/
Автор: Шарапов В.И. Ротов П.В.
Теги: отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха в зданиях теплоснабжение
ISBN: 978-5-94296-017-9
Год: 2007
Текст
В.И. Шарапов, П.В. Ротов
й
РЕГУЛИРОВАНИЕ НАГРУЗКИ
СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Москва 2007
В. И. Шарапов, П.В. Ротов
РЕГУЛИРОВАНИЕ НАГРУЗКИ
СИСТЕМ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Монография рекомендована Учебно-методическим
объединением вузов РФ по образованию
в области строительства в качестве учебного пособия
для студентов, обучающихся по специальности
«Теплогазоснабжение и вентиляция»
Издательство «Новости теплоснабжения»
Москва 2007
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
УДК 697.34
Рецензенты: кафедра «Теплофикация и газоснабжение» Московского го-
сударственного строительного университета;
доктор техн, наук, профессор Б.Н. Курицын (СарГТУ).
Научный редактор - доктор техн, наук, профессор Шарапов В.И.
Шарапов В. И., Ротов П.В.
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения/ - М.: Издательство
«Новости теплоснабжения», 2007. - 164 с.; ил.
Приведено сравнение различных способов регулирования тепловой нагруз-
ки систем теплоснабжения. Предложены технологии количественного и качествен-
но-количественного регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения, спо-
собы автоматического регулирования и гидравлической защиты местных систем
отопления. Рассмотрен зарубежный опыт энергосбережения в системах теплоснаб-
жения. Приведены методики расчета графиков центрального регулирования.
Для инженерно-технических и научных работников, занимающихся экс-
плуатацией, проектированием и исследованием систем теплоснабжения городов, а
также студентов теплоэнергетических специальностей вузов.
Монография рекомендована Учебно-методическим объединением вузов
в качестве учебного пособия для студентов специальности «Теплогазоснабжение
и вентиляция».
© Шарапов В. И., Ротов П.В., 2007
© Оформление Издательство
«Новости теплоснабжения», 2007
ISBN 978-5-94296-017-9
2
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ВВЕДЕНИЕ
Обеспечение потребителей теплотой необходимого качества в не-
обходимом количестве является достаточно сложной задачей, что обуслов-
лено различными законами изменения во времени тепловых нагрузок жи-
лых, общественных и промышленных зданий, большой инерционностью
систем централизованного теплоснабжения, необходимостью транспорти-
рования тепловой энергии по разветвленным и протяженным тепловым
сетям. Затруднение также вызывает разнородность тепловых нагрузок по-
требителей, подключенных к сетям систем теплоснабжения: отопления,
вентиляции, горячего водоснабжения. Эти виды тепловых нагрузок изме-
няются по различным сезонным и суточным графикам и требуют теплоту
различного потенциала. Так, отопительная и вентиляционная нагрузки яв-
ляются сезонными и зависят от температуры наружного воздуха, увеличи-
ваясь при понижении и уменьшаясь при повышении температуры наруж-
ного воздуха. Нагрузка на горячее водоснабжение, напротив, относительно
постоянна в течение всего года, т. е. мало зависит от температуры наруж-
ного воздуха, но имеет значительную суточную неравномерность.
Для решения задачи эффективного теплоснабжения потребителей,
в том числе распределения тепловой нагрузки между ними, в системах те-
плоснабжения применяется регулирование тепловой нагрузки.
В настоящее время, несмотря на наметившуюся в последнее время
тенденцию к децентрализации теплоснабжения, основными источниками
теплоты в городских системах теплоснабжения по-прежнему являются
крупные котельные и ТЭЦ, к которым подключены протяженные тепловые
сети с большим числом абонентов, имеющих разнородную нагрузку и раз-
личные схемы присоединения к тепловой сети. В таких условиях обеспе-
чение надежного и качественного теплоснабжения потребителей возможно
только при центральном регулировании тепловой нагрузки.
Развитие способов регулирования в отечественном теплоснабжении
происходило параллельно с развитием теплофикации, ростом городов, по-
явлением в балансе нагрузок систем теплоснабжения разнородных тепло-
вых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Способы
регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения разработаны в
50-е годы прошлого века, когда определяющей нагрузкой систем тепло-
снабжения была отопительная нагрузка коммунально-бытовых потребите-
лей, а основными источниками теплоснабжения являлись районные ко-
тельные. Непроргженные тепловые сети, небольшое количество потреби-
телей, постоянный расход теплоносителя - все это позволяло достаточно
эффективно производить регулирование тепловой нагрузки потребителей
по отопительному температурному графику.
С благоустройством городов и ростом промышленного потенциала
страны возникла необходимость дополнительного учета нагрузок горячего
водоснабжения и вентиляции в балансе нагрузок систем теплоснабжения.
3
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Например, в г. Москве в 1950 г. удельный вес среднесуточной нагрузки
горячего водоснабжения составил 6,5% суммарной тепловой нагрузки сис-
темы теплоснабжения, к I960 г. он возрос до 13,5%, в 1970 г. составил 16%
[14]. При распределении тепловой нагрузки появились затруднения, свя-
занные с необходимостью подачи потребителям теплоносителя с различ-
ной расчетной температурой. Так, при расчетной температуре наружного
воздуха для проектирования отопления максимальная температура сетевой
воды может составлять Т/=150 °C [89], а на горячее водоснабжение, со-
гласно [91], необходимо подавать воду с температурой ?г<75 °C. Кроме то-
го, возникала необходимость компенсации суточной неравномерности на-
грузок отопления и горячего водоснабжения, которая явилась причиной
колебаний температуры внутреннего воздуха в помещениях. Совершенст-
вование способов регулирования тепловой нагрузки заключалось в разра-
ботке условий работы систем теплоснабжения с разнородными нагрузками
и корректировке методик их расчета. В частности, применение в отечест-
венных системах теплоснабжения регулирования по совмещенной нагруз-
ке отопления и горячего водоснабжения позволило снизить расход сетевой
воды в теплосети, капитальные затраты в системы теплоснабжения и за-
траты на транспорт теплоносителя.
Наибольший вклад в развитие различных способов регулирования
тепловой нагрузки внесли отечественные ученые Е.Я. Соколов, Н.М. Зин-
гер, В.К. Дюскин, М.Л. Закс, Н.К. Громов.
Отсутствие приборов автоматического регулирования и настоятель-
ной необходимости энергосбережения в системах теплоснабжения (из-за
обеспечения страны дешевым топливом) предопределило дальнейшее на-
правление развития способов регулирования тепловой нагрузки. Широкое
распространение в отечественном теплоснабжении получило качественное
регулирование тепловой нагрузки, при котором расход сетевой воды в тепло-
сети остается постоянным, а тепловая нагрузка потребителей регулируется
изменением температуры сетевой воды в подающей магистрали теплосети.
Другие не менее эффективные способы регулирования, такие как количест-
венный и качественно-количественный, практически не развивались.
В настоящее время появились новые технические возможности, по-
зволяющие реализовать в системах теплоснабжения способы количественного
и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки, которые
обладают целым рядом преимуществ перед качественным регулированием.
Для решения этой задачи необходимы тщательный пересмотр и
корректировка концепции отечественного теплоснабжения и, в частности,
положений, касающихся регулирования тепловой нагрузки систем тепло-
снабжения, сформулированных в 50-е годы XX в.
При разработке новой концепции отечественного теплоснабжения
необходимо в полной мере использовать положительный опыт зарубежных
стран по выходу из энергетического кризиса семидесятых - восьмидесятых
годов. Существенные результаты по энергосбережению в системах тепло-
4
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
снабжения зарубежных стран были достигнуты за счет централизации теп-
лоснабжения, применения комбинированной выработки тепловой и элек-
трической энергии на ТЭЦ, технической модернизации всех составляющих
системы теплоснабжения, 100%-ой автоматизации абонентских установок.
В настоящей работе рассмотрено современное состояние регулиро-
вания тепловой нагрузки водяных систем теплоснабжения, представлены
методики расчета существующих способов регулирования, предложены
усовершенствованные технологии регулирования нагрузки систем тепло-
снабжения.
5
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Глава первая. СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
1.1. ВИДЫ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Под термином «теплоснабжение» понимается обеспечение потре-
бителей тепловой энергией [58]. Термин «система теплоснабжения» обо-
значает совокупность взаимосвязанных энергоустановок, осуществляющих
теплоснабжение города, района, предприятия [58].
Основными элементами системы теплоснабжения являются тепло-
источник (тепловая электрическая станция или котельная), тепловые сети,
абонентские установки потребителей.
Теплоисточник является определяющим элементом системы тепло-
снабжения: его мощность и место расположения влияют на тип, линейные
размеры, оборудование остальных элементов системы теплоснабжения. В
зависимости от размещения теплоисточника системы теплоснабжения бы-
вают централизованные и децентрализованные.
Особенностью децентрализованных систем является то, что тепло-
источник располагается в непосредственной близости от приемников теп-
ловой энергии (потребителей или абонентов). В таких системах протяжен-
ность тепловых сетей, как правило, невелика, что позволяет осуществлять
транспорт теплоносителя практически без теплопотерь. В свою очередь
децентрализованные системы теплоснабжения, согласно классификации,
принятой в [77, 78], подразделяются на индивидуальные и местные. В ин-
дивидуальных системах теплоснабжения теплоисточник предназначен для
снабжения тепловой энергией отдельного помещения. В местных системах
от теплоисточника осуществляется теплоснабжение отдельного здания.
Примером индивидуальной системы может служить система поквартирно-
го отопления и горячего водоснабжения, где в качестве теплоисточника
выступает настенный газовый котел. Такие системы на практике встреча-
ются довольно редко, что обусловлено необходимостью дополнительных
капитальных вложений при их строительстве. Так, размещение настенных
газовых котлов в каждом помещении здания требует устройства дополни-
тельных вытяжных и приточных каналов, противопожарного водопровода,
установки повысительных насосов на вводе водопровода в здание для бес-
перебойной работы газовых котлов.
Местные системы, в отличие от индивидуальных, получили более
широкое распространение в отечественном теплоснабжении. В настоящее
время существует большая номенклатура отечественных и импортных бы-
товых котлов малой мощности, которые могут быть использованы в мест-
ных системах в качестве теплоисточников.
Для применения как местных, так и индивидуальных систем тепло-
снабжения необходимо подробное технико-экономическое обоснование
путем сравнения с централизованными системами теплоснабжения.
6
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
В централизованных системах теплоснабжения теплоисточник и
теплоприемники (абоненты) расположены, как правило, на значительном
расстоянии. Наличие крупных систем транспорта теплоты, протяженность
которых может превышать 10 км, является отличительной особенностью
централизованных систем от местных или индивидуальных. Существен-
ными недостатками крупных систем транспорта теплоты являются значи-
тельные теплопотери, обусловленные в основном несовершенством суще-
ствующих конструкций тепловой изоляции теплопроводов, и инерцион-
ность систем теплоснабжения: при изменении температуры сетевой воды
на теплоисточнике транспортное запаздывание у наиболее удаленных по-
требителей может составлять несколько часов.
Важным элементом централизованных систем теплоснабжения яв-
ляются тепловые пункты - тепловые узлы, предназначенные для распреде-
ления теплоносителя по видам теплового потребления.
В тепловом пункте размещают оборудование, арматуру, приборы
контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществ-
ляются [58]: преобразование вида теплоносителя или изменение его пара-
метров; контроль параметров теплоносителя; учет тепловой энергии, рас-
ходов теплоносителя и конденсата; регулирование расхода теплоносителя
и распределение его по системам теплопотребления; защита местных сис-
тем от аварийного повышения параметров теплоносителя; заполнение и
подпитка систем теплопотребления; сбор, охлаждение, возврат конденсата
и контроль его качества; аккумулирование тепловой энергии; водоподго-
товка для систем горячего водоснабжения.
Тепловой пункт, предназначенный для присоединения тепло-
потребляющих установок одного здания или его части, называется инди-
видуальным. Тепловой пункт, обслуживающий два или более зданий, на-
зывается центральным тепловым пунктом.
По типу теплоносителя системы теплоснабжения подразделяются
на водяные и паровые. Паровые системы теплоснабжения в основном по-
лучили распространение на промышленных предприятиях, где в техноло-
гическом цикле необходим высокотемпературный теплоноситель. Паровые
системы разделяют на системы с возвратом и без возврата конденсата.
Важное значение для паровых систем теплоснабжения имеет качественный
и полный сбор конденсата, поэтому системы без возврата конденсата при-
меняются значительно реже систем с возвратом конденсата. Теплоисточ-
никами в паровых системах теплоснабжения являются паровые котельные
и тепловые электрические станции. Недостатком таких систем теплоснаб-
жения является небольшой радиус теплоснабжения, т.к. пар сложно транс-
портировать на большие расстояния. В связи с этим количество абонентов
в паровых системах теплоснабжения невелико, что позволяет без особых
сложностей производить распределение теплоты.
В настоящей книге рассмотрены водяные системы теплоснабжения,
получившие наибольшее распространение в отечественной теплоэнергетике.
7
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
1.2. ТЕПЛОИСТОЧНИКИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Источник тепловой энергии (теплоты) - теплогенерирующая энер-
гоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоно-
сителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем
электронагрева или другими, в том числе нетрадиционными способами,
участвующая в теплоснабжении [58].
В основе отечественного централизованного теплоснабжения ле-
жит теплофикация, по определению проф. Соколова Е.Я., - «централизо-
ванное теплоснабжение на базе комбинированной, т.е. совместной выра-
ботки теплоты и электрической энергии» [77]. В последних изданиях книги
Е.Я. Соколова [78] при редактировании дана иная формулировка термина
«теплофикация» - «энергоснабжение на базе комбинированной, т.е. совме-
стной, выработки электрической и тепловой энергии в одной установке».
По нашему мнению такое определение не соответствует устоявшемуся в
течение многих десятилетий содержанию термина «теплофикация». В са-
мом деле, по этому определению можно считать теплофикацией, напри-
мер, электроснабжение небольшого фермерского хозяйства от дизель-
генератора с использованием сбросной теплоты для отопления и горячего
водоснабжения. Из термина «теплофикация» в переизданной книге [78]
исключен основополагающий для отечественной теплоэнергетики элемент
- централизованное теплоснабжение и внесен другой - электроснабжение
(входящее в энергоснабжение) - явно не относящийся к термину «тепло-
фикация». Отметим, что данное в [78] определение больше соответствует
распространенному за рубежом термину «когенерация».
Рис. 1.1. Тепловая схема КЭС: 1 - теплофикационная турбина; 2 - элек-
трогенератор; 3 - энергетический котел; 4 - конденсатор; 5 - конденсатный
насос; 6 - деаэратор повышенного давления; 7 - конденсатный насос регенера-
тивных подогревателей; 8 - питательный насос; 9 - регенеративные подогрева-
тели низкого давления; 10 —регенеративные подогреватели высокого давления
8
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Теплофикация, с точки зрения термодинамики, является более со-
вершенным, по сравнению с раздельной выработкой, способом производ-
ства электрической энергии и теплоты, позволяющим существенно умень-
шить расход органического топлива на их выработку. Раздельное произ-
водство теплоты и электрической энергии производится на конденсацион-
ных электрических станциях (КЭС) и районных паровых или водогрейных
котельных. При этом на КЭС не используется значительное количество
теплоты отработавшего пара, которая теряется с охлаждающей водой в
конденсаторе турбинной установки. Принципиальная схема паротурбин-
ной конденсационной электростанции без промежуточного перегрева пара
приведена на рис.1.1.
Паровые и водогрейные котельные предназначены для покрытия
тепловой нагрузки систем теплоснабжения при раздельной выработке или
могут выступать в качестве пиковых источников тепловой мощности при
комбинированном производстве теплоты и электрической энергии.
Основными элементами котельных установок являются: паровой
(водогрейный) котлоагрегат, тягодутьевые и питательные устройства, обо-
рудование водоподготовки, деаэратор.
Пар, вырабатываемый на паровой котельной, может быть исполь-
зован одновременно для покрытия тепловых нагрузок промышленных по-
требителей и системы теплоснабжения (рис. 1.2).
