Системы теплового регулирования

ЗМІСТ

1.Системи опалення будинку 2

2.Регулювання систем опалення 5

3.Способи регулювання теплових навантажень систем теплопостачання. Перспективи розвитку. 7

4.Регулювання  систем опалення, вентиляції, кондиціонування 14

5.Системи  автоматичного регулювання опаленням 20

Використана література 22

 

1.Системи опалення будинку

Системи опалення будинку, котеджу  і інших будівель є незамінним пристроєм, без якого нормальне  і затишне проживання не можливо, а тим більше в холодні зими.Система опалення дозволяє досягнути підтримки комфортної температури у всіх приміщеннях. Як відомо, передача тепла в системі опалення будинку відбувається за допомогою теплоносія, в залежності від якого всі системи опалення поділяють на водяні, повітряні, газові.

Водяне опалення

Система водяного опалення - найпоширеніший вид опалювальної системи в Україні. При водяній  системі опалення тепло в приміщення передається гарячою водою, яка  міститься в опалювальних приладах.

 

Виділяють два види системи  водяного опалення:

-водяне опалення з природною циркуляцією;

-водяне опалення з примусовою циркуляцією.

Система водяного опалення з природною циркуляцією використовується переважно в невеликих будівлях. При природній циркуляції теплоносія (вода або антифриз) циркулює в системі  за рахунок сил гравітації. Дана система водяного опалення передбачає установку труб збільшеного діаметру. Тепловіддача в такій системі  декілька нижче, ніж в системі  з примусовою циркуляцією.

У водяній системі опалення з примусовою циркуляцією теплоносій переноситься за допомогою насосів. Сьогодні ця система затребувана  в заміських будинках і котеджах.

Перевага такої системи - незалежне регулювання температури приладів в різних приміщеннях і їх швидкий прогрів.

Повітряне опалення

Системи повітряного опалення поділяються на системи з природною  циркуляцією теплоносія (гравітаційні) і системи повітряного опалення з механічним спонуканням руху повітря (вентиляторні).

В основі гравітаційної повітряної системи опалення лежить різниця  густин повітря при різних температурах: при неоднорідному прогріві повітря  виникає природна циркуляція

 

 

 У вентиляторної системі  використовується вентилятор з  електроприводом для підвищення  тиску повітря і розподілу  його по воздуховодам і приміщень.

Нагрів повітря в повітряній системі опалення відбувається в  калориферах, які самі (зсередини) підігріваються водою, парою, електрикою або гарячими газами.

Після тривалої відсутності  повітряне опалення дає можливість швидко прогріти будинок до комфортних умов. Після нагрівання автоматичні  регулятори підтримують температуру  в заданих межах.

Газове опалення

При газовому опаленні заміського будинку  в якості палива використовуються горючі гази, а опалювальні прилади, пристосовані для спалювання газу, встановлюються безпосередньо в приміщеннях, що обігріваються.

Газові печі відрізняються  високими теплотехнічними показниками  і економічністю, їх ККД на третину вище, ніж у опалювальних печей на твердому паливі. Відмінною особливістю таких печей є рівномірність нагріву зовнішньої поверхні.

Деякі додаткові джерела  тепла при газовому опаленні використовуються в житлових приміщеннях для створення  затишку, особливого інтер'єру, наприклад, газові каміни. Ці каміни можуть бути променистими і конвективними.

У житлових будинках системи  квартирного опалення часто обладнуються спеціальними джерелами теплоти - давно  відомими газовими водонагрівачами (котлами). У всіх цих водонагрівачів вмикання і вимикання основного пальника (шляхом відкриття або припинення подачі газу до пальника) здійснюються автоматично за допомогою терморегулятора. Використання газового опалення економічно вигідно, оскільки значно підвищує ККД  опалювального устаткування, знижує витрати на експлуатацію, дозволяє автоматизувати процес горіння палива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Регулювання систем опалення

Системи опалення будівель і споруд піддають регулюванню, щоб  забезпечити розрахункові температури  повітря приміщень. Для цього  заміряють температуру поверхонь  нагрівальних приладів за допомогою  термоелектричних термометрів - термощупів (термопар). Регулювання тепловіддачі систем опалення може бути здійснено двома способами:

-якісним регулюванням, тобто зміною параметрів теплоносія (температури або тиску);

-кількісним регулюванням, тобто зміною кількості теплоносія.

Якісне регулювання досягається  зміною температури теплоносія, що подається в систему опалення. Таке регулювання за місцем здійснення може бать центральним, проведеним на тепловій станції, і місцевим, виконуваним  у тепловому пункті будівлі, на котельні або на іншому джерелі теплоти.

Кількісне регулювання теплопередачі  здійснюється зміною кількості теплоносія, що подається в систему або  прилад. Кількісне регулювання систем опалення виробляють безпосередньо  на системі опалення будівель. Починають  з визначення витрат теплоносія по водомірів і витратомірів, встановлених в тепловому пункті. За місцем проведення воно може бути не тільки центральним  і місцевим, але і індивідуальним, тобто виконуваним у кожного  приладу.

