книги / Системы централизованного теплоснабжения

Vн – строительный объем здания по наружному обмеру, м3;

tср – средняя температура внутреннего воздуха в здании, оС; tн5 – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления – температура наиболее холодной пятидневки

обеспеченностью 0,92, оС [5];

kи – коэффициент инфильтрации,

b – постоянная инфильтрации, учитывающая конструкцию окон и коэффициент остекления стен. Для отдельно стоящих промышленных зданий с большими световыми проемами b = = (30…40) 10–3, для жилых и общественных зданий с двойным остеклением b = (8…10) 10–3;

g – ускорение свободного падения, g ≈ 9,81 м/с2; Н – высота отапливаемой части здания, м;

wо – расчетная скорость ветра для данной местности в янва-

ре [5], м/с.

Значение строительного объема следует принимать по информации типового или индивидуального проектов здания или техническому паспорту бюро технической инвентаризации (БТИ).

При наличии чердака значение строительного объема определяется как произведение площади горизонтального сечения здания на уровне его 1-го этажа (над цокольным этажом) на отопительную высоту здания – от уровня чистого пола 1-го этажа до верхней плоскости теплоизоляционного слоя чердачного перекрытия, при крышах, совмещенных с чердачными перекрытиями, – до средней отметки верха крыши. Все выступающие архитектурные детали в стенах здания и неотапливаемые лоджии при определении расчетной часовой тепловойнагрузки отоплениянеучитываются [4].

11

При наличии в здании отапливаемого подвала к полученному объему отапливаемого здания необходимо добавить 40 % объема этого подвала. Строительный объем подземной части здания (подвал, цокольный этаж) определяется как произведение площади горизонтального сечения здания на уровне его 1-го этажа на высоту подвала (цокольного этажа).

Для определения годового расхода тепловой энергии зданием используется значение средней нагрузки на отопление

(Qоср, Вт), определяемой при средней за отопительный сезон температуре наружного воздуха – tн.ср [5]:

Тогдагодовой расход тепловой энергии наотопление составит

где 24 – количество часов в сутках;

n – продолжительность отопительного периода [6], сут. При известной стоимости тепловой энергии полученный годо-

вой расход позволяет определить затраты на отопление и использовать полученную сумму при оценке мероприятий по энергосбережению и повышению эффективности работы системы теплоснабжения. Как правило, стоимость тепловой энергии устанавливается за 1 Гкал, поэтому предварительно требуется осуществить перевод ваттов (киловаттов) в гигакалории и определить стоимость тепловой энергии по данным, приведенным на сайте Региональной энергети-

ческойкомиссии (http://rst.permkrai.ru/).

1.2.Тепловая нагрузка на системы вентиляции

икондиционирования воздуха

Тепловая нагрузка на вентиляцию является сезонной. При этом расчетнаятемпературанаружноговоздухапринимаетсясогласно[7].

12

Тепловая нагрузка Qv (Вт) определяется по формуле [4]

где qv – удельная вентиляционная характеристика определяется

по данным табл. 2 приложения 2, ккал/(ч м3 оС) [Вт/(м3 оС)];

tнv – расчетная температура наружного воздуха для проекти-

рования вентиляции, оС.

В системах вентиляции, которые предназначены для борьбы с вредными выделениями и компенсации вытяжки от местных отсосов, расчетная температура для проектирования вентиляции принимаетсяравнойрасчетнойтемпературедляпроектированияотопления.

Годовой расход тепловой энергии на вентиляцию

Qvгод Qvср 24 nv ,

где 24 – количество часов в сутках;

nv – продолжительность работыприточнойустановки [6], сут. Средняя нагрузка на вентиляцию определяется аналогично средней нагрузке на отопление при температуре наружного воз-

духа средней за отопительный сезон.