В паровую^
Рис. 1.2. Схема паровой котельной: 1 - паровой котел; 2 - редукци-
онно-охладительная установка; 3 — деаэратор питательной воды; 4 — питатель-
ный насос; 5 — узел умягчения и очищения воды; 6 - подогреватель химически
очищенной воды; 7 - подпиточный насос; 8 - вакуумный деаэратор; 9 -регуля-
тор подпитки; 10 — сетевой насос; 11, 12 — обратная и подающая магистрали
теплосети; 13 — охладитель конденсата; 14 — пароводяной подогреватель сете-
вой воды; 15 -регулятор температуры; 16 - трубопровод исходной воды
9
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Схема водогрейной котельной представлена на рис. 1.3.
В отечественной теплоэнергетике комбинированная выработка те-
плоты и электрической энергии производится на городских, районных и
промышленных ТЭЦ различной мощности. Электрические станции, пред-
назначенные для комбинированной выработки теплоты и электрической
энергии, оборудуются теплофикационными паротурбинными установками
единичной мощностью 6-250 МВт с регулируемыми отборами пара [101].
Рабочее давление на ТЭЦ среднего давления составляет 4 МПа, высокого
давления - 9 и 13 МПа, на ТЭЦ сверхкритических параметров
пара - 24 МПа. Кроме того, в настоящее время существует широкая но-
менклатура турбин единичной мощностью менее 25 МВт на низкие и
средние начальные параметры давления, однако доля этих турбин в струк-
туре установленных мощностей ТЭЦ невелика.
Рис. 1.3. Схема водогрейной котельной: 1 - водогрейный котел; 2 - се-
тевой трубопровод; 3 - сетевой насос; 4 - трубопровод исходной воды; 5 — тру-
бопровод греющего агента; 6 - вакуумный деаэратор; 7 - трубопровод деаэриро-
ванной воды; 8 - подогреватель исходной воды
На ТЭЦ устанавливаются конденсационные турбины с отборами
пара: П - с производственным отбором, Т - с отопительными отборами,
ПТ - с производственным и отопительным отбором, или турбины с проти-
водавлением (Р). В маркировку турбины входят тип, номинальная электри-
ческая и максимальная мощность (для турбин типов Т и ПТ) в МВт, номи-
нальное давление свежего пара, давление пара производственного отбора
(для турбин типов П, ПТ и ПР) и пара за турбиной, т.е. противодавление
(для турбин типов Р, ПР и ТР) в кгс/см2 и номер модификации. Так, турби-
на Т-105-130-2 представляет собой конденсационную турбину с отопи-
тельными отборами, электрической мощностью 105 МВт, с рабочим дав-
лением острого пара 130 кгс/см", второй модификации.
На рис. 1.4 представлена принципиальная схема ТЭЦ с теплофика-
ционной турбиной типа Т.
10
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
На ТЭЦ, где установлены турбины с противодавлением (типа Р),
весь отработавший пар подается потребителям, т.е. количество вырабаты-
ваемой электроэнергии непосредственно зависит от расхода отработавшего
пара. Эффективность работы такой установки определяется величиной и
продолжительностью в году присоединенной тепловой нагрузки.
Рис. 1.4. Принципиальная схема ТЭЦ высокого давления с турбиной
типа Т: обозначения 1-10 те же, что на рис. 1.1; 11 - питательная линия;
12, 13 - соответственно нижний и верхний отопительные отборы; 14, 15 - со-
ответственно теплофикационные подогреватели нижней и верхней ступеней;
16 - сетевой насос первого подъема; 17 - сетевой насос второго подъема;
18 - пиковый водогрейный котел; 19 - конденсатные насосы теплофикационных
подогревателей; 20 - подпиточная линия; 21 - вакуумный деаэратор; 22 - узел
умягчения; 23 - бак-аккумулятор; 24 - подпиточный насос; 25 - трубопровод
греющего агента деаэратора; 26 - сетевой трубопровод; 27 — встроенный пучок
в конденсаторе; 28 - регулятор подпитки
Особенностью турбоустановок типа П, Т и ПТ является то, что они
имеют один, два или три регулируемых отбора. При одном регулируемом
отборе отработавший в турбине пар поступает, как правило, на производ-
ственные нужды и регулируемый отбор называется производственным
(турбины типа П).
Турбина типа ПТ характеризуется тем, что один из регулируемых
отборов турбины является производственным, другие (один или два) -
отопительными. Пределы регулирования давления пара производственного
отбора турбин типа ПТ 0,8-1,8 МПа, отопительного - 0,03-0,25 МПа.
11
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Регулируемые отборы турбины типа Т (рис. 1.4) предназначены для
покрытия тепловой нагрузки системы теплоснабжения и называются ото-
пительными. Тепловая нагрузка централизованной системы теплоснабже-
ния покрывается за счет нагрева сетевой воды в теплофикационных подог-
ревателях 14 и 15 паром низкого давления, отработавшим при выработке
электроэнергии в турбине 1. Отработавший пар в отопительных отборах
можно регулировать в довольно широких пределах: 0,03-0,25 МПа. Мак-
симальная температура нагрева сетевой воды после теплофикационных
подогревателей 14 и 15 ограничена давлением насыщения в верхнем ото-
пительном отборе и не превышает 120 °C, поэтому в пиковый период, при
низких температурах наружного воздуха для покрытия нагрузки системы
теплоснабжения производится дополнительный подогрев сетевой воды до
расчетной температуры в пиковом водогрейном котле 18.
На рис. 1.5 представлено распределение тепловой нагрузки ТЭЦ
между отборами и пиковыми котлами при коэффициенте теплофикации
о^Э|/<1. Коэффициент теплофикации - доля расчетной тепловой нагрузки
системы теплоснабжения, удовлетворяемая из отборов турбин ТЭЦ.
Рис. 1.5. Распределение тепловой нагрузки ТЭЦ между теплофикаци-
онными отборами н пиковыми водогрейными котлами: Q’T, Q’ots, Q’n - рас-
четные тепловые нагрузки соответственно ТЭЦ, отборов, пиковых котлов;
tHK, tua tu.o ~ температуры наружного воздуха соответственно начала отопи-
тельного периода, начала пикового режима работы, расчетная;
п3, п, - продолжительность соответственно отопительного и летнего периода
В отечественном теплоснабжении широкое распространение в ка-
честве пиковых источников мощности получили водогрейные котлы, к ко-
торым предъявляются значительно меньшие требования по экономично-
сти, чем к основным источникам теплоты. Такой подход к экономичности
пиковых источников теплоты объясняется тем, что большая часть годового
отпуска тепла от ТЭЦ (площадка Imnpsor на рис. 1.5) обеспечивается за
счет высокоэкономичных отборов пара на сетевые подогреватели тепло-
фикационных турбин.
12
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Считается, что пиковые источники мощности работают небольшое
число часов в году, которое при температурах наружного воздуха
-15 °С<г„<-30 °C составляет в среднем 1500 часов для большинства горо-
дов страны, а отпуск теплоты пиковыми источниками не превышает
15-18% от общего отпуска теплоты (отношение площади arl к almnpso на
рис. 1.5) [70, 77, 78], поэтому ущерб от пониженной экономичности водо-
грейных котлов в целом для ТЭЦ невелик.
Формированию такого подхода к пиковым источникам тепловой
мощности в значительной мере способствовали низкие цены на топливно-
энергетические ресурсы.
1.3. СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТА ТЕПЛОТЫ
Тепловая сеть - совокупность устройств, предназначенных для пе-
редачи и распределения теплоносителя и тепловой энергии [58].
В отечественных системах теплоснабжения применяются одно-,
двух-, трех- и многотрубные системы транспорта теплоты (тепловые сети).
Преимущество однотрубных систем транспорта теплоты заключа-
ется в передаче теплоносителя без отбора на дальние расстояния, в тех
случаях, когда по технико-экономическому обоснованию или по санитар-
но-гигиеническим нормам строительство теплоисточника на территории
населенного пункта нецелесообразно.
Однотрубные тепловые сети применимы, как правило, в системах
теплоснабжения с высоким потреблением горячей воды и небольшой ото-
пительной нагрузкой. Кроме того, тепловая нагрузка системы теплоснаб-
жения должна точно соответствовать мощности теплоисточника, иначе
возникает необходимость слива большого количества теплоносителя.
Существуют схемы систем теплоснабжения, в которых от загородно-
го теплоисточника по транзитному трубопроводу теплоноситель подается на
районные пиковые котельные (рис. 1.6). Распределительные тепловые сети
от пиковых котельных выполняются двухтрубными. В этом случае одно-
трубная система транспорта теплоты предназначена для транзита теплоно-
сителя и подпитки распределительных тепловых сетей. Характерной осо-
бенностью таких систем теплоснабжения являются различные тепловые и
гидравлические режимы работы транзитных и распределительных сетей.
Сложность регулирования такой системы является одной из причин, по ко-
торым однотрубные системы транспорта не получили распространения.
Технико-экономическое преимущество применения однотрубных
систем транспорта теплоты значительно повышается при транзите тепло-
носителя с температурой выше 180 °C на расстояния более 20 км. Однако
высокотемпературное теплоснабжение обладает рядом недостатков: сни-
жается комбинированная выработка электроэнергии на тепловом потреб-
лении на ТЭЦ, увеличиваются затраты на поддержание избыточного дав-
13
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ления в тепловых сетях для предотвращения вскипания высокотемпера-
турной сетевой воды, усложняется транспорт теплоносителя, возрастают
капитальные затраты.
Рис. 1.6. Система теплоснабжения с однотрубной транзитной магист-
ралью и двухтрубной распределительной теплосетью: 1 — однотрубная маги-
страль; 2 - распределительная тепловая сеть; ТЭЦ - теплоэлектроцентраль;
ПВК - пиковая водогрейная котельная района
Наиболее распространенные в отечественном теплоснабжении
двухтрубные системы транспорта теплоты состоят из подающего и обрат-
ного трубопроводов. По подающему трубопроводу теплоноситель с необ-
ходимой температурой подается потребителям, а по обратному - охлаж-
денный теплоноситель транспортируется на теплоисточник.
Преимуществом двухтрубных тепловых сетей перед однотрубными
является то, что они позволяют одновременно транспортировать теплоно-
сители, предназначенные для покрытия различных тепловых нагрузок
(вентиляция, отопление, горячее водоснабжение).
Трехтрубные и многотрубные тепловые сети целесообразно при-
менять в случаях, когда существует необходимость транспорта теплоноси-
теля различным потребителям, тепловые нагрузки которых существенно
отличаются друг от друга. Например, в четырехтрубных тепловых сетях
два трубопровода (подающий и обратный) предназначены для покрытия
тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. По
другим трубопроводам теплоноситель транспортируется на производст-
венные нужды предприятий. Возможно также, когда в четырехтрубных
тепловых сетях по двум трубопроводам (подающему и обратному) транс-
портируется теплоноситель на нужды отопления и вентиляции, а два дру-
гих трубопровода предназначены для горячего водоснабжения (рис. 1.7).
Трехтрубные системы транспорта теплоты отличаются от четырех-
трубных тем, что в них обратный трубопровод является общим для раз-
личных потребителей.
Преимуществом многотрубных тепловых сетей является то, что они
позволяют разделить температурные и гидравлические режимы потребителей
с различными тепловыми нагрузками, упростить регулирование тепловой на-
грузки, исключить необходимость в строительстве тепловых пунктов.
Недостатком таких систем является значительное увеличение капи-
тальных затрат в тепловые сети. Кроме того, в трехтрубных тепловых се-
тях могут возникать колебания давлений в обратном трубопроводе, что
обусловлено присоединением к нему потребителей с тепловыми нагрузка-
ми различного потенциала.
14
г
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 1.7. Схема четырехтрубной системы теплоснабжения: 1,2 - соот-
ветственно подающие и обратные трубопроводы; ТИ- теплоисточник системы
теплоснабжения; МТП - местный тепловой пункт
Применение многотрубных тепловых сетей, также как и однотруб-
ных, должно быть обосновано технико-экономическими расчетами.
1.4. СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ТЕПЛОПОТРЕБЛЯЮЩИХ
УСТАНОВОК К ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ
ВОДЯНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Теплопотребляющая установка - тепловая энергоустановка или
комплекс устройств, предназначенные для использования теплоты и теп-
лоносителя на нужды отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и
технологические нужды [58]. Нередко потребителей теплоты называют
абонентами.
Схема присоединения абонентских установок к тепловым сетям
определяется тепловой нагрузкой, температурным и пьезометрическим
графиками работы системы теплоснабжения.
В отечественных системах теплоснабжения преобладающей явля-
ется отопительная нагрузка, поэтому в первую очередь рассмотрим схемы
присоединения к тепловым сетям систем отопления.
1.4.1. СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
К ВОДЯНЫМ ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ
При проектировании систем отопления в качестве теплоносителя в
них используют, как правило, воду, температуру которой принимают со-
гласно СНиП [92]. Например, в системах отопления жилых и обществен-
ных зданий температура теплоносителя (воды) не должна превышать 95 °C
для двухтрубных и 105 °C для однотрубных систем отопления.
Определяющее значение на выбор схемы подключения системы
отопления оказывают температурные и гидравлические условия работы
15
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
тепловых сетей. В зависимости от этого системы отопления присоединяют
к тепловым сетям по зависимой или независимой схемам.
При зависимой схеме присоединения гидравлические условия ра-
боты тепловых сетей оказывают непосредственное влияние на системы
отопления. В этом случае применяется либо непосредственное (если по-
зволяет температурный график работы системы теплоснабжения), либо
элеваторное присоединение систем отопления жилых и общественных зда-
ний к тепловой сети (рис. 1.8).
Зависимое присоединение отопительных установок по схеме, изо-
браженной на рис. 1.8 а, применяют, как правило, в системах отопления
промышленных предприятий. Такая схема применима также в жилых и
общественных зданиях, если температура воды в подающей магистрали
теплосети не превышает 95-105 °C.
Рис. 1.8. Зависимые схемы присоединения систем отопления к тепловым
сетям: а - непосредственное присоединение; б — элеваторное присоединение; 1 — по-
дающий трубопровод; 2 - обратный трубопровод; 3 - отопительные приборы; 4 - ма-
нометр; 5 - термометр; 6 - грязевик; 7 - запорная арматура (задвижка); 8 - воздуш-
ник; 9 - сужающее устройство, счетчик жидкости; 10 - элеватор (струйный насос)
Если температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети
превышает 105 °C и располагаемый напор на вводе достаточен для работы
струйного насоса - элеватора (10-15 м вод. ст.), то систему отопления при-
соединяют к теплосети по схеме, представленной на рис. 1.8 б. В этом слу-
чае необходимая температура воды, поступающей в систему отопления,
достигается за счет смешения в элеваторе высокотемпературной сетевой
воды из подающей магистрали с обратной водой из системы отопления.
При зависимом присоединении качество теплоснабжения во мно-
гом зависит от качества изготовления и монтажа элеватора. При изготов-
лении элеваторов с особой тщательностью необходимо следить за соосно-
стью сопла и камеры смешения, за качеством обработки внутренних по-
верхностей сопла и камеры смешения. Невыполнение этих требований
может привести к снижению КПД струйного насоса, увеличению потерь
16
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
напора, засорению сопла элеватора и, как следствие, к нарушению цирку-
ляции в системе отопления.
Основной характеристикой элеватора является коэффициент сме-
шения (коэффициент инжекции), который представляет собой отношение
расхода подсасываемой (инжектируемой) элеватором воды к расходу воды
через сопло элеватора. Значение коэффициента смешения и можно опреде-
лить из уравнения теплового баланса элеватора:
и=^, (1.1)
7"3 — Т2
где f] - расчетная температура сетевой воды в подающей магистрали теп-
ловой сети, °C; г’г - расчетная температура обратной сетевой воды, °C;
т’з - расчетная температура воды в системе отопления, °C.
Коэффициент смешения, создаваемый элеватором, зависит только
от геометрических размеров сопла элеватора, камеры смешения и от со-
противления системы отопления. Поэтому у нерегулируемых элеваторов
при различных режимах работы коэффициент смешения является величи-
ной неизменной [27, 74].
Минимальный располагаемый напор, который должен быть перед
элеватором для создания расчетного коэффициента смешения, определяет-
ся по формуле:
Нрас =1,4/г(1 + и)2, (1.2)
где h - величина расчетных гидравлических потерь в отопительной системе, м.