Експлуатаційне регулювання  теплопередачі приладів може бути автоматизоване. Місцеве автоматичне регулювання  в тепловому пункті будівлі зазвичай проводять, орієнтуючись на зміну температури  зовнішнього повітря. Індивідуальне  автоматичне регулювання теплопередачі  приладу відбувається при відхиленні температури повітря в приміщенні від заданого рівня (регулювання  «по відхиленню»).

При відсутності контрольно-вимірювальних  приладів регулювання системи опалення базується на перевірці відповідності  фактичних витрат води розрахунковим. При цьому під розрахунковою  витратою розуміється витрата води в системі опалення, що забезпечує задану тепловіддачу (споживану теплову  енергію). Ступінь відповідності  фактичного витрати води розрахунковому визначається температурним перепадом  води в системі, при цьому фактична температура води в тепловій мережі не повинна відхилятися від розрахункової  більш ніж на 2 ° С.

Якщо перепад нижче  допустимого, то це вказує на завищений  витрата води і відповідно завищений  діаметр отвору дросельної діафрагми  або сопла на вході в систему  опалення. Якщо температурний перепад  вище допустимого значення, то це вказує на занижений витрата води і відповідно на занижений діаметр дросельної діафрагми або сопла.

Внаслідок того що системи  опалення, як правило, регулюють не при розрахунковій зовнішній  температурі, а при порівняно  високих зовнішніх температурах влітку або на початку опалювального  сезону, в системі опалення виникають  разрегуліровка:

1) вертикальна - визначається  невідповідністю тепловіддачі нагрівальних  приладів різних поверхів необхідним  значенням;

2) горизонтальна - визначається  нерівномірним зміною тепловіддачі  нагрівальних приладів одного  поверху.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Способи регулювання теплових навантажень систем теплопостачання. Перспективи розвитку.

Ефективність традиційних  технологій вироблення теплоти на ТЕЦ  в останні роки істотно знизилася. У вітчизняних системах теплопостачання  майже повсюдно порушуються основні  принципи якісного регулювання, не працює колишня структура виходу теплоти. На тлі зниження ефективності централізованого теплопостачання істотно підвищилася привабливість децентралізованих систем теплопостачання.

Склалася ситуація, коли термодинамічно більш ефективні централізовані системи через нераціональну технічної та збутової політики керівництва енергетичних компаній не можуть конкурувати з децентралізованими системами. Нерідкі випадки, коли споживачам для підключення до централізованої системи теплопостачання керівництво енергетичних компаній видає нездійсненні технічні умови. Часто споживачі добровільно відключаються від централізованих систем теплопостачання. У більшості випадків децентралізовані системи застосовуються для відходу від централізованого теплопостачання, а не в результаті техніко-економічного порівняння різних систем.

В даний час необхідно  повністю переглянути концепцію  вітчизняного теплопостачання. Змінилася  структура відпуску теплоти на увазі  застосування нових більш економічних  технологій в системах теплопостачання. Одним з перспективних напрямків  розвитку вітчизняного теплопостачання  є вдосконалення технологій регулювання  теплового навантаження шляхом переходу до низькотемпературного теплопостачання, кількісним і якісно-кількісного  регулювання.

Методи центрального регулювання  були розроблені з урахуванням технічних  і технологічних можливостей  першої половини ХХ століття, які перетерпіли  значні зміни.

При коригуванні принципів  регулювання теплового навантаження можливе часткове використання зарубіжного  досвіду щодо застосування інших  методів регулювання, зокрема, кількісного  регулювання.

Переклад систем теплопостачання  на кількісне і якісно-кількісне  регулювання теплового навантаження є, як показує досвід зарубіжних країн, ефективним енергозберігаючим заходом. Проведемо порівняльний аналіз способів регулювання теплового навантаження.

Якісне регулювання.

Перевага: стабільний гідравлічний режим теплових мереж.

Недоліки:

■ низька надійність джерел пікової теплової потужності;

■ необхідність застосування дорогих методів обробки підживлювальної  води тепломережі при високих  температурах теплоносія;

■ підвищений температурний  графік для компенсації відбору  води на ГВП і пов'язане з цим зниження вироблення електроенергії на тепловому споживанні;

■ велике транспортне запізнювання (теплова інерційність) регулювання  теплового навантаження системи  теплопостачання;

■ висока інтенсивність  корозії трубопроводів через  роботи системи теплопостачання  більшу частину опалювального періоду  з температурами теплоносія 60-85 ОС;

■ коливання температури  внутрішнього повітря, зумовлені впливом  навантаження ГВП на роботу систем опалення та різним співвідношенням навантажень ГВП та опалення у абонентів;

■ зниження якості теплопостачання  при регулюванні температури  теплоносія по середній за кілька годин  температурі зовнішнього повітря, що призводить до коливань температури  внутрішнього повітря;

■ при змінній температурі  мережної води істотно ускладнюється  експлуатація компенсаторів.

Кількісне і якісно-кількісне  регулювання.

