распространенных

современных типовых жилых зданий

Таблица B.1

Источник: Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.: ил.

Приложение Г

(рекомендуемое)

Таблица Г.1 — Отопительные характеристики жилых зданий

Таблица Г.2 — Поправочный коэффициент для жилых зданий

Источник: Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/ В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.: ил.

Приложение Д

(рекомендуемое)

Удельные тепловые характеристики административных, лечебных

и культурно-просветительных зданий и зданий детских учреждений

Таблица Д.1

Источник: Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/ В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. М.: Стройиздат, 1988. 432 с.: ил.

Приложение Е

(рекомендуемое)

Удельные тепловые характеристики промышленных зданий

Таблица Е.1

Источник: Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/ В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.: ил.

Приложение Ж

(рекомендуемое)

Ориентировочные нормы расхода горячей воды

Таблица Ж.1

Приложение И

(рекомендуемое)

Коэффициент часовой неравномерности потребления

горячей воды в жилых зданиях

Таблица И.1

Источник: Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/ В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.: ил.

Приложение К

(рекомендуемое)

Программа расчета параметров абонентских вводов на ПЭВМ

Программа позволяет для абонентского ввода с заданным оборудованием при заданных расчетной нагрузке отопления суточном графике нагрузки горячего водоснабжения Qг решить любую из следующих задач.

При произвольной температуре наружного воздуха tн:

1. Определить внутреннюю температуру отапливаемых помещений tв, при этом заданными являются расход сетевой воды на ввод Gс и температурный график в подающей линии (τ1 = f(tн));

2. Определить расход сетевой воды на ввод Gc, требуемый для обеспечения заданной внутренней температуры отапливаемых помещений tв при известном температурном графике тепловой сети (τ1 = f(tн));

3. Определить требуемую температуру воды в подающей линии тепловой сети τ1 (температурный график сети) для обеспечения заданной внутренней температуры отапливаемых помещений tв при заданном расходе сетевой воды на ввод Gc.

Указанные задачи решаются для любой схемы присоединения системы отопления (зависимая, независимая) и любой схемы присоединения системы горячего водоснабжения (последовательная, смешанная, параллельная).

Помимо указанных параметров определяются расходы воды и ее температуры во всех характерных точках схемы (см. рисунок 1), расходы тепла на систему отопления и тепловые нагрузки обеих ступеней подогревателя, потери напора теплоносителей в них. Программа позволяет рассчитывать режимы абонентских вводов с любым типом теплообменников (кожухотрубные или пластинчатые).

Примечание - Для проведения расчетов по программе можно обратиться в ВТИ. Лаборатория теплофикации. Заведующий лабораторией д.т.н., проф. Зингер Н. М., н.с. Любарская А. И. тел.: 275-20-03, 275-00-23, доб. 28-02.

Приложение Л

(справочное)

Результаты расчетов требуемых параметров тепловых пунктов на ПЭВМ

Требуемые параметры теплового пункта зависят в основном от:

а) температурного графика, принятого на источнике;

б) относительной нагрузки горячего водоснабжения ρ;

в) установленного оборудования;

г) величины расчетной нагрузки отопления .

При установке кожухотрубных теплообменников расход сетевой воды на тепловой пункт практически не зависит от диаметра корпуса теплообменника, а определяется соотношением числа секций I и II ступеней подогревателя горячего водоснабжения (z1 и z2). Оптимальные значения чисел секций обеих ступеней подогревателя для различных значений величины ρ (относительной нагрузки горячего водоснабжения ) для двух схем присоединения - последовательной и смешанной - приведены в таблице Л.1.

Таблица Л.1

При указанном теплообменном оборудовании были проведены систематические расчеты на ПЭВМ тепловых режимов абонентов с различными значениями величины ρ как при отопительном, так и при повышенных температурных графиках. Температурные графики приведены на рисунке Л.1.

Соответствующие зависимости основных параметров - расхода сетевой воды на тепловой пункт и температуры обратной сетевой воды при средней нагрузке горячего водоснабжения - от относительной нагрузки отопления для двух указанных схем присоединения нагрузки горячего водоснабжения приведены на рисунках Л.2 и Л.3.