Потеря напора в сопле элеватора в десятки раз превышает потерю
напора в отопительной системе. Поэтому основным сопротивлением мест-
ной системы является сопротивление сопла элеватора, которое при коэф-
фициенте скорости сопла (р\ =0,95 составляет:
S =^=_I—_ = 7.05 1. (1.3)
" v; ios
где J/Zp - напор, теряемый в сопле элеватора; Ур - расход сетевой воды че-
рез сопло элеватора;/Р1 - площадь сечения сопла; (р\ - коэффициент скоро-
сти; dp, -диаметр сечения сопла элеватора.
Из уравнения (1.3) следует, что сопротивление элеватора зависит от
его геометрических размеров (диаметра сечения сопла). При постоянном
коэффициенте смешения расход воды в системе отопления изменяется
пропорционально расходу сетевой воды через сопло элеватора, т.е. при
прекращении подачи сетевой воды в сопло элеватора циркуляция воды в
местной системе прекратится.
Избежать этого можно, если установить на абонентском вводе вме-
сто элеватора смесительный насос (рис. 1.9). При аварийном отключении
тепловой сети такой насос осуществляет циркуляцию воды в системе ото-
17
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
пления, что предотвращает ее замораживание в течение довольно длитель-
ного времени (8-12 часов). 1
Рис. 1.9. Зависимое присоединение системы отопления к тепловым се-
тям с насосным смешением: обозначения 1-9 те же, что на рис. 1.8, 10 — смеси-
тельный насос
При необходимости смесительный насос может быть установлен на
подающем или обратном трубопроводах системы отопления. В первом
случае насос кроме смешения выполняет функции повысительного насоса,
во втором случае - циркуляционного насоса.
Смесительные насосы устанавливаются, как правило, в местных
тепловых пунктах, поэтому к ним предъявляются повышенные требования
по виброшумовым характеристикам. Немаловажным критерием подбора
смесительных насосов являются также их габаритные размеры.
Преимуществом смесительного насоса перед струйным насосом
является повышение надежности работы системы отопления, обеспечение
циркуляции воды в системе отопления при недостаточном располагаемом
напоре на вводе, возможность автоматического регулирования расхода во-
ды и гидравлической защиты системы отопления [68J.
Достоинством зависимой схемы присоединения является простота и
относительно невысокая стоимость абонентских установок по сравнению с
независимой схемой. Кроме того, при зависимом присоединении в абонент-
ской установке может быть получен больший, чем при независимом присое-
динении, перепад температур сетевой воды, что способствует снижению рас-
хода воды в теплосети и, соответственно, уменьшению диаметров трубопро-
водов теплосети и снижению капитальных затрат в тепловые сети.
Основным недостатком зависимых схем присоединения отопитель-
ных установок является влияние гидравлического режима работы тепло-
вых сетей на режим работы системы отопления. Отопительные приборы
имеют, как правило, пониженную механическую прочность по сравнению
с другими элементами системы теплоснабжения. Например, предел меха-
нической прочности чугунных радиаторов составляет 6 кгс/см2, стальных
радиаторов - 10 кгс/см2. Превышение этих пределов может привести к ава-
риям в абонентских установках. Низкая механическая прочность отопи-
18
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
тельных приборов существенно снижает надежность работы и усложняет
эксплуатацию крупных систем теплоснабжения, что объясняется наличием
большого количества абонентов с разнородной тепловой нагрузкой и про-
тяженных систем транспорта теплоты. Существенным недостатком зави-
симой схемы присоединения с элеваторным смешением является также
невозможность применения местного регулирования тепловой нагрузки
системы отопления, т.к. при изменении расхода сетевой воды через элева-
тор может произойти прекращение циркуляции воды в системе отопления,
опрокидывание циркуляции или опорожнение системы отопления.
Независимое присоединение систем отопления позволяет исклю-
чить влияние гидравлического режима теплосети и влияние суточной не-
равномерности нагрузки горячего водоснабжения на работу систем ото-
пления. Применение независимых схем присоединения обусловлено по-
вышением требований к надежности теплоснабжения, а также все возрас-
тающей долей строительства зданий повышенной этажности. Согласно
нормативным документам [90J по независимой схеме допускается присое-
динять системы отопления и вентиляции зданий с числом этажей 12 и вы-
ше, а также при обосновании системы отопления и вентиляции других по-
требителей теплоты. Независимая схема присоединения системы отопле-
ния представлена на рис. 1.10.
Основным элементом независимой схемы присоединения является
промежуточный теплообменник - водо-водяной подогреватель, в котором
вода, циркулирующая в системе отопления, нагревается до необходимой
температуры. В качестве греющей среды в таком теплообменнике исполь-
зуется сетевая вода. Циркуляция воды в системе отопления осуществляет-
ся при помощи насоса. |
Рис. 1.10. Независимая схема присоединения системы отопления к те-
пловым сетям: обозначения 1-8 те же, что на рис. 1.8.; 9 - водо-водяной
подогреватель; 10 - циркуляционный насос
При независимом присоединении систем отопления требуются до-
полнительные капиталовложения в системы теплоснабжения и несколько
усложняется эксплуатация оборудования тепловых пунктов и абонентских
установок за счет появления дополнительных элементов: промежуточного
теплообменника и циркуляционного насоса. Кроме того, при независимой
19
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
схеме присоединения может возникнуть необходимость работы системы
теплоснабжения по повышенному температурному графику для компенса-
ции недогрева в промежуточном теплообменнике [29].
Несмотря на недостатки, независимая схема присоединения отопи-
тельных установок обладает целым рядом преимуществ, основным из ко-
торых является существенное повышение надежности работы систем теп-
лоснабжения. В системе теплоснабжения появляется возможность поддер-
живать уровень давлений, превышающий допустимый по условиям меха-
нической прочности отопительных приборов, что очень важно для круп-
ных систем транспорта теплоты. Повышается также надежность работы
систем отопления за счет исключения возможности опорожнения. Воз-
можность применения местного регулирования при независимом присое-
динении позволяет повысить качество работы отопительных установок за
счет исключения колебаний температуры внутреннего воздуха отапливае-
мых помещений относительно значений, определенных СНиП и санитар-
но-гигиеническими нормами.
1.4.2. СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ УСТАНОВОК ГОРЯЧЕГО
ВОДОСНАБЖЕНИЯ К ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ
По схеме присоединения установок горячего водоснабжения сис-
темы теплоснабжения разделяют на открытые и закрытые (рис. 1.11 и 1.12).
Открытая водяная система теплоснабжения - водяная система теп-
лоснабжения, в которой вся сетевая вода или ее часть используется путем
ее отбора из тепловой сети для удовлетворения нужд потребителей в горя-
чей воде [58].
Закрытая водяная система теплоснабжения - водяная система теп-
лоснабжения, в которой не предусматривается использование сетевой воды
потребителями путем ее отбора из тепловой сети [58].
Качество воды, подаваемой на хозяйственно-питьевые нужды, как
холодной, так и горячей, должно отвечать требованиям
СанПиН 2.1.4.1074-01. Температуру горячей воды в местах водоразбора
следует принимать согласно СНиП [91]: для централизованных систем го-
рячего водоснабжения, присоединенных к открытым системам теплоснаб-
жения температура воды должна составлять /,=60-75 °C; для централизо-
ванных систем горячего водоснабжения, присоединенных к закрытым сис-
темам теплоснабжения - /,,=50-75 °C.
В отечественном теплоснабжении широкое распространение полу-
чили как закрытые, так и открытые системы. Каждая из этих систем имеет
свои достоинства и недостатки.
Основные достоинства закрытых систем: санитарная надежность;
стабильность гидравлического режима; ограниченная подпитка
на теплоисточнике; быстрое обнаружение повреждений теплосети по уве-
личению величины подпитки.
20
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 1.11. Схемы присоединения абонентов к тепловым сетям в открытых
системах теплоснабжения: 1 - аккумулятор горячей воды; 2 - воздушный кран; 3 -
водоразборный прибор; 4 — отопительный прибор; 5 — обратный клапан; 6 - водопо-
догреватель;7 - регулятор расхода; 8 - регулятор температуры воды; 9 - регулятор
отопления; 10 - элеватор; 11 - насос; 12 - смеситель;
13 — регулятор давления; а, б — системы горячего водоснабжения с верхней и нижней
разводкой; в — открытая система горячего водоснабжения с зависимой схемой присое-
динения системы отопления; г - открытая система горячего водоснабжения с незави-
симой схемой присоединения системы отопления; д — система горячего водоснабже-
ния с предвключенным подогревателем и зависимым включением системы отопления
Недостатками закрытых систем являются: необходимость установ-
ки поверхностных теплообменников в абонентских установках горячего
водоснабжения; необходимость во многих случаях защиты трубопроводов
горячей воды от внутренней коррозии; необходимость компенсации недог-
рева до температуры греющей среды в поверхностных подогревателях.
21
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 1.12. Схемы присоединения абонентов к тепловым сетям в за-
крытых системах теплоснабжения: обозначения те же, что на рис. 1.11;
а, б - установки горячего водоснабжения с верхним и нижним расположением
аккумулятора; в — установка горячего водоснабжения с параллельным включени-
ем подогревателя и зависимая схема включения отопительной установки;
г - двухступенчатая смешанная схема включения подогревателей горячего водо-
снабжения и зависимая схема включения отопительной установки; д — двухсту-
пенчатая последовательная схема включения подогревателей горячего водоснаб-
жения и зависимая схема включения отопительной установки; е - установка го-
рячего водоснабжения с предвключенным подогревателем и зависимая схема
включения отопительной установки; ж - двухступенчатая последовательная
схема включения подогревателей горячего водоснабжения и зависимая схема
включения отопительной установки с насосным смешением
22
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Основные достоинства открытых систем теплоснабжения: упро-
щенная схема абонентских вводов без водо-водяных теплообменников го-
рячего водоснабжения; возможность дополнительной теплофикационной
выработки электрической энергии при пропуске больших расходов подпи-
точной воды через конденсаторы турбин; возможность применения одно-
трубного транспорта теплоты.
Из недостатков открытых систем необходимо отметить следующие.
Непосредственная связь систем горячего водоснабжения и отопления мо-
жет оказывать неблагоприятное влияние на качество воды в точках водо-
разбора при периодических и сезонных включениях и отключениях систем
отопления, а также при сдаче в эксплуатацию здания после присоединения
новых систем к тепловым сетям. Система является надежной в санитарном
отношении при качественном проектировании, сооружении и эксплуата-
ции. Недостатками являются также необходимость сооружения на тепло-
источнике крупных установок для деаэрации, химической обработки и
хранения больших расходов воды; возможность использования воды из
тепловой сети не по прямому назначению при недостатке воды в город-
ском водопроводе и необходимость в связи с этим значительного увеличе-
ния расхода подпиточной воды; возможность внутренней коррозии трубо-
проводов тепловых сетей и отложения накипи в водогрейных котлах при
несоответствии между мощностью водоподготовки и потребностью в под-
питочной воде; нестабильность гидравлических режимов; трудность обна-
ружения аварийных утечек воды из тепловой сети.
Для повышения надежности открытых систем теплоснабжения
применяют двух контурные схемы с включением водогрейных котлов в
замкнутый контур, что позволяет существенно снизить повреждаемость
водогрейных котлов. Необходимо отметить, что в настоящее время отсут-
ствуют какие-либо данные о температурных графиках замкнутого контура
водогрейных котлов, что затрудняет эксплуатацию и не позволяет сделать
объективный вывод о преимуществах двухконтурных схем. Решение о
применении двухконтурных схем необходимо принимать на основании
технико-экономического расчета, в котором наряду с капитальными затра-
тами в реконструкцию теплоисточника необходимо учитывать затраты,
обусловленные повышенными параметрами температурного графика
замкнутого контура водогрейных котлов.
В закрытых системах подогреватели горячего водоснабжения при-
соединяются к тепловым сетям в основном по последовательной
(рис. 1.12 д'), смешанной (рис. 1.12 г) или параллельной (рис. 1.12 в) схе-
мам, которые применяются как при зависимом, так и при независимом
присоединении систем отопления.
Согласно [94] применение той или иной схемы определяется отно-
шением максимальной нагрузки горячего водоснабжения 0гтах к расчетной
нагрузке отопления Q ' , принятым в районе температурным графиком
23
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
центрального регулирования отпуска теплоты, принятой в абонентских
установках системой автоматического регулирования. Присоединение во-
доподогревателей горячего водоснабжения следует принимать:
при 0,4 <
q max
"еГ
< 1,0 _ двухступенчатые схемы;
при остальных соотношениях - одноступенчатую параллельную.
Основным достоинством широко распространенной последова-
тельной схемы (рис. 1.12 д) является снижение расчетного расхода сетевой
воды для покрытия нагрузок отопления и горячего водоснабжения в пре-
деле до значения расхода воды только на отопление [21]. Это достигается
использованием теплоты сетевой воды после системы отопления, аккуму-
лирующей способности зданий для компенсации неравномерности суточ-
ного графика нагрузки горячего водоснабжения, а также применением
центрального регулирования отпуска теплоты, рассчитанного на покрытие
совместной нагрузки отопления и горячего водоснабжения.
При двухступенчатой смешанной схеме (рис. 1.12 г) также исполь-
зуется теплота сетевой воды после системы отопления. Расчетный расход
сетевой воды при смешанной схеме примерно в 1,6-1,8 раза превышает
расчетный расход воды на отопление. Для сокращения расхода воды была
предложена смешанная схема с ограничением максимального расхода се-
тевой воды. Такая схема по своим показателям приближается к последова-
тельной схеме [30].
При параллельной схеме включения подогревателя горячего водо-
снабжения (рис. 1.12 в) расчетный расход сетевой воды на тепловую подстан-
цию примерно в 2,5 раза превышает расход воды на отопление. Поэтому при-
менение параллельной схемы ограничено очень малыми или очень большими
относительными нагрузками горячего водоснабжения [32].
24
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Глава вторая. ЦЕНТРАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ
НАГРУЗКИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
2.1. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ
Комфортные условия в помещении сохраняются при тепловом балан-
се между теплопотерями помещения и тепловыми поступлениями в него.
Уравнение теплового баланса, составленное для любого вида на-
грузки, имеет вид:
Q = Gn с (р - Ti) п - GB с (t\ - t2)n = к F At п, (2.1)
где Q - текущая тепловая нагрузка, Дж; Gn - расход первичного (греюще-
го) теплоносителя, кг/с; GB - расход вторичной (нагреваемой) среды, кг/с;
Т\, ъ - температуры первичного теплоносителя на входе и выходе из теп-
лообменника, °C; t] - температуры нагреваемой среды на входе и выходе
из теплообменника, °C; к - коэффициент теплопередачи теплообменника,
Вт/(м2-°С); At - температурный напор в теплообменнике, °C; п - число ча-
сов работы теплообменника; с - коэффициент теплоемкости, Дж/(кг °С);
F - площадь поверхности нагрева теплообменника, м2.
Из уравнения теплового баланса (2.1) следует, что изменение про-
изводительности отопительного теплообменника, а значит регулирование
тепловой нагрузки, возможно изменением следующих величин: расходов
греющей и нагреваемой сред, температуры греющей среды на входе в теп-
лообменник, коэффициента теплопередачи теплообменника, времени рабо-
ты теплообменного аппарата.
Централизованно регулировать тепловую нагрузку абонентских
систем возможно изменением расхода первичного теплоносителя или его
температуры. Изменять коэффициент теплопередачи теплообменника или
отопительного прибора и число часов их работы можно только непосред-
ственно у потребителей или на тепловом вводе абонентской установки,
осуществляя местное или индивидуальное регулирование.
В связи с этим регулирование тепловой нагрузки бывает централь-
ным, групповым, местным и индивидуальным. Различие между видами
регулирования характеризуется пунктом осуществления регулирования.
Так, центральное регулирование осуществляется непосредственно на теп-
лоисточнике, групповое - в центральных тепловых пунктах (ЦТП) или на
групповых тепловых подстанциях (ГТП), местное - в местных тепловых
пунктах (МТП) абонентских вводов, индивидуальное - непосредственно на
отопительных приборах потребителей.
Для более эффективного теплоснабжения центральное регулирова-
ние должно дополняться групповым, местным и индивидуальным регули-
рованием. В настоящее время такое комбинированное регулирование, как
правило, не применяется, что объясняется отсутствием автоматики регули-
рования на абонентских вводах и на местных отопительных приборах.