1.3. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение

Тепловое потребление на горячее водоснабжение изменяется незначительно в течение года. Летом потребление тепловой энергии уменьшается на 30–35 % в связи с повышением температуры в холодном водопроводе на 10–12 оС, а также из-за отъезда значительной части населения городов в отпуска и за город в выходные дни. В зимнее время в выходные дни тепловая нагрузка ГВС, наоборот, возрастает. На рис. 3 представлен график потребления горячей воды в течение нескольких месяцев для многоквартирного дома (на примере 2012–2014 гг.).

На рис. 4 представлен график расхода тепла для горячего водоснабжения жилого дома в течение суток.

13

ченных данных по водопотреблению позволяет ввести поправочные коэффициенты суточной и часовой неравномерности [8]:

где m – количество потребителей горячей воды.

Количество потребителей в реальных условиях определяется по данным эксплуатирующей организации. При проектировании количество потребителей для жилых зданий определяется по санитарным нормам. В соответствии со статьей 38 Жилищного кодекса РФ норма жилой площади равна 12 м2 в расчете на 1 чел. На федеральном уровне определена социальная норма общей площади жилого помещения – 18 м2. При условной высоте этажа 3 м, санитарный объем на одного проживающего в жилом доме составляет 54 м3/чел, для детских садов-яслей объем принимается

всоответствии с нормами [9] в зависимости от типа здания, для школ прочих общественных зданий – 3,5 м3/чел. [10].

Однако бывает удобно приводить количество потребителей

вобщественных зданиях к эквивалентному количеству жителей в жилом здании. При этом могут быть использованы данные из табл. 10.7 справочника [11] по эквивалентному количеству квартир для наиболее часто встречающихся общественных зданий. Количество потребителей в одной квартире можно принимать приблизительно равным 3 чел., а норму потребления горячей воды – как в жилых зданиях.

Сезонная неравномерность тепловой нагрузки на горячее во-

доснабжение учитывается условным делением года на два сезона: теплый – с исходной температурой нагреваемой воды +15 оС; хо-

лодный (совпадающий с продолжительностью отопительного периода) – с температурой холодной воды +5 оС.

Среднесуточный расход горячей воды (прямая горизонтальная линия на рис. 4) с учетом коэффициентов часовой и суточной неравномерности используется для определения расчетной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение. Среднесуточный расход

15

определяется путем статистической обработки многократных замеров водопотребления в зданиях различного назначения. Для жилых домов общее потребление воды в течение суток для разных целей представлено в табл. 1. При этом обычно считается, что половина общего расхода приходится на горячее водоснабжение

Нормативы водопотребления для различных потребителей и условий комфортности приводятся в СП 30.13330.2012 [12]. В приложении 2 представлены расчетные средние за год суточные расходы воды в некоторых зданиях различного назначения.

Таким образом, средний часовой расход горячей воды Ghср (Вт) на зданиеопределяется по формуле

где a – норма водопотребления горячей воды на 1 потребителя, л/(сут чел), принимается по табл. 3, 4 приложения 2 [12].

С учетом коэффициентов часовой и суточной неравномерности расчетный часовой расход горячей воды:

16

Тепловая энергия на горячее водоснабжение расходуется на нагрев расчетного расхода воды, взятого из холодного водопровода до требуемой температуры горячей воды.

Норматив температуры, которым должна соответствовать горячая вода составляет 60 С [13]. Правилами предоставления коммунальных услуг в процессе эксплуатации допускается:

–понижение температурына 5 С вночной период(с 0 до5 ч),

–понижение температуры воды днем на 3 С (с 5 до 0 ч). Для детских дошкольных учреждений конечную темпера-

туру нагрева воды следует принимать +40 оС, так как горячая вода на выходе из водоразборного крана должна использоваться без разбавления.