Все расчеты проведены для теплового пункта с расчетной нагрузкой отопления = 1,16 МВт (1 Гкал/ч). При любой другой нагрузке отопления расход сетевой воды изменяется пропорционально этой нагрузке для данного значения ρ абонента. Температуры зависят только от величины ρ абонента и не зависят от абсолютной величины нагрузки.

Для смешанной схемы основные параметры приведены только при отопительном температурном графике.

Представление основных параметров в зависимости от относительной нагрузки отопления , а не от температуры наружного воздуха, позволяет использовать их для любых климатических условий. Зависимость температуры наружного воздуха tн от относительной нагрузки отопления по формуле

                                                (Л.1)

при различных значениях расчетной для отопления температуре приведена на рисунке Л.4.

Рисунок Л.1 - Отопительный и повышенные температурные графики

Рисунок Л.2, лист 1 - Требуемые расходы и температуры обратной сетевой воды при средней нагрузке горячего водоснабжения. Схема присоединения системы отопления - зависимая. Схема присоединения нагрузки горячего водоснабжения - последовательная. Температурный график - отопительный

Рисунок Л.2, лист 2 - Температурный график повышенный, рассчитанный на ρ = 0,2

Рисунок Л.2, лист 3 - Температурный график повышенный, рассчитанный на ρ = 0,3

Рисунок Л.3 - Требуемые расходы и температуры обратной сетевой воды при средней нагрузке горячего водоснабжения. Схема присоединения системы отопления - зависимая. Схема присоединения нагрузки горячего водоснабжения - смешанная. Температурный график - отопительный

Рисунок Л.4 - Зависимость температур наружного воздуха tн от расчетной относительной нагрузки отопления , при разных значениях расчетной для отопления температуры наружного воздуха .

Приложение М

(рекомендуемое)

Уравнение характеристики системы отопления

M.1 Уравнение характеристики системы отопления, позволяющее определить ее тепловую нагрузку при любых расходах и температурах сетевой воды на входе в отопительную систему, имеет следующий вид

                                         (М.1)

где

Задача решается методом последовательных приближений, т.к. неизвестная величина Qo входит в правую и левую части уравнения. Для определения требуемого системой отопления расхода сетевой воды нагрузка отопления Qo при произвольной наружной температуре tн должна быть равна расчетной при этой температуре tн.

М.2 Уравнение характеристики отопительной системы, позволяющее определить ее тепловую производительность при отклонении любых режимных параметров от расчетных, удобно представить следующим образом

              (М.3)

где , Qо - расчетная и фактическая нагрузки отопления при произвольной наружной температуре tн, определяется по формуле (6).

По найденному значению могут быть определены абсолютные значения внутренней температуры tв и температуры обратной сетевой воды τо2

а)

б)

1 - = -25 °С, 2 - tн = -10 °С, 3 - tн = -5 °С, 4 - = 2,8 °С

в)

Рисунок M.1 - Относительные расходы тепла на отопление Qo/Qор при отклонении от расчетных значений следующих параметров: а - температуры сетевой воды τ1; б - относительного расхода сетевой воды φ; в - коэффициента смешения u

                                              (М.4)

                                               (М.5)

На рисунке M.1 при различных наружных температурах показано влияние на относительный расход тепла на отопление отклонения в обе стороны от расчетных значений следующих параметров:

а) температуры сетевой воды τ1,

б) относительного расхода сетевой воды φ,

в) коэффициента смешения u.

На кривых для температуры наружного воздуха = -25 °С указаны соответствующие относительному расходу тепла внутренние температуры tв.

По приведенному уравнению можно определить тепловую производительность отопительной системы при одновременном изменении всех трех указанных параметров.

Так например, при tн = -10 °С температура воды в сети τ1 ниже, чем по отопительному графику, на 5 °С, т.е. τ1 = 102,5 °С, φ = 1,15, u = 2,2. При этих условиях по указанной выше формуле

tв = 18,3 °С

М.3 Уравнение характеристики позволяет также определить фактические расходы тепла и воды только по измеренным температурам сетевой воды до и после системы отопления τо1 и τо2 путем сопоставления их с расчетными значениями при данной наружной температуре tн.