25
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Существуют три способа центрального регулирования тепловой на-
грузки системы теплоснабжения; количественный, качественно-
количественный и качественный.
Особенностью количественного способа является регулирование
тепловой нагрузки потребителей изменением расхода сетевой воды через
местные абонентские установки в зависимости от температуры наружного
воздуха при постоянной температуре сетевой воды в подающей магистрали
тепловой сети.
При качественно-количественном регулировании тепловая нагрузка
системы теплоснабжения регулируется изменением расхода и температуры
сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха.
Качественный способ, получивший наиболее широкое применение
в отечественном теплоснабжении, заключается в регулировании тепловой
нагрузки системы теплоснабжения путем изменения температуры сетевой
воды при постоянном расходе сетевой воды в подающей магистрали.
В системах централизованного теплоснабжения источник тепла и
теплоприемники размещены на значительном расстоянии друг от друга.
Увеличение по какой-либо причине расхода сетевой воды у абонентов,
расположенных ближе к источнику, приводит к значительному снижению
располагаемых напоров и нарушению циркуляции теплоносителя у або-
нентов, подключенных к концевым участкам теплосети. При качественном
регулировании тепловой нагрузки создаются наиболее благоприятные гид-
равлические условия для всех абонентских установок, что достигается по-
стоянством расхода сетевой воды в системе теплоснабжения. Эта особен-
ность является основным преимуществом качественного регулирования,
благодаря которому оно получило широкое применение в отечественном
теплоснабжении. Внедрению качественного способа, как основного спосо-
ба центрального регулирования тепловой нагрузки, также способствовали
невысокие цены на топливно-энергетические ресурсы, отсутствие острой
необходимости энергосбережения в энергетической отрасли и несовершен-
ство или отсутствие приборов автоматического регулирования расхода и
температуры у абонентов.
2.2. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК
Поддержание постоянной температуры внутреннего воздуха при
изменяющейся температуре наружного воздуха возможно, как было пока-
зано выше, регулированием температуры сетевой воды, т. е. качественным
и качественно-количественным регулированием. Зависимость температуры
сетевой воды от температуры наружного воздуха, необходимая для осуще-
ствления центрального регулирования тепловой нагрузки, называется тем-
пературным графиком.
При качественном регулировании с изменением температуры на-
ружного воздуха изменяется температура сетевой воды как в подающей,
так и в обратной магистрали.
26
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
При количественном регулировании от температуры наружного
воздуха зависит только температура обратной сетевой воды. Эта зависи-
мость объясняется особенностью количественного способа: переменным
расходом воды на абонентский ввод при постоянной температуре сетевой
воды в подающей магистрали тепловой сети.
Выбор любого температурного графика необходимо осуществлять на
основании технико-экономических расчетов, т.к. от параметров графика за-
висит экономичность работы теплоисточника, уровни максимально и мини-
мально допустимых напоров в теплосети, капиталовложения в системы теп-
лоснабжения, связанные с подбором диаметров тепловой сети и оборудова-
ния абонентских вводов, затраты на транспорт теплоносителя, удельный
расход сетевой воды на абонентскую установку, тепловые потери в тепловой
сети.
Как правило, при качественном регулировании применяется темпе-
ратурный график Т\'7т2'=\59П9 °C. Этот график был регламентирован ра-
нее действовавшими СНиП [89] и принят в качестве расчетного при проек-
тировании большинства отечественных систем теплоснабжения. Удельный
расход сетевой воды для указанного перепада температур составляет
10,8 м3/ч на I МВт расчетной нагрузки отопления (12,5 м3/Гкал) [27]. Вы-
бор данного графика технико-экономически обосновывался тем, что при
его использовании получается наибольшая величина комбинированной
выработки электроэнергии на тепловом потреблении. В ряде случаев на
ТЭЦ применяется температурный график 150/70 °C со срезкой
при 120, 130, 135 или 140 °C. При технико-экономическом обосновании
возможно применение температурных графиков без срезки с более низкой
температурой сетевой воды в подающей магистрали теплосети, например,
с параметрами т|’/'Г2’=(95, 105, 130, 140)/70 °C (см. прил. 3-8). Отметим, что
в соответствии с последней редакцией СНиП «Тепловые сети» [94] приме-
нение срезок температурных графиков запрещено.
На рис. 2.1 представлен отопительно-бытовой температурный гра-
фик с параметрами теплоносителя 150/70 °C, построенный для расчетной
температуры наружного воздуха гн.0= -31 °C. При расчете температурных
графиков принимают начало и конец отопительного периода при темпера-
туре наружного воздуха +8 °C - в районах с расчетной температурой на-
ружного воздуха для проектирования отопления до -30 °C и усредненной
расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий
+18 °C; +10 °C - в районах с расчетной температурой наружного воздуха
для проектирования отопления ниже -30 °C и усредненной расчетной тем-
пературой внутреннего воздуха отапливаемых зданий +20 °C [94].
Особенностью температурного графика при центральном регули-
ровании является поддержание температуры сетевой воды в подающей ма-
гистрали lb! = 70 °C - в закрытых и 60 °C - в открытых системах тепло-
снабжения при температурах наружного воздуха гн^С.и [90, 94].
27
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 2.1. Отопительно-бытовой температурный график 150/70 °C:
Т0! - температуры сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети, °C;
т02 - температуры сетевой воды в обратной магистрали тепловой сети, °C;
Тс„ - температура сетевой воды после верхнего сетевого подогревателя, °C;
tHU - точка излома температурного графика, qC; дъ' — расчетный перепад тем-
ператур воды в тепловой сети при температуре наружного воздуха для проекти-
рования отопления tllo; 1 - 7^2 центральном качественном регулировании;
2- Tq2 при регулировании местными пропусками
Излом температурного графика обусловлен необходимостью обес-
печения потребителей с нагрузкой горячего водоснабжения водой с темпе-
ратурой: 60 °C - в открытой системе теплоснабжения при непосредствен-
ном водоразборе, 50-55 °C - в закрытой системе теплоснабжения [91, 94].
Температуру сетевой воды в обратной магистрали при /н^н.и также при-
нимают постоянной и равной температуре обратной сетевой воды в точке
излома температурного графика. Считается, что в этот период регулирова-
ние тепловой нагрузки на абонентских вводах производят местными про-
пусками, т.е. кратковременным отключением подачи теплоносителя. Одна-
ко на практике такое регулирование не применяется. Поэтому фактическая
температура сетевой воды в обратной магистрали при выше расчет-
ной, а зависимость не может быть представлена горизонтальной
линией. Рост температуры обратной сетевой воды приводит к уменьшению
разности температур сетевой воды в подающей и обратной магистралях
при /н^н.и и, соответственно, к перерасходу сетевой воды в теплосети.
Температура воды после верхнего сетевого подогревателя опреде-
ляется по формуле [130]
<2-2)
где «гш = <2’отУ<2’т - коэффициент теплофикации; Q’^ - расчетная тепловая
нагрузка отборов теплофикационных турбоагрегатов; £>’т _ расчетная тепло-
вая нагрузка ТЭЦ; 8^’=^1-^2 - перепад температур воды в тепловой сети при
температуре наружного воздуха для проектирования отопления 1но.
28
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Коэффициент теплофикации характеризует долю тепловой на-
грузки ТЭЦ, покрываемой отборами теплофикационных турбин.
В отечественных системах теплоснабжения местное и индивиду-
альное регулирование тепловой нагрузки не применяется в необходимых
масштабах. Связано это в первую очередь с отсутствием автоматизации
абонентских вводов и отопительных приборов. Кроме того, широко рас-
пространенная зависимая схема с элеваторным присоединением системы
отопления не позволяет применять местное регулирование тепловой на-
грузки системы отопления, т.к. уменьшение расхода воды через элеватор
может привести к прекращению циркуляции в системе.
При отсутствии местного регулирования на абонентском вводе
центральное качественное регулирование тепловой нагрузки осуществляют
не по текущей температуре наружного воздуха, а по средней за несколько
часов. Из-за протяженности тепловых сетей, длительности времени хода
сетевой воды происходит запаздывание изменения температуры сетевой
воды у наиболее удаленных потребителей. Температура сетевой воды не
соответствует постоянно изменяющейся температуре наружного воздуха,
суточные колебания которой могут достигать 10-20 ° С.
Результаты проведенного сотрудниками научно-исследовательской
лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» Ульяновского
государственного технического университета анализа температурных гра-
фиков за «благополучные» отопительные периоды 1982-1983 гг.,
1983-1984 гг. и 1989-1990 гг. на ТЭЦ-1 г. Ульяновска, свидетельствуют о
несовпадении действительных и расчетных температурных графиков. Не-
совпадение температурных графиков во многом обусловлено несовершен-
ством качественного регулирования тепловой нагрузки.
В табл. 2.1 представлены среднемесячные температуры наружного
воздуха, сетевой воды и температуры сетевой воды, которыми характери-
зовалась работа крупнейшего теплоисточника г. Ульяновска ТЭЦ-1 в ото-
пительный сезон 1989-1990 гг. Таблица составлена на основании выборки
значений температур сетевой воды в подающей и обратной магистралях
ТЭЦ-1 - Засвияжье.
На рис. 2.2 представлен построенный по данным табл. 2.1 фактиче-
ский температурный график системы теплоснабжения г. Ульяновска в ото-
пительном сезоне 1989-1990 гг. и произведено его сопоставление с расчет-
ным температурным графиком 150/70 °C.
Как видно из табл. 2.1 и рис. 2.2, температурный график докризис-
ных лет характеризовался превышением температуры сетевой воды в по-
дающей магистрали над расчетными значениями в базовой части графика
тепловых нагрузок (-10< <10 °C) и недотопом (недогревом сетевой воды
до расчетных параметров) в пиковый период (-10< тн <—31 °C).
Анализ температурного графика показывает, что завышение темпе-
ратур сетевой воды в обратной магистрали тепловой сети имело место в
течение всего отопительного периода.
29
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Таблица 2.1.Среднемесячные температуры сетевой воды и наружного воздуха за
отопительный сезон 1989-1990 гг.
Месяц Температура прямой сетевой воды, Т\, °C Температур сетевой вс >а обратной )ды, т2, °C Средняя тем- пература на- ружного воз- духа, /н, °C
Фактическая График 150/70 °C Фактическая График 150/70 °C
Октябрь 86,4 70 57,6 42 6,2
Ноябрь 93,1 79,7 58,4 45,4 -3
Декабрь 101,9 84,9 64.3 47,5 -5,2
Январь 102,0 94,0 62,9 50,7 -8,5
Февраль 98,9 77,1 61,1 44,4 -2,2
Март 94,4 70 61,0 42 1.9
Апрель 82,5 70 57,5 42 8,7
Средняя за отоп. период 93,2 72,5 60,4 42,7 -0,3
Снижение температуры сетевой воды в подающей магистрали при
низких температурах наружного воздуха не оказывало существенного
влияния на качество теплоснабжения потребителей, что объясняется не-
большой продолжительностью периода стояния низких температур в году.
Кроме того, недотоп при низких температурах наружного воздуха компен-
сировался перегоном помещений при высоких температурах наружного
воздуха и теплоаккумулирующей способностью зданий.
Рис. 2.2. Сравнение фактического температурного графика отопи-
тельного сезона 1989-1990 гг. с температурным графиком 150/70 °C:
1,2 — температуры сетевой воды по графику 150/70 °C в подающей и обратной
магистралях тепловой сети; 3,4— фактические среднемесячные температуры
сетевой воды в подающей и обратной магистралях тепловой сети
Невыдерживание температурных графиков привело к экономиче-
скому ущербу, связанному со следующими основными факторами: пере-
расходом тепловой энергии (перетопом) в начале и конце отопительного
сезона; снижением удельной выработки электроэнергии на тепловом по-
30
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
треблении на ТЭЦ за счет повышения давления в теплофикационных отбо-
рах турбин; перерасходом электроэнергии на перекачку завышенного рас-
хода сетевой воды. По результатам обследования работы системы тепло-
снабжения в докризисные отопительные периоды для повышения эффек-
тивности теплоснабжения предложена ступенчатая схема регулирования
тепловой нагрузки: 1 ступень - центральное качественное регулирование
на ТЭЦ; 2 - промежуточное количественное регулирование на контрольно-
распределительных пунктах; 3 - местное количественное регулирование у
потребителей. Ступенчатое регулирование позволил^ бы работать с повы-
шенными параметрами теплоносителя, устранить перетоп, увеличить
удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении.
Необходимо отметить, что фактический температурный график те-
плоснабжения в докризисный период характерен не только для г. Ульянов-
ска, но и для других городов страны [15]. Он отражает один из существен-
ных недостатков центрального качественного регулирования, заключаю-
щийся в понижении экономичности работы ТЭЦ из-за завышения темпера-
туры сетевой воды в обратной магистрали тепловой сети и перетопа в от-
носительно теплое время отопительного периода.
Перегрев помещений при низких температурах наружного воздуха,
когда значительная часть нагрузки горячего водоснабжения покрывается за
счет теплоты воды из обратной линии после отопительной системы, также
объясняется отсутствием местного регулирования и несовершенством тем-
пературного графика качественного регулирования [14, 15]. Для устране-
ния этого недостатка предложено центральное регулирование осуществ-
лять по новому температурному графику, основанному на «скользящей»
расчетной внутренней температуре tB= 18-20 °C [73, 79]. При построении
данного графика рекомендовалось принимать: при расчетной температуре
наружного воздуха /но температуру внутри помещений tB =18 °C; в точке
«излома» температурного графика /н и - tB ’ =20 °C; при любой температуре
наружного воздуха ZH в диапазоне /н.и-?н.о значение расчетной внутренней
температуры определяется по закону прямой линии
h = 18 + 2Цн-?н.оЖн.и-?н.о) • (2.3)
При таком температурном графике температуры сетевой воды в по-
дающей и обратной магистралях теплосети в диапазоне повышенных темпе-
ратур наружного воздуха будут выше, чем при отопительном графике, что
приведет к снижению расхода теплоносителя на отопление в точке излома
температурного графика. Благодаря этому появляется возможность покрывать
без добавочного расхода воды нагрузку горячего водоснабжения, составляю-
щую 15-20% от отопительной, снижаются капитальные затраты в системы
транспорта теплоты и затраты на транспорт теплоносителя.
В 60-80-е годы XX в. в технической литературе обсуждался вопрос
о переводе систем теплоснабжения на работу по температурному графику с
повышенными параметрами [7, 43, 75, 104].
31
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
В ранее действующей редакции СНиП [89] рекомендовалось прини-
мать расчетную температуру в подающей магистрали тепловой сети равной
150 °C. При обосновании допускалось применение более высокой
(до 200 °C) или более низкой расчетной температуры сетевой воды в по-
дающей магистрали тепловой сети. В работах [7, 29, 43, 75] утверждается,
что оптимальная температура сетевой воды в подающей магистрали тепло-
вой сети находится в пределах 180-200 °C. В качестве критерия оптимально-
сти принимались приведенные затраты в тепловые сети. Применение опти-
мальных температур сетевой воды приводит к снижению приведенных за-
трат по сравнению с температурой 150 °C на 18-20%. Температура воды в
обратной магистрали тепловой сети при этом не регламентируется и обычно
принимается равной расчетной температуре воды после системы отопления.
Проведенные расчеты по определению оптимального значения температуры
воды в обратной магистрали тепловой сети [7] показывают целесообраз-
ность ее снижения до 40 °C. Приведенные затраты в системы теплоснабже-
ния при этом снижаются на 8-10% по сравнению с применяемой в настоящее
время температурой 70 °C. Технических ограничений по снижению темпе-
ратуры сетевой воды в системах теплоснабжения не имеется.
Высокотемпературная система теплоснабжения позволяет повы-
сить качество и надежность теплоснабжения за счет применения закрытой
системы и независимой схемы присоединения абонентов. При высокотем-
пературном теплоснабжении и независимой схеме присоединения систем
отопления к тепловым сетям система регулирования температуры по ба-
лансовому графику, учитывающему неравномерность суточного графика
горячего водоснабжения, позволяет снизить затраты во внутриквартальные
и транзитные сети, уменьшить суммарную поверхность теплообменников
и, следовательно, затраты на абонентские вводы. При этом снижение ком-
бинированной выработки электроэнергии на тепловом потреблении ком-
пенсируется снижением затрат в тепловые сети.