Средняя тепловая нагрузка ГВС используется при определении тепловой мощности источника системы теплоснабжения. Расчетная нагрузка (с учетом неравномерности) используется при проектировании сетей, тепловых пунктов и подогревателей горячего водоснабжения. Температура горячей воды при проектировании принимается на 5 оС выше норматива (с учетом остывания воды в магистралях и стояках горячего водоснабжения здания):

где tх – температура холодной водопроводной воды в отопительный период, при водозаборе из поверхностных источников принимается равной 5 oС;

th – температурагорячейводыдляподачипотребителю, th = 65 C; с – удельная теплоемкость воды, принимается равной

4,187 кДж / (кг оС).

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение можно определить по формуле

17

где n – продолжительность отопительного периода, сут;

– коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода горячей воды в летний период, при отсутствии данных принимается равным 0,8; для курортных, южных городов и промышленных предприятий = 1;

th – температура горячей воды, оС;

tх.л – температура холодной воды в летний период, оС; tх.з – температура холодной воды в зимний период, оС.

При расчете годовой нагрузки 15 сут в течение года оставляют для проведения ремонтных работ.

Расчет тепловых нагрузок принято выполнять в табличной форме (приложение 3).

1.4.Структура расхода тепловой нагрузки

всистемах отопления, вентиляции

игорячего водоснабжения

Анализ изменения тепловых нагрузок в течение года необходим для определения расхода топлива, рационального использования оборудования источника тепловой энергии, а также экономических расчетов при оценке вариантов технических решений. Существующие энергоэффективные технологии позволяют сократить расход энергоресурсов в системах теплоснабжения. Поэтому целесообразно рассмотреть структуру расхода тепловой нагрузки абонентов. Тепло, полезно используемое на отопление, вентиляцию и кондиционирование, составляет 40 %. Потери тепла используемого на отопление и вентиляцию:

10 % – отсутствие автоматического погодного регулирования;

23 % – низкая эффективность теплоизоляции наружных ограждений;

15 % – отсутствие регулирования системы вентиляции;

12 % – отсутствие поквартирного учета.

Тепло, используемое на горячее водоснабжение, – 50 %.

18

Потери, связанные с отсутствием регулирования давления перед водоразборными устройствами, составляют 20 %, с отсутствием учета расхода горячей воды – 30 %.

В структуру не включены тепловые потери, избежать которых не удастся даже при внедрении всех энергоэффективных технологий (потери трубопроводами и арматурой, потери, связанные с аварийными ситуациями и т.п.)

Тепловые нагрузки меняются в течение всего года, но особенно в течение отопительного сезона. Это вызывает необходимость регулирования тепловой нагрузки для поддержания требуемого теплового режима абонентов.

19

2.РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ

Всистемах теплоснабжения с разнородными тепловыми нагрузками применяют многоступенчатую систему регулирования отпуска тепла [14], имеющую следующий принцип построения:

– центральное регулирование производится на источнике тепловой энергии по преобладающей тепловой нагрузке большинства потребителей;

– групповое или местное регулирование – в узлах присоединения отдельных видов тепловых нагрузок;

– индивидуальное регулирование – непосредственно у теплопотребляющих установок или приборов.

Применение такого многоступенчатого регулирования позволяет снижать расход теплоты на отопление за счет ликвидации «перетопов» зданий в переходный период в диапазоне от +8 °С до расчетной температуры наружного воздуха, а также уменьшить расход топлива на единицу отпущенной теплоты.

Всовременных российских городах применяется комбинированное регулирование, т.е. центральное регулирование отпуска тепла дополняется групповым и индивидуальным. Хотя в некоторых случаях при наличии примерно одинаковой тепловой нагрузки потребителейограничиваются только центральным регулированием.

По способу регулирования параметров теплоносителя следует рассматривать возможность изменения в процессе эксплуатации расхода теплоносителя или его температуры:

1. Качественное регулирование заключается в регулировании отпуска теплоты за счет изменения температуры теплоносителя на входе в прибор при сохранении постоянным количества (расхода) теплоносителя, подаваемого в теплообменную установку или прибор.

2. Количественное регулирование заключается в регулировании отпуска теплоты путем изменения расхода теплоносителя при постоянной температуре его на входе в теплообменную установку или прибор.

20