Для решения указанной задачи уравнение характеристики представляется в следующем виде

                                             (М.6)

где - фактическая относительная нагрузка отопления при температуре tн

.                                                         (М.7)

Как следует из этого уравнения, завышение температур τо1 и τо2 по сравнению с расчетными значениями приводит к увеличению относительной нагрузки отопления, т.е. к перерасходу тепла, занижение этих температур приводит к недодаче тепла на отопление.

При отклонении температур τо1 и τо2 от расчетных значений по температурному графику фактический относительный расход тепла при произвольной температуре наружного воздуха tн равен:

                                                     (М.8)

где

Величина определяется из следующего выражения

.                                            (М.9)

где Δτо1 и Δτо2 - отклонения фактических значений τо1 и τо2 от расчетных значений по графику:

         

и - коэффициенты изменения относительной отопительной нагрузки на 1 градус отклонения температур от расчетных значений:

                                        (М.10)

                                       (М.11)

Определив таким образом фактический относительный расход тепла , можно из уравнения характеристики определить относительный фактический расход сетевой воды по формуле

                                         (М.12)

Относительный расход воды может быть определен также и по формуле

                                               (М.13)

Источник: 1. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 1982. - 360 с.: ил.

2. Зингер Н. М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 360 с.: ил.

3. Соколов Е. Я., Сафонов А. П., Воронкова Н. А. Метод контроля отопительной нагрузки// Электрические станции - 1990 - № 9.

Приложение Н

(рекомендуемое)

Тепловые характеристики водо-водяных теплообменников

H.1 Уравнение характеристики водо-водяных теплообменников

Тепловая нагрузка водо-водяных теплообменников при противоточном течении теплоносителей определяется по формуле

Q = ε⋅Wм⋅∇.                                                          (H.1)

Безразмерная удельная тепловая нагрузка теплообменника определяется из уравнения

                                         (Н.2)

Параметр подогревателя Ф, характеризующий поверхность теплообменника, является величиной постоянной и определяется по формуле

                                                        (Н.3)

На основе расчетных и экспериментальных исследований была предложена следующая формула для определения удельного (отнесенного к 1 м суммарной длины всех последовательно включенных секций теплообменника) параметра кожухотрубных теплообменников:

Фу = ⋅(1 + 0,003 )(l + 0,008 ), м-1,                                 (H.4)

где

Значение с достаточной степенью точности можно принимать равным 0,1 м-1.

Н.2 Пример использования уравнения характеристики теплообменных аппаратов для определения расхода сетевой воды

Н.2.1 Исходные данные

Имеется тепловой пункт (абонентский ввод) с зависимым присоединением системы отопления и смешанной схемой присоединения подогревателей горячего водоснабжения. На вводе установлен регулятор постоянства расхода воды на систему отопления.

Расчетная нагрузка отопления = 1,16 МВт(1 Гкал/ч).

Максимальная нагрузка горячего водоснабжения = 0,768 МВт (0,66 Гкал/ч).

На вводе установлены водо-водяные кожухотрубные теплообменники, на первой ступени 4 секции, на второй - 7 секций.

Температурный график в тепловой сети - отопительный:

при = - 25 °С τо1 = 150 °С, = 70 °С, при температуре излома графика tн = 2,85 °С τо1 = 70 °С, τо2 = 41,7 °С.

Температуры водопроводной воды на входе t2 = 5 °С, на выходе t1 = 60 °С.

Рециркуляция горячей воды отсутствует.

Требуется определить расход сетевой воды на вторую ступень подогревателя и на ввод и температуру обратной сетевой воды при tн = 2,8 °С и максимальной нагрузке горячего водоснабжения.

Н.2.2 Определение параметров первой и второй ступеней теплообменника ФI и ФII

При расчете подогревателей по смешанной схеме были приняты следующие исходные данные: температура сетевой воды после второй ступени подогревателя в точке излома графика равна температуре сетевой воды после системы отопления, т.е. τII = τо2 = τс = 41,7 °С.

Недогрев водопроводной воды в первой ступени подогревателя равен 10 °С, т.е. температура водопроводной воды после первой ступени tп = 41,7 - 10 = 31,7 °С.

При этих условиях средние температуры теплоносителей:

для первой ступени = 18,35 °С,

= 35,15 °С;

для второй ступени = 45,85 °С,

= 55,85 °С.