Переваги:

■ збільшення вироблення електроенергії на тепловому споживанні за рахунок  пониження температури зворотної  мережної води;

■ можливість застосування недорогих методів обробки підживлювальної  води тепломережі при t, i110 ° C;

■ робота системи теплопостачання  більшу частину опалювального періоду  зі зниженими витратами мережної води і значною економією електроенергії на транспорт теплоносія;

■ менша інерційність регулювання  теплового навантаження, тому система  теплопостачання більш швидко реагує на зміну тиску, ніж на зміну температури  мережної води;

■ постійна температура  теплоносія в прямому трубопроводі тепломережі, що сприяє зниженню корозійних пошкоджень трубопроводів тепломережі;

■ найкращі теплові і  гідравлічні показники по режиму систем опалення за рахунок зменшення  впливу гравітаційного напору і зниження перегріву опалювальних приладів;

■ можливість застосування при τ ^ 110 ОС в місцевих системах і квартальних мережах довговічних  трубопроводів з неметалічних матеріалів;

■ підтримання температури  мережної води постійної, яке сприятливо позначається на роботі компенсаторів;

■ відсутність необхідності в змішувальних пристроях абонентських вводів.

Недоліки:

■ змінний гідравлічний режим роботи теплових мереж;

■ великі, у порівнянні з  якісним регулюванням, капітальні витрати  в тепломережі.

У вітчизняних системах теплопостачання  дедалі більшого поширення отримають  способи кількісного і якісно-кількісного  регулювання теплового навантаження. Проте кількісне і якісно-кількісного  регулювання, яке володіє цілим  рядом переваг перед якісним  регулюванням, як було показано вище, не може бути впроваджене в існуючих системах теплопостачання без їх певної модернізації та застосування нових технологічних рішень. В  даний час відсутні схеми ТЕЦ, на яких можливо реалізувати нові способи регулювання.

У науково-дослідній лабораторії  «Теплоенергетичні системи та установки» УлГТУ (НДЛ ТЕСУ) під керівництвом проф. Шарапова В.І. розроблені технології кількісного та якісно-кількісного регулювання теплового навантаження стосовно до чинним ТЕЦ з водогрійними котлами. Особливість нових технологій полягає в паралельному включенні пікових водогрійних котлів і мережних підігрівників турбін.

За рахунок пониження  максимальної температури нагріву  теплоносія до 100 - 110 ОС і використання кількісного або якісно-кількісного  регулювання нові технології дозволяють підвищити надійність пікових водогрійних  котлів ТЕЦ і ширше використовувати  переваги теплофікації. При поділі мережної води на паралельні потоки знижується гідравлічний опір в обладнанні ТЕЦ, більш повно використовується теплова  потужність мережних підігрівників  турбін, а також водогрійних котлів за рахунок збільшення температурного перепаду на їх вході і виході до 40-50 ОС, а також збільшується електрична потужність ТЕЦ і зростає абсолютна величина комбінованого вироблення електричної енергії.

Існуючі методики розрахунку способів кількісного та якісно-кількісного  регулювання теплового навантаження розроблені в 50-60 рр.. ХХ століття і не враховують багатьох чинників, наприклад, навантаження на ГВП.

 

 

В НДЛ ТЕСУ розроблено методики розрахунку кількісного та якісно-кількісного  регулювання теплового навантаження. В основу методик розрахунку покладено  рівняння гідравліки, що зв'язує втрати напору в тепломережі з витратами  води на опалення та ГВП. Суттєвою особливістю запропонованих методик є повнішим облік впливу навантаження ГВП на роботу систем опалення. В результаті розрахункового дослідження побудовані залежності відносного наявного напору на колекторах станції і відносного еквівалента витрати води на опалення від температури зовнішнього повітря при кількісному регулюванні (рис. 1, 2). Побудовані залежності можна використовувати в якості графіків регулювання при здійсненні кількісного і якісно-кількісного регулювання навантаження у відкритих системах теплопостачання. При кількісному і якісно кількісному регулюванні організацію змінного витрати мережної води в тепломережах необхідно супроводжувати повним оснащенням місцевих систем теплоспоживання приладами автоматичного регулювання параметрів теплоносія і гідравлічної захисту від виникнення аварійних режимів. В НДЛ ТЕСУ розроблений ряд технічних рішень по стабілізації гідравлічного режиму місцевих систем опалення при змінній витраті води в тепломережі (рис. 3). Особливістю одного з запропонованих рішень є те, що регулювання теплової продуктивності місцевої системи теплоспоживання виробляють зміною витрати зворотної мережної води за допомогою регулятора витрати, встановленого після системи опалення. Установка регулятора витрати після системи опалення дозволяє звести до мінімуму вплив навантаження ГВП на роботу системи опалення без значного збільшення витрати мережної води в тепловій мережі. Повне оснащення всіх споживачів теплової енергії приладами автоматичного регулювання та гідравлічної захисту сприяє перенесенню основної частки регулювання на місцеві системи. Роль центрального колектора теплоджерела в залежності від параметрів теплоносія на регулювання при цьому зводиться до коректування параметрів теплоносія на абонентських вводах.