Сдерживающими факторами для повышения температур теплоно-
сителя являются гидравлические условия работы тепловой сети, а также
необходимость обеспечения механической прочности оборудования сис-
тем теплоснабжения (теплопроводов, арматуры, котлов, насосов, подогре-
вателей, отопительных приборов). Предельные максимальные величины
температур сетевой воды по условиям механической прочности для от-
дельных типов оборудования согласно [7] составляют: чугунные водогрей-
ные котлы, чугунная арматура - 115 °C, стальные водогрейные котлы,
стальная арматура - 200 °C, насосы - 180 °C, элеваторы - 160 °C. При вы-
сокотемпературном теплоснабжении возникает необходимость присоеди-
нения систем отопления к тепловой сети через поверхностные теплооб-
менники, что обусловлено условиями механической прочности отопитель-
ных установок.
В открытых системах теплоснабжения при зависимом присоедине-
нии абонентов к теплосети применение температурного графика с более вы-
32
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
сокими параметрами ограничено условиями безопасной эксплуатации теп-
лового оборудования абонентов: при высокой температуре сетевой воды не-
обходимо поддерживать высокое давление сетевой воды во избежание ее
вскипания.
При разработке принципов высокотемпературного теплоснабжения не
удалось избежать таких недостатков, как неминуемое увеличение тепловых
потерь, обусловленное низкой эффективностью применяемых теплоизоляци-
онных конструкций теплопроводов, а также перегрев помещений потребите-
лей, связанный с отсутствием необходимых приборов автоматического регу-
лирования в тепловых пунктах и на абонентских установках.
Следует отметить, что большинство исследований по высокотемпе-
ратурному теплоснабжению проводились преимущественно специалиста-
ми по тепловым сетям и местным системам теплоснабжения, поэтому в
них недостаточно учтено влияние повышения температуры сетевой воды в
подающей магистрали тепловой сети Т\ на режим работы теплофикацион-
ных турбоустановок и тепловую экономичность электростанций. Кроме
того, все эти исследования были ориентированы на низкую стоимость топ-
лива. Под экономичностью систем теплоснабжения в данных исследовани-
ях понималось прежде всего снижение капиталовложений в тепловые сети.
Перевод систем теплоснабжения на повышенный температурный график
приведет к неизбежному увеличению давления пара в отопительных отбо-
рах [35, 104, 134] и понижению экономичности ТЭЦ.
На рис 2.3 представлен график изменения давления пара в турбине
Т—100/130 при повышении температуры теплоносителя со 150 до 180 °C.
Из графика видно, что при расчетной температуре наружного воздуха дав-
Рис. 2.3. График изменения давления пара в отборах турбины
Т—100/130 в зависимости от температуры сетевой воды в подающей магист-
рали теплосети: / -расчетная температура теплоносителя 180 °C; 2 -расчет-
ная температура теплоносителя 150 Т7
33
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Из диаграммы режимов работы турбины Т-100/130, представлен-
ной на рис. 2.4, видно, что с увеличением давления пара в верхнем отопи-
тельном отборе электрическая мощность турбины снижается.
ИбТ 0 40 50 60 Ю 60 SO /00 ftOflfr
Рис. 2.4. Диаграмма режимов турбины с отопительными отборами
пара типа Т-100/130: рв - давление в верхнем отопительном отборе; Do - расход
свежего пара; Qm - тепловая нагрузка турбины; I — конденсационный режим
При повышении температуры теплоносителя до 180-200 °C, не-
смотря на снижение при этом удельного расхода сетевой воды
в 1,4-1,6 раза, расход электроэнергии на транспорт теплоносителя увеличи-
вается, что объясняется необходимостью повышения минимально допус-
тимого давления. Кроме того, с ростом температуры сетевой воды повы-
шаются требования к качеству подпиточной воды и увеличиваются затра-
ты на водоподготовку.
В современной экономической ситуации перевод систем теплоснаб-
жения на повышенный температурный график в большинстве случаев неце-
лесообразен из-за высокой стоимости топливно-энергетических ресурсов.
В настоящее время температура сетевой воды в системах теплоснаб-
жения поддерживается значительно ниже расчетной. Обследование систем
теплоснабжения ряда городов России показало, что иногда недогрев сетевой
воды до расчетных значений (недотоп) может достигать 70 °C. При работе
теплоисточников с недотопом существенно снижается качество теплоснабже-
ния, что вынуждает потребителей компенсировать некачественную работу
систем теплоснабжения различными способами (см. § 3.1).
34
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
2.3. УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛООБМЕННЫХ
АППАРАТОВ
В основе расчетных уравнений современных способов регулирова-
ния нагрузки систем теплоснабжения лежит предложенное в 1957 году
проф. Е.Я. Соколовым уравнение тепловой характеристики теплообменных
аппаратов, выведенное из линейного закона изменения средней разности
температур. После приведения к безразмерному виду уравнение для опре-
деления удельной характеристики имеет вид
1 (2-4)
где Е - безразмерная удельная теплопроизводительность теплообменника;
W= G-c - водяной эквивалент, Дж/(с °С), G - расход теплоносителя, кг/с;
с - теплоемкость, Дж/(кг-°С); WM, W6 - меньшее и большее значения водя-
ных эквивалентов теплоносителей, Дж/(с °С); а,Ь- постоянные коэффици-
енты, зависящие от схемы движения теплоносителей в теплообменнике;
со = kF/WM - безразмерный режимный коэффициент; к - коэффициент теп-
лопередачи теплообменника, Вт/(м2-°С) F - площадь поверхности тепло-
обменника, м\
В водо-водяных теплообменниках меньшее значение водяного эк-
вивалента имеет греющий теплоноситель, большее - нагреваемый тепло-
носитель.
При использовании безразмерной удельной характеристики тепло-
вая нагрузка теплообменного аппарата определяется по формуле
е = ^мДГти, (2.5)
где = Т\ - Р - максимальная разность температур греющего и нагреваемого
теплоносителей на входе в аппарат, °C; Т\ - температура греющего теплоноси-
теля на входе в теплообменник, °C; г2 - температура нагреваемого теплоносите-
ля на входе в теплообменник, °C (индекс «1» соответствует более высокой тем-
пературе теплоносителя, чем температура теплоносителя с индексом «2»).
Уравнение (2.5) связывает тепловую нагрузку теплообменных ап-
паратов с расходом и температурой теплоносителя на входе в аппарат, ко-
торые, как правило, известны. Однако использование в процессе вывода
уравнения тепловой характеристики линейного закона распределения
средней разности температур вносит некоторую погрешность в решение
данного уравнения, делая его приближенным. В результате проверки точ-
ности уравнения характеристики, т.е. сопоставления с экспоненциальными
уравнениями характеристик для основных схем движения теплоносителей
[47, 56, 132], установлено, что максимальная погрешность составляет
6-7%, следовательно приближенное уравнение тепловой характеристики
пригодно для практических инженерных расчетов [76, 83].
35
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Использование приближенного уравнения позволяет получить ха-
рактеристику системы теплообменных аппаратов, состоящую из нескольких
последовательно включенных теплообменников, и аналитически рассчиты-
вать тепловые режимы сложных теплообменных установок. Благодаря про-
стоте и небольшой погрешности приближенное уравнение тепловой харак-
теристики получило широкое распространение для инженерных расчетов.
Расчеты и анализ абонентских установок при различных схемах
присоединения к тепловым сетям значительно упрощаются при использо-
вании уравнения (2.5).
Для отопительной системы со смешением на вводе, с учетом очень
высокого значения эквивалента расхода воздуха по сравнению с эквива-
лентом расхода воды (W6=°o, WM/W'6=O) и при коэффициенте теплопередачи
отопительных приборов, отнесенном к среднеарифметической разности
температур (а = b = 0,5), уравнение (2.4) принимает вид:
£ = 1 (2.6)
0 0,5 + и 1 ’
--------1_ -
1 + и а>0
где и - коэффициент смешения; ау = kqF/Wq - режимный коэффициент ото-
пительной установки; к0 - коэффициент теплопередачи отопительных при-
боров; Wo- эквивалент расхода воды, поступающей в систему отопления.
Для упрощения расчета режимов регулирования входящее в урав-
нение характеристики произведение коэффициента теплопередачи на по-
верхность теплообмена заменяется выражением:
для водо-водяных подогревателей
kF = , (2.7)
для радиаторных систем отопления
kF =Ф0(е?)0-2, (2.8)
где Ф - параметр подогревателя; Qn = Qt/Q<)'=(k<- ) - относитель-
ный расход теплоты на отопление; QP - расчетный расход теплоты в сис-
теме отопления при расчетной температуре наружного воздуха ; Qo - рас-
ход теплоты при произвольной температуре наружного воздуха t„; tB - тем-
пература внутреннего воздуха; Фо=2о’/^о’ - параметр системы отопления;
zj/0’=(г3’ + Т2’)/2-Гв’ - расчетный температурный напор в отопительном при-
боре; тР ~ температура сетевой воды в обратной магистрали при расчетной
тепловой нагрузке.
С учетом уравнений (2.5) и (2.6) выражение (2.4) принимает вид:
для водо-водяных теплообменников
Q
(2.9)
36
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
для радиаторных систем отопления
Р - 1 < 1 (2.10)
° At W 0,5 + и 1
^1гтах гг м ’
1 + и со
где __
а = (2.11)
Д< И',,
На основании уравнения теплообменной характеристики разрабо-
таны методики расчета параметров потоков теплоносителей на абонент-
ском вводе при качественном регулировании тепловой нагрузки на ТЭЦ
[20, 21, 23-25, 30, 31, 77-82]. Эти методики позволяют рассчитать режимы
работы открытых и закрытых систем теплоснабжения с зависимым и неза-
висимым присоединением отопительных установок к тепловой сети.
2.4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
При течении теплоносителя в протяженных тепловых сетях систем
теплоснабжения потери напора складываются из потерь напора в местных
сопротивлениях и потерь напора, происходящих по длине трубопроводов
(линейных потерь напора). Запорная и регулирующая арматура, участки
изгиба трубопроводов, компенсаторы, сужения и расширения трубопрово-
дов и другие местные сопротивления являются причиной падения напора в
трубопроводах.
Падение напора (давления) на линейном участке трубопровода
АНЛ = Щ, (2.12)
ФЛ = «Л (2-13)
где йл - удельное падение напора, м/м; R„ - удельное падение давления,
Па/м; I - длина трубопровода.
По формуле Дарси
2 т т 2
йл = Л^ = 6,35 -10"9лД’ (2-14)
л 2gd d5
2 _ z-» 2
R= Я = 0,812 Я Д— - (2-15)
2d d5p
где Л - коэффициент гидравлического трения (безразмерная величина);
w - скорость движения жидкости, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с";
d - внутренний диаметр трубы, м; V - объемный расход теплоносителя, м3/ч;
р-плотность теплоносителя, кг/м3; G - массовый расход теплоносителя, кг/с.
Коэффициент гидравлического трения Я зависит от режима движе-
ния жидкости и степени шероховатости стенки трубы. Режим движения
жидкости характеризуется числом Рейнольдса Re и бывает ламинарным
(Ле<2300) и турбулентным (Яе>2300).
37
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Параметрами, характеризующими степень шероховатости стенки
трубы, являются эквивалентная (абсолютная) шероховатость ке, которая
представляет среднюю высоту выступа шероховатости, и относительная
шероховатость к^г {г - радиус трубопровода). Согласно СНиП [90, 94] для
гидравлических расчетов следует принимать следующие значения эквива-
лентной шероховатости:
для паропроводов - С=().()()02 м;
для водяных тепловых сетей - А.е=(),0()()5 м;
для сетей горячего водоснабжения - £е=0,001 м.
Применение более высоких значений эквивалентной шероховато-
сти для гидравлических расчетов должно быть подтверждено специальны-
ми испытаниями трубопроводов тепловых сетей.
С увеличением числа Re коэффициент гидравлического сопротив-
ления Л монотонно уменьшается [77, 78]. При превышении некоторого
числа /?е,,р коэффициент гидравлического сопротивления Л остается посто-
янным. В этом случае коэффициент гидравлического трения зависит толь-
ко от относительной эквивалентной шероховатости к<Уг и определяется по
формуле проф. Б. JI. Шифринсона
Л = 0,11(/се / J)0'25. (2.16)
При Re>Re,{f в трубопроводах зависимость падения давления от
расхода воды подчиняется квадратичному закону. Режимы движения жид-
кости в тепловых сетях, как правило, являются турбулентными и характе-
ризуются числами Re>Renp. Потери напора (давления) в сети описываются
следующим уравнением:
A/7 = SV2 (2.17)
или
Ар = \У2, (2.18)
где Sp = Sg-p - характеристика сопротивления сети, выраженная через
единицы давления (падение давления при V=7), Па с2/м6; S - характеристи-
ка сопротивления сети, выраженная через единицы напора (потеря напора
при V-1); V- расход воды, м3/с.
Характеристика сопротивления сети описывается уравнением [77, 78]
5 = AR(l + lJp/d5’25 (2.19)
или
SH =AR(/ + Q/gJ5’25, (2.20)
где Ar=0,0894 ке°'25, м0,25; I - длина участка трубопровода, м; d - диаметр
трубопровода, м; / = (9,1 / & 0 25 )£ qd 1,25 - эквивалентная длина мест-
ных сопротивлений, т.е. такая длина прямолинейного трубопровода, линей-
ные потери давления в котором численно равны потерям давления в местных
сопротивлениях, м; сумма коэффициентов местных сопротивлений.
38
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Из уравнений (2.17)-(2.20) следует, что сопротивление сети зависит
от ее геометрических характеристик (длины и диаметра), абсолютной ше-
роховатости внутренней поверхности труб, эквивалентной длины местных
сопротивлений. Гидравлическая характеристика сопротивления сети не
зависит от расхода воды, что позволяет определять величину сопротивле-
ния сети по режиму, для которого известен расход воды и соответствую-
щее этому расходу падение давления.
2.5. ЦЕНТРАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТОПИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ
В течение длительного времени в городских системах теплоснаб-
жения основным видом тепловой нагрузки являлась нагрузка отопления.
Центральное регулирование заключалось в поддержании на источнике те-
плоснабжения температурного графика, обеспечивающего в течение ото-
пительного сезона заданную внутреннюю температуру в отапливаемых
помещениях при неизменном расходе воды. Такой температурный график
называется отопительным. При централизованном качественном и качест-
венно-количественном регулировании и зависимой схеме присоединения
систем отопления к тепловым сетям отопительный график рассчитывается
по следующим формулам:
температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети перед
отопительной установкой (температура прямой сетевой воды)
Т01 =/в'+Д/0'20 + (£го'-О,50)Со , (2.21)
температура воды после системы отопления
—0,8 л (1 — ni) ~
г02 =ZB'+Azo'(2o - 0,50 0О , (2.22)
температура воды после элеватора
тт^1в'+^'^ + 0,56'0;('~т\ (2.23)
где &= Тбз’ - То2’ - перепад температур воды в местной системе, °C;
т - показатель степени.
Наличие в уравнениях (2.2Г)-(2.23) показателя степени т объясня-
ется зависимостью расхода или эквивалента расхода воды в сети от отопи-
тельной нагрузки w = Q ™ (рис. 2.5). При качественном регулировании
т=0, W=l, q m = r ; при качественно-количественном регулировании
0<т<1, W > Q при количественном т>1, W < Q.
39
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 2.5. Зависимость эквивалента расхода воды от отопительной на-
грузки: 1 -т=0,2; 2 — т=0,33; 3 -т=0,5; 4 —т=1; 5 -т=1,5; 6 -т=2
Температура сетевой воды в подающем трубопроводе внешней сети
при независимом присоединении определяется из уравнения (2.9)
Т\ = Тй2 + = Г02 + —’ (2-24)
I U2 ТТт UZ _тт7 U U
где Тог - температура воды в обратной линии внутреннего контура, °C;
Е - безразмерная удельная теплопроизводительность теплообменника;
WM - эквивалент расхода воды во внешней сети, Дж/(с-К); Qo - теплопроиз-
водительность системы отопления, Вт; Wo - эквивалент расхода воды в
системе отопления, Дж/(с К); Jto’- расчетный перепад температур в систе-
ме отопления, °C; Q - относительный расход теплоты на отопление.