Значения удельных параметров:

для первой ступени

Фу = 0,1(1 + 0,003 ⋅ 35,15)(1 + 0,008 ⋅ 18,35) = 0,127 м-1;

для второй ступени

Фу = 0,1(1 + 0,003 ⋅ 55,85)(1 + 0,008 ⋅ 44,85) = 0,159 м-1.

При длине одной секции 4 м параметры первой и второй ступеней равны:

ФI = 0,127 ⋅ 4 ⋅ 4 = 2,027,

ФII = 0,159 ⋅ 7 ⋅ 4 = 4,466.

Н.2.3 Определение расхода сетевой воды и температур сетевой и водопроводной воды

Эквивалент расхода сетевой воды на горячее водоснабжение WII определяется из решения следующей системы уравнений:

тепловая нагрузка второй ступени

QII = εII ⋅ WмII ⋅ (τ1 - tп) = Wв(t1 - tп) = WII(τ1 - τII);                            (Н.5)

тепловая нагрузка первой ступени

QI = εI ⋅ WмI (τc - t2) = Wв(tп - t2);                                        (H.6)

уравнение смешения

WII ⋅ τII + Wo ⋅ τo2 = (WII + Wo) ⋅ τc                                           (H.7)

В этих уравнениях WмII и WмI - меньшие значения тепловых эквивалентов расходов, проходящих через вторую и первую ступени подогревателя.

Эквивалент расхода водопроводной воды Wв равен

(0,012 Гкал/ч °С),

что соответствует расходу водопроводной воды 3,33 кг/с или 12 т/ч.

Эквивалент расхода воды на систему отопления Wo равен

(0,0125 Гкал/ч °С),

что соответствует расходу сетевой воды 3,47 кг/с или 12,5 т/ч.

Эта система уравнений решается следующим образом. Задают расход воды на вторую ступень GII (или его эквивалент WII) и определяют по формуле (Н.2) значения безразмерной удельной тепловой нагрузки первой и второй ступеней подогревателя εI и εII. В приведенных выше уравнениях содержатся четыре неизвестные величины: t1, tп, τII, τc. Из решения системы уравнений определяется t1. Если t1 не равно 60 °С, то расчет повторяется при другом значении WII.

Принимаем WII равным 0,014 МВт/К (0,012 Гкал/ч °С), что соответствует расходу воды 3,33 кг/с или 12 т/ч. Эквивалент расхода сетевой воды через первую ступень

(Wо + WII) = 0,014 + 0,0145 = 0,0285 МВт/К (0,0245 Гкал/ч °С).

Определяем по формуле (Н.2) εI и εII

.

Подставляя в уравнения известные величины, получаем следующую систему уравнений

0,817 ⋅ 0,014(70 - tп) = 0,014(t1 - tп)

0,817 ⋅ 0,014(70 - tп) = 0,014(70 - τII)

0,858 ⋅ 0,014(τc - 5) = 0,014(tп - 5)

0,014 ⋅ τII + 0,0145 ⋅ 41,7 = 0,0285 ⋅ τc.

Из решения этой системы t1 = 63,97 °С.

Поскольку t1 превышает требуемое значение 60 °С задаемся новым значением WII Принимаем WII = 0,0114 МВт/К (0,0098 Гкал/ч °С), что соответствует расходу 2,72 кг/с или 9,8 т/ч.

При этом значении WII εI = 0,833, εII = 0,879.

Уравнения (Н.5 - Н.7) принимают вид:

0,879 ⋅ 0,0114(70 - tп) = 0,014(t1 - tп)

0,879 ⋅ 0,0114(70 - tп) = 0,0114(70 - τII)

0,833 ⋅ 0,014(τc - 5) = 0,014 (tп - 5)

0,0114 ⋅ τII + 0,0145 ⋅ 41,7 = 0,0259 ⋅ τc.

Из решения этой системы уравнений

t1 = 59,98 °С, tп = 34,5 °С, τII = 38,8 °С, τc = 40,4 °С.

Поскольку t1 практически равно 60 °С дальнейшего пересчета не требуется.

Расход сетевой воды на ввод составит

Gc = Go + GII = 3,47 + 2,72 = 6,19 кг/c (22,3 т/ч).