Из совместного решения уравнений (2.21), (2.22), (2.9), (2.24) нахо-
дим температуру в подающем трубопроводе внешней сети
т, =ГВ'+Д^2о'8 + (^-^^o'~O,50')Qo- (2-25)
Температура сетевой воды в обратном трубопроводе внешней сети
Т2 =Т} =t'B + Л'0(^ +(^&0-Otf-&)Q0’ (2.26)
где <5r'- расчетная разность температур во внешней сети, °C.
При качественно-количественном регулировании для двухтрубных
систем отопления ш=0,33; для однотрубных т=0,2—0,25 [40].
При количественном регулировании зависимость температуры об-
ратной сетевой воды от температуры наружного воздуха описывается сле-
дующим уравнением:
(2.27)
где Т\ =const - расчетная температура прямой сетевой воды.
40
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
На рис. 2.6 представлен график количественного регулирования,
рассчитанный по уравнению (2.27) для расчетной температуры наружного
воздуха -31 °C. Излом температурного графика при т2>0 °C объясняется
тем, что с повышением температуры наружного воздуха уменьшается рас-
ход воды в теплосети и температура обратной сетевой воды становится
равной температуре внутреннего воздуха.
Рис. 2.6. Температурный график количественного регулирования:
Г/ - температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети; - темпе-
ратура сетевой воды в обратной магистрали теплосети
(2.28)
Wo
Относительный эквивалент расхода сетевой воды при количествен-
ном регулировании определяют по формуле:
ёо
<5г'а - 0,50
На рис. 2.7 приведена зависимость относительного эквивалента
расхода воды от температуры наружного воздуха при количественном ре-
гулировании. Уравнения (2.27), (2.28) справедливы только при То2>Гв.
Граничное значение Qo«, при котором 7}12=/в, определяют по формуле
, Г. Z -11,25
t (ГО2 - re)(Jr0 - 0,5^ )п
(2.29)
Со
t0
Рис. 2.7. Зависимость относительного эквивалента расхода воды от
температуры наружного воздуха при количественном регулировании
41
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
В основе методики расчета центрального регулирования отопи-
тельной нагрузки систем теплоснабжения [77, 78] лежат уравнения (2.1),
(2.4)-(2.6), (2.8), (2.10), (2.11), (2.21)-(2.23). Уравнения (2.7), (2.9),
(2.24)-(2.26) используются при расчете установок горячего водоснабжения
в закрытой системе и систем отопления, присоединенных к тепловым се-
тям по независимой схеме.
В открытых и закрытых системах централизованного теплоснабжения,
где бытовая отопительная нагрузка менее 65% суммарной тепловой нагрузки
и доля средней нагрузки горячего водоснабжения не более 15% расчетной на-
грузки отопления (Qcpr/Qo’<O,15), применяют центральное качественное регу-
лирование только по отопительной нагрузке. При этом подогреватели для го-
рячего водоснабжения должны быть присоединены к тепловой сети по двух-
ступенчатой смешанной или параллельной схемам [40, 89, 90, 96]. Выбор схе-
мы подключения зависит от соотношения максимальных нагрузок на горячее
водоснабжение и отопление, наличия и типа регуляторов.
Согласно [51] в системах теплоснабжения при соотношении Qcp.r/Qo’<O,l
влияние отбора воды на горячее водоснабжение можно не учитывать.
С повышением доли нагрузки горячего водоснабжения центральное
регулирование только по отопительной нагрузке стало неприемлемым.
Применение центрального регулирования по отопительной нагрузке в рай-
онах, где большинство абонентов имеют оба вида тепловой нагрузки, при-
водит к резкому повышению расчетного расхода воды в системе тепло-
снабжения, что вызывает рост начальных затрат на сооружение тепловых
сетей, обусловленный увеличением сечения трубопроводов тепловых се-
тей, а также перерасход электроэнергии, связанный с необходимостью пе-
рекачки большего количества сетевой воды.
2.6. ЦЕНТРАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПО СОВМЕЩЕННОЙ НАГРУЗКЕ
ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Применяя регулирование по совмещенной нагрузке отопления и
горячего водоснабжения, можно удовлетворить нагрузку горячего водо-
снабжения без дополнительного увеличения или с незначительным увели-
чением расчетного расхода воды в тепловой сети по сравнению с расходом
воды на отопление. При этом регулирование тепловой нагрузки производят
по повышенному, по сравнению с отопительным, температурному графику
для компенсации отбора воды на горячее водоснабжение, что позволяет
снизить суммарный расход воды в теплосети.
Следует отметить, что в научно-технической литературе встречаются
другие термины, определяющие этот способ регулирования. Так, в [40, 94]
используется термин «регулирование по совместной нагрузке», в [95] - тер-
мин «регулирование по суммарному расходу тепла». В настоящей книге при
обозначении этого способа регулирования используется терминология проф.
Е.Я. Соколова [77, 78] и нормативных документов [89, 90].
42
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Согласно строительным нормам и правилам [89, 90] центральное
качественное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горя-
чего водоснабжения следует применять в системах теплоснабжения с пре-
обладающей (более 65%) жилищно-коммунальной нагрузкой. В последней
редакции СНиП «Тепловые сети» [94] эта величина не регламентируется.
Основным условием центрального регулирования по совмещенной
нагрузке в открытых и закрытых системах теплоснабжения является соот-
ношение Qcpr/Qo’>O, 15, т.е. суммарный среднечасовой расход теплоты на
горячее водоснабжение должен быть более 15% от суммарного максималь-
ного часового расхода теплоты на отопление [40, 96]. При этом у более
75% абонентов подогреватели горячего водоснабжения должны быть под-
ключены по двухступенчатой последовательной схеме [40]. Согласно [51]
системы горячего водоснабжения не менее 80% жилых домов должны
быть подключены к тепловым сетям по двухступенчатой последователь-
ной схеме включения подогревателей.
Регулирование по совмещенной нагрузке в открытых и закрытых
системах теплоснабжения рекомендуется принимать при соотношении
расходов теплоты O,15<Qcpr/Qo’<O,3 [40, 51, 96]. Можно предположить, что
в перспективе за счет снижения потерь через наружные ограждения, вне-
дрения энергосберегающих технологий в строительстве доля нагрузки на
отопление в структуре тепловых нагрузок будет уменьшаться, а доля на-
грузки на горячее водоснабжение - увеличиваться. Это может ограничить
сферу применения регулирования по совмещенной нагрузке.
В настоящее время в системах теплоснабжения применяется цен-
тральное качественное регулирование только по совмещенной нагрузке
отопления и горячего водоснабжения, что объясняется наличием сильно
выраженной нагрузки горячего водоснабжения в тепловом балансе систем
теплоснабжения. Поэтому при центральном регулировании по совмещен-
ной нагрузке отопления и горячего водоснабжения обычно ориентируются
на типичное для данного района соотношение нагрузок [77, 78]
еср.н
г____, (2.30)
2°
где 2гСр н - средненедельная нагрузка горячего водоснабжения; Q 0 - рас-
четная отопительная нагрузка.
В закрытых и открытых системах теплоснабжения расчет цен-
трального регулирования по совмещенной нагрузке ведется по «балансо-
вой» нагрузке горячего водоснабжения Q6,. и расчетной отопительной на-
грузке. Балансовая нагрузка несколько превышает сред не недельную на-
грузку горячего водоснабжения: Q6r=Z (?Срг- Использование балансовой
нагрузки при расчете графиков центрального регулирования объясняется
необходимостью компенсации суточной неравномерности нагрузки горя-
чего водоснабжения.
43
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
В открытых системах при отсутствии у потребителей аккумулято-
ров горячей воды для жилых зданий можно принимать %= 1,1 -1,2, при на-
личии аккумуляторов у потребителей -2=1.
Расчет по средней нагрузке горячего водоснабжения, как показы-
вают исследования последовательной схемы присоединения подогревате-
лей горячего водоснабжения [105], приводит к тому, что здание недопо-
лучает за сутки до 8-12% необходимого тепла. Для обеспечения нормаль-
ной суточной отдачи тепла системой отопления в расчетах величину по-
правочного коэффициента % рекомендуется принимать
равной 1,2 [31, 77, 78], которая затем уточняется расчетом температурно-
го графика центрального регулирования по суточному тепловому балансу
отопительных установок. В работе [105] рекомендуется расчет ввода
с последовательной схемой вести на нагрузку горячего водоснабжения
в 1,3-1,4 раза большую среднечасовой.
Расчет абонентских вводов, заключающийся в определении расчетно-
го расхода сетевой воды и подборе оборудования, производится при наруж-
ной температуре, соответствующей излому температурного графика, что объ-
ясняется максимумом нагрузки горячего водоснабжения в этот период года.
Основными абонентскими теплопотребляющими установками во-
дяных тепловых сетей являются установки отопления, вентиляции, горяче-
го водоснабжения. От схем присоединения этих установок к тепловым се-
тям и установленных авторегуляторов во многом зависят качество тепло-
снабжения и такие важные параметры работы сетей как удельный расход
сетевой воды и ее температура в обратной линии.
Рис. 2.8. Присоединение установок отопления и горячего водоснабжения
к тепловой сети по принципу связанного регулирования.* обозначения 1-11 те же,
что на рис. 1.11
Различают присоединение систем отопления и установок горячего
водоснабжения по принципу связанного (рис. 2.8) и несвязанного регули-
рования. При несвязанном регулировании режим работы системы отопле
44
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ния не зависит от отбора воды на горячее водоснабжение, что достигается
установкой регулятора расхода перед системой отопления (рис. 1.11 в). В
этом случае суммарный расход воды на абонентскую установку равен
сумме расходов воды на отопление и горячее водоснабжение. Завышенный
расход сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети приводит к
увеличению капитальных и эксплуатационных затрат в тепловые сети,
увеличению расхода электроэнергии на транспорт теплоносителя.
Связанное регулирование позволяет снизить суммарный расход во-
ды в тепловых сетях, что достигается установкой регулятора расхода на
вводе абонентской установки и поддержанием расхода сетевой воды на
вводе постоянным. В этом случае при увеличении отбора воды на горячее
водоснабжение будет снижаться расход сетевой воды на систему отопле-
ния. Недотоп в период максимального водоразбора компенсируется увели-
чением расхода сетевой воды в систему отопления в часы минимального
отбора воды на горячее водоснабжение. Присоединение абонентских уста-
новок по принципу несвязанного регулирования применяется при цен-
тральном качественном регулировании по отопительной нагрузке, по
принципу связанного регулирования - при центральном регулировании по
совмещенной нагрузке.
2.6.1. ЦЕНТРАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПО СОВМЕЩЕННОЙ НАГРУЗКЕ
В ОТКРЫТЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
В открытых системах теплоснабжения вода для нужд горячего во-
доснабжения отбирается непосредственно из тепловой сети. Часть воды
р _ П ~ 7 02 отбирается из подающего трубопровода перед элевато-
Г01 - Г02
ром, а другая часть (1-/3) отбирается после системы отопления из обратно-
го трубопровода.
При центральном регулировании по совмещенной нагрузке отопле-
ния и горячего водоснабжения в открытых системах необходимо учиты-
вать изменения гидравлических режимов работы тепловых сетей, связан-
ные с наличием нагрузки горячего водоснабжения, отличающейся сильно
выраженной суточной неравномерностью.
Основным условием центрального регулирования является пропор-
циональная разрегулировка отопительных систем, т.е. одинаковый относи-
тельный расход воды через системы отопления [27, 107]. Пропорциональ-
ная разрегулировка имеет место при одинаковых у всех абонентов относи-
тельных нагрузках на горячее водоснабжение, долях отбора воды на горя-
чее водоснабжение из подающей и обратной магистралей тепловой сети,
одинаковых при отсутствии расхода воды на горячее водоснабжение пол-
ных напорах у потребителей в точках отбора воды на горячее водоснабже-
ние из подающей и обратной магистралей теплосети.
45
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 2.9. Схема абонентского ввода открытой системы теплоснабже-
ния с зависимым присоединением системы отопления: 7 - регулятор темпе-
ратуры; 2 - водоразборный кран; 3 - элеватор; 4 - отопительный прибор;
5 - обратный клапан
Доля отбора воды на горячее водоснабжение /3 изменяется
от 1 (при /н= /н и) до 0 (при /н= гн г, когда tT-T02) в зависимости от температу-
ры теплоносителя. Регулирование температуры воды, подаваемой на горя-
чее водоснабжение, осуществляется регулятором температуры. В системах,
где регуляторы температуры не установлены, вода отбирается либо из по-
дающей линии, либо из обратной линии абонентской установки.
Для исследования режимов работы абонентских вводов при непо-
средственном отборе воды из теплосети целесообразно применять уравне-
ние гидравлики, в основе которого лежит зависимость (2.18), связывающая
потери давления в системе с располагаемым напором на коллекторах стан-
ции и величиной отбора воды на горячее водоснабжение [27, 28, 107].
Анализ режимов работы абонентских установок без регуляторов
расходов при непосредственном отборе воды на горячее водоснабжение
[27, 28], проведенный с использованием уравнения гидравлики, позволил
выявить следующие особенности работы отопительных установок.
1. Отбор воды на горячее водоснабжение из подающей магистрали
тепловой сети уменьшает расход воды в отопительной системе; водоразбор
из обратной магистрали увеличивает его. Уменьшение расхода воды в ото-
пительной системе при водоразборе из подающей магистрали оказывается
примерно вдвое большим, чем увеличение расхода воды в отопительной
системе при таком же водоразборе из обратной линии.
2. Непосредственный отбор воды на горячее водоснабжение мень-
ше всего оказывает влияние на работу систем отопления (расход воды в
отопительной системе сохраняется практически неизменным), когда из по-
дающей линии тепловой сети отбирается около 40, а из обратной - 60%
суммарного расхода воды на горячее водоснабжение (/? = 0,4) (рис. 2.10).
На рис. 2.10 представлена зависимость относительного расхода во-
ды на отопление при различных нагрузках на горячее водоснабжение и до-
лях отбора воды из подающей магистрали, построенная при условии по-
46
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
стоянства располагаемого напора на коллекторах станции, т.е. а = 1, и ра-
венства относительных сопротивлений подающего и обратного ответвле-
ний к абоненту .S'n= .S'o = 0,4 [27].
Относительные сопротивления определяются соотношениями
S„=-----------------• (2.31)
S„ + S, +
S „ =------5s-------• (2-32)
+ S 63 + So
где S„, So, Sj - соответственно сопротивления подающего, обратного трубо-
проводов (ответвлений от теплосети к абоненту) и системы отопления.
3. Изменение относительного расхода воды через отопительную
систему при наличии непосредственного водоразбора (1 - W)
при /3 = const в первом приближении пропорционально относительному
расходу воды на горячее водоснабжение ИУ
4. Изменение расхода воды через отопительную систему при нали-
чии непосредственного водоразбора (1 - W) в первом приближении про-
порционально относительным сопротивлениям подающей и обратной ли-
ний 5П = So.
Рис. 2.10. Зависимость относительного эквивалента расхода воды на
отопление при различных нагрузках горячего водоснабжения W, и долях
отбора воды из подающей линии
5. Увеличение нагрузки горячего водоснабжения всегда приводит к
уменьшению потери напора в обратной линии и увеличению в подающей
линии, т.е. снижению располагаемого напора в отопительной системе.
6. При определенной нагрузке горячего водоснабжения WrKp поте-
ря напора в обратном трубопроводе становится равной нулю, что соответ-
ствует прекращению циркуляции воды в обратном трубопроводе.
При увеличении l-V, > WrKp вода на горячее водоснабжение будет
поступать частично из системы отопления, а частично - из обратной маги-
страли по обратному трубопроводу. При этом напор в отопительной сис-
47
Регулирование нагрузки систем теплоснаОжения
теме будет ниже, чем напор в обратной магистрали. При определенном
увеличении W, вся доля воды на горячее водоснабжение из обратной ли-
нии будет поступать из обратной магистрали. Циркуляция воды в
отопительной системе при этом прекратится (1Г=0).
На рис. 2.11 показаны критические нагрузки горячего водоснабже-
ния, при которых прекращается циркуляция в обратном трубопроводе.
График построен при условии, что располагаемый напор в точке присое-
динения ответвлений к абоненту неизменный и относительные сопротив-
ления подающего и обратного трубопроводов одинаковы (5 п = 5 0 ).
Рис. 2.11. Критические нагрузки горячего водоснабжения, при кото-
рых прекращается циркуляция в обратном трубопроводе (сплошные линии)
и в системе отопления (штриховые линии)
7. Непосредственный отбор воды на горячее водоснабжение должен
компенсироваться изменением располагаемого напора: при доле отбора
воды на горячее водоснабжение из подающей линии /? < 0,3 располагаемый
напор должен уменьшаться, при значениях /?> 0,3 он должен увеличивать-
ся. На практике при качественном регулировании тепловой нагрузки ком-
пенсация влияния непосредственного отбора воды из тепловой сети на ра-
боту систем отопления производится изменением температуры теплоноси-
теля, а не соответствующим изменением располагаемого напора.
При постоянном расходе сетевой воды на абонентскую установку
(постоянство расхода обеспечивается регулятором расхода, установленным
на вводе) расчет режима регулирования заключается в определении темпе-
ратур сетевой воды в подающей и обратной магистрали теплосети при раз-
личных температурах наружного воздуха.
48
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
(2.33)
Относительный эквивалент расхода воды на отопление при темпе-
ратуре наружного воздуха /н > /н.г (?нг - температура наружного воздуха,
при которой гг=т2) и балансовой нагрузке на горячее водоснабжение
Q б определяется по уравнению
1 - 0,5
Wo =-----------------------
1 * * 77 —о,2 .
е0 е0 -г
где ръ = Q s / Q'q - отношение балансовой нагрузки на горячее водоснаб-
жение к расчетной нагрузке на отопление.
Параметры скорректированного температурного графика опреде-
ляются по следующим уравнениям:
температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети
<234)
Wo е« 2
температура сетевой воды в обратной магистрали теплосети
*2
'в
Wo ёо’2 2
(2.35)
+
При качественном регулировании по совмещенной нагрузке ото-
пления и горячего водоснабжения эквивалент расхода сетевой воды в по-
дающей магистрали в диапазоне температур наружного воздуха А10-?н.и
поддерживается постоянным, равным расчетному расходу воды на отопле-
ние, т. е. W । = W, / Wo' = 1 •
Относительный эквивалент расхода сетевой воды в подающей ма-
гистрали при температуре наружного воздуха
Qo
т
\ ~ 7 02
Зт'0(-£^
(2.36)
W 1
где р"' - температура сетевой воды в подающей магистрали при темпера-
туре наружного воздуха в точке излома температурного графика, °C.
В уравнении (2.36) первое слагаемое - эквивалент расхода воды на
горячее водоснабжение, второе слагаемое - эквивалент расхода воды на
отопление.
Расход сетевой воды в обратной магистрали отличается от расхода
сетевой воды в подающей магистрали на величину расхода воды на горя-
чее водоснабжение:
W2 = W, - Wrfi - (2.37)
49
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
В диапазоне температур наружного воздуха tH.0-ta.n
W2 = W()' - w6,
(2.38)
или
ЙГ, = = 1 _ (2.39)
w' tr -
При температурах наружного воздуха отбор воды на горячее
водоснабжение происходит из подающей линии теплосети, поэтому экви-
валент расхода в обратной магистрали равен расходу воды на отопление:
w 7 = QoSr'o . (2.40)
Л — ^02
Уравнения (2.34)-(2.40) предназначены для расчета открытой сис-
темы теплоснабжения при зависимом подключении системы отопления.
При tr>T2 принимают Д=г2.
При использовании независимой схемы присоединения системы
отопления расход воды во внутреннем контуре Wo остается постоянным при
любых температурах наружного воздуха. Значение Wn зависит только от
расчетного перепада температур Зт'о, принятого во внутреннем контуре.
Эквивалент расхода сетевой воды во внешнем контуре тепловой се-
ти при заданной балансовой нагрузке горячего водоснабжения Q опреде-
ляется по формуле:
W, = W2 + W6 = Q'o 18т', (2.41)
где St' = t' - г' - расчетная разность температур во внешнем контуре те-
плосети.
Температуры сетевой воды в подающей и обратной линии теплосе-
ти при T£trопределяются по уравнениям (2.25), (2.26).
При T2<fr расчет ведут в следующей последовательности.
Относительный эквивалент расхода воды через отопительный по-
догреватель определяют по уравнению:
Wt
| ^02
к
-7-1+& =0,
(2.42)
где W т = WT /WT' = WT !W'; % - температура обратной воды после
отопительной установки при отопительной нагрузке Q .
Параметр отопительного теплообменника Ф г определяется по извест-
ным данным для расчетного режима: д', уу/ = W,', т', т2, W(), r'Ql , .
Для секционных водо-водяных подогревателей а=0,35, /?=(). 65.
Температуры воды в подающей и обратной магистралях теплосети
определяют расчетом по уравнениям (2.25), (2.26).
50
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 2.12. Схема абонентского ввода открытой системы теплоснабже-
ния с независимым присоединением системы отопления: обозначения 1-5 те
же, что на рис. 2.8; 6 — отопительный теплообменник; 7 — насос
Пример 1. Построить температурный график центрального качест-
венного регулирования в открытой системе теплоснабжения по совмещенной
нагрузке отопления и горячего водоснабжения для климатических условий
г. Ульяновска и следующих исходных данных: £>гсрн / Q'o =0,3; 2гб = 1,12гср" ;
^/512=150/70 °C; температура горячей воды г, =60 °C; температура холодной
воды /х=5 °C; температура воздуха внутри помещения /«=18 °C; системы ото-
пления подключены к тепловым сетям по зависимой схеме.
Решение. По отопительно-бытовому температурному графику или
расчетом по уравнениям (2.21), (2.22) определим температуру наружного
воздуха Гнг, при которой ^2=/г=60 °C: tH,г= -18,8 °C.
В диапазоне температур наружного воздуха
от /н г= -18,8 °C до /н о= -31 °C отбор воды на горячее водоснабжение осу-
ществляется из обратной магистрали теплосети, в систему отопления по-
ступает весь расчетный расход сетевой воды 1¥0=1, относительная тепло-
вая нагрузка системы отопления Qo= 1. В указанном диапазоне температур
наружного воздуха скорректированный температурный график совпадает с
отопительным температурным графиком.
Для определения относительного эквивалента расхода воды и тем-
ператур сетевой воды в диапазоне температур наружного воздуха
от 10 °C до -18,8 °C предварительно определим ряд величин, входящих в
уравнения (2.33)-(2.35):
Рб = <2гб / 2о = Жрн / Q'o=1,1 -0,3=0,33
в'= г'3- г'12 = 95 - 70 = 25 °C
At'o = + _ 95J20 _ 18 = ос
0 2 2
51
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Определим относительный эквивалент расхода воды на отопление
при tH= -15 °C, 2о=О,673 по уравнению (2.33)
О 33 25
__ 1-0,5 ’
Wo =
6Q~T =0,97.
60 - 18 0,33 _ 64,5 0,33
60 - 5 0,673 " 0,673 °'2 60 -5
Температуры в подающей и обратной магистрали тепловой сети
находим по уравнениям (2.34), (2.35)
г, = 18 + 54ZL(80 + -«4^0,97 - =112-0 °C.
0,97 0,673 °’2 2
0,673 64,5 25ч_с6аоС
г2 = 18 +-----(----f-^0,97-----)
0,97 0,673 °'2 2
Аналогично производим расчеты при других температурах наруж-
ного воздуха. Результаты расчета скорректированного температурного
графика открытой системы теплоснабжения при регулировании по совме-
щенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения и зависимой схеме
присоединения системы отопления сведены в табл. 2.2. Скорректирован-
ный температурный график, построенный по результатам расчета, пред-
ставлен на рис. 2.13.
Таблица 2.2. Результаты расчета скорректированного температурного графика качест-
венного регулирования по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения
Темпера- тура наружного воздуха, ?Н,°С Относитель- ная тепловая нагрузка, 2о Отопительный температурный график Относи- тельный эквивалент расхода воды на отопление, Wo Скорректированный температурный график
%!, °C %2,°С й, °с г2, °C
-31 1,0 150,0 70,0 1,0 150,0 70,0
-30 0,98 147,6 69,2 1,0 147,6 69,2
-25 0,88 135,3 65,1 1,0 135,3 65,1
-20 0,78 123,0 60,9 1,0 123,0 60,9
-18,8 0,75 120,0 60,0 1,0 120,0 60,0
-18 0,73 118,0 59,2 0,99 118,3 59,1
-15 0,67 110,5 56,6 0,97 112,0 56,3
-10 0,57 97,8 52,1 0,92 101,3 51,4
-5 0,47 84,9 47,3 0,85 90,4 46,3
0 0,37 71,7 42,4 0,76 79,5 40,9
5 0,27 58,2 37,0 0,64 68,3 35,1
10 0,16 44,1 31,1 0,47 56,8 28,8
52
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 2.13. Скорректированный температурный график регулирования
по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения:
Т01 , — отопительно-бытовой температурный график; Т},Т2~ температуры
сетевой воды при качественном регулировании по совмещенной нагрузке отопле-
ния и горячего водоснабжения
Результаты расчета эквивалентов расходов воды в подающей, обратной
линиях теплосети и в системе отопления по уравнениям (2.36)-(2.4О) представлены
в табл. 2.3 и на рис. 2.14.
Таблица 2.3. Результаты расчета эквивалентов расходов воды при качественном
регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения
Температура наружного воздуха, Гн, °C 1 Относительный эквивалент расхо- да воды на ото- пление, Ж0 Относительный эквивалент расхода воды в подающей магистрали, Относительный эквивалент расхода воды в обратной магистрали, W2
2 3 4
-25 1,0 1,0 0.56
-20 1,0 1,0 0,53
-18,8 1,0 1,0 0,52
-18 0,99 1,0 0,52
-15 0,97 1,0 0,52
-10 0.92 1,0 0,52
-5 0,85 1,0 0,52
0 0,76 1,0 0,52
5 0,64 1,0 0,52
8,6 0,52 1,0 0,52
9 0,51 0,97 0,49
10 0,47 0,90 0,42
53
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 2.14. График расхода сетевой воды при центральном качествен-
ном регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водо-
снабжения: Wlt W2 - эквиваленты расхода сетевой воды в подающей и обратной
магистралях теплосети; Wo - эквивалент расхода воды на отопление
При температурах наружного воздуха ? < гнг отбор воды на горя-
чее водоснабжение производится только из обратной магистрали, так как
температура воды в обратной магистрали р г . При этом снижается эк-
вивалент расхода сетевой расход воды на горячее водоснабжение Wr и уве-
личивается относительный эквивалент расхода в обратной магистрали IV 2 .
2.6.2. ЦЕНТРАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПО СОВМЕЩЕННОЙ НАГРУЗКЕ
В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Расчет повышенного температурного графика закрытой системы
теплоснабжения заключается в определении перепадов температур сетевой
воды в подогревателях горячего водоснабжения нижней 82 и верхней
ступеней при различных температурах наружного воздуха и балансовой
нагрузке горячего водоснабжения. При центральном регулировании по со-
вмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения температура
сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети выше, чем по отопи-
тельному на величину 8, а в обратной магистрали температура сетевой во-
ды ниже отопительного графика на величину 8: Т]= Tqi + 8: =
Суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях го-
рячего водоснабжения при постоянном расходе сетевой воды и балансовой
нагрузке £>бг является величиной постоянной и определяется по формуле:
8 = 8} + 82 = -^-г = ^-у-8т'о = const ' (2-43)
СО» Q'
где £ т 'о - расчетный перепад температур воды в тепловой сети по отопи-
тельному температурному графику (рис. 2.1).
54
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Перед построением повышенного температурного графика рассчи-
тывают отопительный температурный график. Затем, предварительно зада-
ваясь величиной недогрева водопроводной воды до температуры греющей
воды в водоподогревателе нижней ступени zfr„=5-10 °C, определяют тем-
пературу водопроводной воды на выходе из подогревателя нижней ступени
при температуре наружного воздуха, равной температуре наружного воз-
духа в точке излома температурного графика:
С2’44)
Т - расчетная температура обратной сетевой воды по отопительному
температурному графику при f 1 и , °C.
Рис. 2.15. Двухступенчатая последовательная схема присоединения
подогревателей горячего водоснабжения: 1 - подогреватель верхней ступени;
2 — подогреватель нижней ступени; 3 - элеватор; 4 - отопительный прибор;
5 - водоразборный кран; 6 — регулятор расхода; 7 - регулятор температуры;
Ь - температура горячей воды; ?2 - температура холодной воды; Г/, Т2 - темпера-
туры воды в подающей и обратной магистралях теплосети; Toh Тт — температуры
воды в подающем и обратном трубопроводах системы отопления; t„ - температу-
ра водопроводной воды на выходе из подогревателя нижней ступени
Перепад температур сетевой воды в нижней ступени д"= т”2 - т2
при tn = f определяют из выражения
е.6 = ег6 - = G'oc6"', (2.45)
к ~ G
откуда
О6
(2-46)
Qotr-h
где Q б - тепловая нагрузка нижней ступени.
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Перепад температур сетевой воды в нижней ступени при расчетной
температуре наружного воздуха для проектирования отопления t опре-
деляется по формуле:
5' = sf™ ’ (2-47)
7 02 — ^х
где т'02~ температура сетевой воды по отопительно-бытовому графику при
расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t 0 .
Перепад температур сетевой воды в нижней ступени при расчетной
температуре наружного воздуха для проектирования вентиляции tH в опре-
деляется по формуле:
х" _ ~ ух . (2.48)
U 2 и 2 ///
7 02 ~ I*
По найденным значениям перепадов температур сетевой воды в
нижней ступени для различных температур наружного воздуха определяют
значения температур обратной сетевой воды для повышенного темпера-
турного графика:
<=4-^2, (2.49)
< = (2-50)
<=<2-^Г- (2-51)
Для определения температур сетевой воды в подающей магистрали
для повышенного температурного графика вычисляют суммарный перепад
температур в нижней и верхней степенях водоподогревательной установки:
5=5,+51=^-«,-4)- <2-52)
(Л)
Перепады температур сетевой воды в верхней ступени при темпе-
ратурах наружного воздуха t , равных расчетным температурам наружно-
го воздуха для проектирования отопления t 0 , для проектирования вен-
тиляции ?нв ив точке излома температурного графика tH и определяют
по формулам:
3,'=3-32, (2.53)
3{= 3-8”, (2.54)
3;=3-3”. (2.55)
Значения температур сетевой воды в подающей магистрали тепло-
сети для построения повышенного температурного графика определяются
по формулам:
+ 3{, (2.56)
(2.57)
56
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
т;=т"+ё”. (2.58)
Повышенный температурный график необходим для компенсации
неравномерности суточного графика горячего водоснабжения. При повы-
шенном температурном графике точка излома графика смещается в об-
ласть более высоких температур, что существенно улучшает работу систем
теплоснабжения, однако требует увеличения поверхности нагрева подогре-
вателей горячего водоснабжения.
Пример 2. Построить температурный график центрального качест-
венного регулирования в закрытой системе теплоснабжения по совмещен-
ной нагрузке отопления и горячего водоснабжения для климатических усло-
вий г. Ульяновска и следующих исходных данных: 2гср н / Q'o =0,3;
<2® = 1,2 <2 гР'н ’> -50/70 °C; температура горячей воды ?^=60 °C; темпера-
тура холодной воды ц=5 °C; температура воздуха внутри помещения 4=20 °C;
системы отопления подключены к тепловым сетям по зависимой схеме.
Решение. Первоначально по отопительно-бытовому температур-
ному графику (рис. 2.1) определяем точку излома температурного графика
?и.и=+2,4 °C и расчетную температуру обратной сетевой воды по отопи-
тельному температурному графику в точке изломаг=42,4 °C.
Задаемся At” =8 °C. По уравнению (2.44) определяем температуру
водопроводной воды на выходе из подогревателя нижней ступени:
t” = <2 - =42,4-8=34,4 °C.
По уравнению (2.46) определяем перепад температур сетевой воды
в нижней ступени при температуре наружного воздуха равной ?н и:
ё? = 1,2 -0,3 (150 -70) = 15,4 °C.