Температура обратной сетевой воды определяется из уравнения теплового баланса первой ступени

τ2 = τс -                                                     (Н.8)

τ2 = 40,4 - = 24,45 °C.

Приведенный пример показывает большую трудоемкость расчета и необходимость использования для этой цели ПЭВМ.

Н.3 Примеры применения уравнения характеристики для оценки эффективности работы теплообменника

Н.3.1 Пример 1

Пусть для I ступени подогревателя известны следующие данные:

расход водопроводной воды Gв = 2,78 кг/сек (10 т/ч), температуры водопроводной воды на входе t2 = 5 °С, на выходе t1 = 35 °С, температуры сетевой воды на входе τ1 = 60 °С, на выходе τ2 = 40 °С.

Установлено 3 секции теплообменника Dy = 200 мм.

На основе известных данных определим тепловую нагрузку теплообменника и расход сетевой воды:

Q = Gв с(t1 - t2) = 2,78 ⋅ 4,19 (35 - 5) = 349,2 кВт (0,3 Гкал/ч),

Gc = = 4,17 кг/сек (15 т/ч).

С помощью уравнения характеристики определим, какая должна быть тепловая нагрузка данного теплообменника, т.е. насколько эффективно он работает.

Средняя температура греющего теплоносителя = 50 °С.

Средняя температура нагреваемого теплоносителя = 20 °С.

Удельный параметр Фу = 0,1(1 + 0,003 ⋅ 50)(1 + 0,008 ⋅ 20) = 0,133 м-1.

При числе секций z = 3 и длине одной секции 4 м параметр теплообменника Ф = 0,133 ⋅ 3 ⋅ 4 = 1,601.

Безразмерная удельная тепловая производительность:

По уравнению характеристики определяем тепловую нагрузку:

Q = 0,718 ⋅ 2,78 ⋅ 4,19 ⋅ (60 - 5) = 459,2 кВт (0,395 Гкал/ч).

При этом значении Q уточним значения температур теплоносителей на выходе из теплообменника и средние температуры теплоносителей:

τ2 = τ1 - = 60 - = 33,7 °С,

t2 = t1 + = 5 + = 44,4 °С,

= (60 + 33,7) ⋅ 0,5 = 46,8 °С,

= (5 + 44,4) ⋅ 0,5 = 24,7 °С.

Уточняем новое значение удельного параметра Фу:

Фу = 0,1(1 + 0,003 ⋅ 46,8) (1 + 0,008 ⋅ 24,7) = 0,1366 м-1.

При числе секций z = 3 новое значение параметра и безразмерной удельной тепловой производительности:

Ф = 0,1366 ⋅ 12 = 1,639,

Уточненное значение тепловой нагрузки теплообменника:

Q = 0,724 ⋅ 2,78 ⋅ 4,19 (60 - 5) = 463,3 кВт (0,398 Гкал/ч).

Эффективность работы теплообменника:

, что можно считать вполне допустимым.

Н.3.2 Пример 2

Примем, что при тех же исходных данных на вводе установлено 6 секций теплообменника, и определим его тепловую эффективность.

Определяем параметр теплообменника и безразмерную удельную тепловую производительность:

Ф = 0,133 ⋅ 6 ⋅ 4 = 3,202.

.

Тепловая производительность теплообменника по уравнению характеристики:

Q = ε ⋅ Wм ⋅ ∇ = 0,879 ⋅ 2,78 ⋅ 4,19 ⋅ (60 - 5) = 562,3 кВт (0,483 Гкал/ч).

Определяем температуры теплоносителей на выходе:

τ2 = 60 - = 27,8 °С,

t2 = 5 + = 53,3 °С.

При этом расчетный недогрев на горячем конце составит

δt = 60 - 53,3 = 6,7 °C.

По исходным данным величина этого недогрева составляет

δt = 60 - 35 = 25 °С, что свидетельствует о низкой эффективности теплообменника.

Величина тепловой эффективности

Источник: 1 Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 1982. - 320 с.: ил.

2 Зингер Н. М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 360 с.: ил.

Приложение П

(справочное)

Сопротивления кожухотрубных теплообменников

Таблица П.1