2 60-5 7
По отопительно-бытовому температурному графику или по урав-
нению (2.22) определяем при расчетной температуре наружного воздуха
для проектирования вентиляции /н.в= -18 °C температуру обратной сетевой
воды t'q2 =60,1 °C.
Перепад температур сетевой воды в нижней ступени при расчетной
температуре наружного воздуха для проектирования отопления ZH 0 опреде-
ляется по формуле (2.47):
, 70-5
— 15 4-——_ =26,8 °C.
42,4-5
Перепад температур сетевой воды в нижней ступени при расчетной
температуре наружного воздуха для проектирования вентиляции zH B опре-
деляется по формуле (2.48):
3" = 15,4 60,1-~5 =22,7°С.
42,4-5
57
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Определяем значения температур обратной сетевой воды для по-
вышенного температурного графика по уравнениям (2.49)-(2.51):
т'2 =70-26,8=43,2 °C;
Т"г =60,1-22,7=37,4 °C;
Т” =42,4-15,4=27,1 °C.
Суммарный перепад температур сетевой воды в верхней и нижней ступе-
нях подогревательной установки горячего водоснабжения по уравнению (2.52):
< 5 = 1,2 -0,3(150 -70) =28,8 °C.
Определяем перепады температур сетевой воды в верхней ступени
при расчетных температурах для проектирования вентиляции гн в, отопления
Гн.о, в точке излома температурного графика t„,и по формулам (2.53)-(2.55):
< 5[ =28,8-26,8=2 °C;
< 5f =28,8-22,7=6,1 °C;
< 5f =28,8-15,4=13,4 °C.
Значения температур сетевой воды для построения повышенного
температурного графика определяем по формулам (2.56)—(2.58):
т{ = 150+2=152 °C;
Т" = 119,7+6,1=125,8 °C;
ГГ =70+13,4=83,4 °C.
Повышенный температурный график представлен на рис. 2.16.
10 t,d ” О -10 tH B -20 tH, °C
Рис. 2.16. Повышенный температурный график: Ту/, т02 — отопительно-
бытовой температурный график качественного регулирования; Th Т2 - повышен-
ный температурный график; 81,82- соответственно перепад температур в по-
дающей и обратной магистралях теплосети
58
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
При расчете повышенного температурного графика для схем або-
нентских установок с независимым присоединением систем отопления не-
обходимо предварительно по уравнениям (2.24)-(2.26) определить темпе-
ратуры сетевой воды перед отопительным подогревателем г1т и после него
Г2т (рис. 2.17). Расчет перепадов температур сетевой воды в верхней и ниж-
ней ступенях водоподогревательной установки горячего водоснабжения
производится по уравнениям (2.43)-(2.58). При расчете перепадов темпера-
тур вместо 7b] и 7^2 принимают г1т и г2т.
Рис. 2.17. Схема абонентского ввода с двухступенчатым последователь-
ным включением подогревателей горячего водоснабжения и независимым под-
ключением системы отопления; обозначения 1-7 те же, что на рис. 2.15; 8 - насос
При расчетах абонентских вводов ориентируются на соотношение
нагрузок горячего водоснабжения и отопления, характерное для типичного
абонента. В случае, когда это соотношение у реальных потребителей отли-
чается от значения, принятого в расчетах, в помещениях данных потреби-
телей наблюдается отклонение температуры внутреннего воздуха от рас-
четной, т.е. возникает «перетоп» или «недотоп» помещения.
Исследования работы абонентского ввода с последовательной схе-
мой присоединения подогревателей горячего водоснабжения [31] показыва-
ют, что при низких температурах наружного воздуха, когда увеличивается
температура воды после отопительной системы, повышается нагрузка пер-
вой ступени подогревателя и снижается нагрузка второй ступени. В резуль-
тате увеличивается расход теплоты на систему отопления и внутренняя тем-
пература. Для обеспечения расчетной внутренней температуры в течение
всего отопительного сезона расход воды на ввод должен изменяться
в 1,4 раза. Это изменение должно обеспечиваться системой автоматического
регулирования. Увеличение нагрузки горячего водоснабжения при высоких
температурах наружного воздуха приводит к увеличению расхода сетевой
59
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
воды на верхнюю ступень и, как следствие, к снижению температуры воды,
поступающей в систему отопления, что требует либо соответствующего по-
вышения температурного графика (центральное регулирование), либо уве-
личения расхода сетевой воды на абонентскую установку (местное регули-
рование). Это повышение должно увеличиваться при положительных темпе-
ратурах наружного воздуха, когда доля нагрузки горячего водоснабжения,
покрываемая верхней ступенью, является максимальной.
Таким образом, постоянный расход воды на абонентский ввод и
влияние горячего водоснабжения приводят к колебаниям температуры
внутреннего воздуха, связанным с изменением производительности отопи-
тельных приборов. Централизованно компенсировать это можно повыше-
нием температуры воды или увеличением расхода воды.
В закрытых системах теплоснабжения с параллельной и смешанной
схемами присоединения подогревателей горячего водоснабжения и при
отсутствии регулятора расхода перед системой отопления расход сетевой
воды на горячее водоснабжение приводит к изменению располагаемых на-
поров в сети и, соответственно, расходов воды на систему отопления. Это
должно компенсироваться соответствующим изменением температурного
графика сети. Аналогичные условия имеют место в открытых системах те-
плоснабжения, где водоразбор из подающей линии уменьшает расход воды
на систему отопления, а водоразбор из обратной линии его увеличивает.
Однако влияние неравномерности суточного графика горячего водоснаб-
жения на подачу тепла на отопление в закрытых системах сильнее, чем в
открытых [79].
В связи с этим в последнее время все большее распространение по-
лучает независимое присоединение систем отопления через водо-водяные
теплообменники, которое исключает гидравлическую связь абонентских
установок с тепловыми сетями. Это обусловлено повышением требований
к надежности теплоснабжения, а также все возрастающей долей строитель-
ства зданий повышенной этажности.
2.7. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ И КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННОЕ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
Способы количественного и качественно-количественного регули-
рования тепловой нагрузки практически не получили распространения в
отечественных системах теплоснабжения. Одним из факторов, сдержи-
вающих развитие этих способов регулирования, было отсутствие необхо-
димых приборов автоматического регулирования параметров теплоносите-
ля на абонентских вводах и у отдельных потребителей. Следует отметить,
что в прошлой редакции строительных норм и правил [90] рекомендовалось
в качестве основного способа качественное регулирование. В новой редак-
ции строительных норм и правил [94] наряду с качественным рекомендуется
применять качественно-количественное и количественное регулирование.
60
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Система теплоснабжения с разветвленными, протяженными тепло-
выми сетями характеризуется значительной тепловой инертностью: время
движения потока теплоносителя от теплоисточника до наиболее удаленно-
го потребителя может достигать нескольких часов. Поэтому при качест-
венном способе тепловую нагрузку регулируют по среднесуточной или
средней за несколько (8-12) часов температуре наружного воздуха, что
приводит к несоответствию температуры сетевой воды температуре на-
ружного воздуха и нарушению температурного режима помещений у наи-
более удаленных потребителей.
На изменение давления воды система теплоснабжения реагирует
значительно быстрее, примерно со скоростью звука, которая в воде состав-
ляет 1500 м/с. Таким образом, система теплоснабжения при количествен-
ном и качественно-количественном регулировании сможет быстрее среа-
гировать на изменение температуры наружного воздуха, чем при качест-
венном регулировании.
Принцип стабильности гидравлического режима тепловых сетей и
постоянного расхода воды в них выдвигался в свое время главным образом
для поддержания постоянного расхода воды в отопительных системах, так
как предполагалось, что постоянный расход воды в отопительных системах
обеспечивает наилучший режим их эксплуатации.
Существенным недостатком качественного способа регулирования
является то, что сохранение расхода воды постоянным при повышенных
температурах наружного воздуха приводит в однотрубных системах, так
же как и двухтрубных, к перегреву отопительных приборов.
Проведенный в работах [18, 19] анализ показывает, что системы
водяного отопления во всех случаях дают по режиму наилучшие показате-
ли не при постоянном, а при переменном расходе воды в них. Поддержание
постоянного расхода воды в отопительных системах в течение всего отопи-
тельного периода не обеспечивает нагревательным приборам, расположен-
ным на разных этажах, равномерного прогрева. Разрегулировка систем при
двухтрубной разводке труб объясняется наличием и влиянием гравитацион-
ного циркуляционного напора, а при однотрубной системе - переменной
величиной коэффициента теплопередачи нагревательных приборов.
В [18, 19] доказывается, что соблюдение нормального теплового
режима в течение всего отопительного сезона возможно как в двухтруб-
ных, так и в однотрубных системах при переменном расходе воды (качест-
венно-количественное регулирование), применение которого рационально
только в том случае, когда изменение расхода воды в системах будет про-
исходить одновременно с изменением температуры наружного воздуха.
Переменный расход сетевой воды при количественном и качест-
венно-количественном регулировании можно организовать следующими
способами: изменением числа оборотов насосов; изменением числа парал-
лельно работающих насосов; установкой на теплоисточнике насосов с раз-
личными характеристиками [7, 18].
61
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Наиболее экономичным является регулирование производительно-
сти насосов изменением числа их оборотов (см. § 4.5). При таком регули-
ровании зависимость расхода воды в тепловой сети от располагаемого на-
пора на станции будет наиболее близка к расчетной. Плавное изменение
напора позволит избежать дросселирования избыточного напора, а, следо-
вательно, гидравлических потерь.
Изменением количества параллельно работающих насосов с одина-
ковыми характеристиками можно организовать только ступенчатое регули-
рование, что потребует дросселирования избыточного напора в регулирую-
щих клапанах или запорной арматуре и приведет к снижению КПД насосов.
Дросселирование объясняется несоответствием расхода воды, определяемо-
го температурным графиком, производительности насосов, которое возник-
нет при установке на станции насосов одинаковой марки. Лучшие результа-
ты могут быть получены, если для каждой ступени регулирования расхода
воды будет установлен насос с соответствующей характеристикой.
Если регулирование производительности насосов не будет связано
с ростом потерь, то расходуемая сетевыми насосами мощность будет иметь
следующую зависимость от расхода воды:
N=W3N\ (2.59)
где W =W/W’ - отношение эквивалента расхода сетевой воды при любой
температуре наружного воздуха к эквиваленту расхода при расчетной темпе-
ратуре наружного воздуха; У - мощность насоса при произвольном расходе
сетевой воды; N’- мощность насоса при расчетном расходе сетевой воды.
В случае применения на теплоисточнике насосов с различной про-
изводительностью дросселирование избыточного напора также будет не-
обходимо, но за счет подбора характеристик насосов эти потери можно
свести к минимуму. Поэтому экономичнее устанавливать на станции насо-
сы с различными характеристиками для каждой ступени регулирования,
чем несколько параллельно работающих насосов: потери энергии на дрос-
селирование избыточного напора уменьшатся.
В [103] представлен ступенчатый температурный график со сле-
дующими ступенями регулирования: при tH > tH B (расчетная для проектиро-
вания вентиляции) температура воды в подающем трубопроводе
71=105-120 °C, во второй ступени при fH B гн.г ( Гн.г ~ температура на-
ружного воздуха, при которой температура в обратной магистрали тепло-
вой сети становится равной температуре горячей воды) - 125-135 °C, в
третьей ступени при ZH < гн г 7 равна расчетной температуре, соответствую-
щей расчетному расходу теплоты на отопление и расчетной температуре
наружного воздуха для проектирования отопления. Например, для клима-
тических условий г. Москвы может быть принято: 71=120 °C при tn> -14
°C; 71 = 135 °C при -14 °C > > -19 °C; 7, = Т? при tH < -19 °C. При этом
продолжительность работы тепловых сетей на каждой из ступеней соста-
вит соответственно 88, 8 и 4% отопительного сезона, т.е. большую часть
62
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
отопительного периода в системе теплоснабжения будет поддерживаться
температура 120 °C.
В [18] предлагается ступенчатый график качественно-
количественного регулирования со ступенями 100, 80 и 60% расчетного
расхода воды. В этом случае регулировать подачу сетевой воды в тепло-
сеть можно насосами с различной производительностью (рис. 2.18).
В [7] предлагаются графики количественного и качественно-
количественного регулирования. При количественном регулировании тем-
пература сетевой воды в подающей магистрали поддерживается равной
150 °C. График количественного регулирования предусматривает сниже-
ние температуры теплоносителя до 100 °C в летний период. График каче-
ственно-количественного регулирования имеет параметры 150/70 °C. Осо-
бенностью данного графика является поддержание температуры воды в
подающей магистрали равной 100 °C при tH > tnM (/н.и - точка излома
температурного графика).
Рис. 2.18. Ступенчатый график качественно-количественного регули-
рования: Tj, т2, т< — соответственно температуры воды в подающем, обратном
трубопроводах теплосети и в системе отопления
Поддержание постоянной температуры в подающей магистрали тепло-
вой сети при количественном регулировании и уменьшение диапазона измене-
ния температур при качественно-количественном регулировании также поло-
жительно сказываются на работе компенсаторных устройств, что приводит к
повышению надежности работы систем теплоснабжения [103].
Необходимо отметить, что поддержание постоянной температуры в
подающей магистрали может привести к увеличению тепловых потерь в те-
пловой сети. Однако применение современных конструкций теплопроводов,
в частности, с пенополиуретановой теплоизоляцией позволяет свести тепло-
вые потери к минимальным значениям. Кроме того, необходимым условием
63
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
эффективного применения количественного и качественно-количественного
способов регулирования тепловой нагрузки является 100%-ая автоматизация
тепловых пунктов и местных абонентских установок.
Способы количественного и качественно-количественного регули-
рования разработаны в 50-е годы XX в. Примерно в то же время созданы
методики их расчета [18, 77, 78]. Серьезным недостатком существующих
методик расчета количественного и качественно-количественного регули-
рования [18, 77, 78] является то, что в них не учитывается влияние нагруз-
ки горячего водоснабжения на работу систем теплоснабжения. Отсутствие
учета влияния нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопле-
ния объясняется тем, что в 50-е годы нагрузка горячего водоснабжения в
балансе тепловых нагрузок систем теплоснабжения составляла незначи-
тельную долю, что позволяло ее не учитывать с приемлемой для расчетов
погрешностью. В дальнейшем в системах теплоснабжения за основной был
принят качественный способ регулирования тепловой нагрузки и методики
расчета количественного и качественно-количественного регулирования не
уточнялись. В настоящее время отсутствуют методики расчета количествен-
ного и качественно-количественного регулирования, позволяющие учесть
влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления. В
современных системах теплоснабжения доля нагрузки горячего водоснаб-
жения может достигать 50% от отопительной, поэтому неучет нагрузки го-
рячего водоснабжения приведет к неверным результатам расчетов.
При качественном регулировании на теплоисточниках в отечест-
венной теплоэнергетике применяется последовательное включение сете-
вых подогревателей теплофикационных турбин и пиковых водогрейных
котлов. Для надежной работы водогрейных котлов необходимо примене-
ние дорогостоящих методов противонакипной обработки подпиточной во-
ды теплосети. Кроме того, при включении после сетевых подогревателей
водогрейные котлы неполно загружены по тепловой мощности.
При последовательном включении сетевых подогревателей и котлов
организация переменного расхода воды в теплосети затруднительна, что объ-
ясняется необходимостью подогрева большего по сравнению с качественным
регулированием расхода сетевой воды при расчетных температурах наружно-
го воздуха и ограниченной пропускной способностью теплофикационного
оборудования. При количественном регулировании расход сетевой воды при
расчетных температурах наружного воздуха увеличивается примерно в 2 раза
по сравнению с качественным регулированием (§ 3.4).
Выбор теплофикационного оборудования должен осуществляться
на основе технико-экономических расчетов, поэтому установка на тепло-
источнике более мощного теплофикационного оборудования, которое в
течение большей части отопительного периода будет не полностью загру-
жено по тепловой мощности, экономически нецелесообразна. Это приведет
к увеличению капитальных затрат, снижению выработки электроэнергии
на тепловом потреблении.
64
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Анализ результатов обследования отечественных тепловых элек-
тростанций показал, что в настоящее время отсутствуют схемы ТЭЦ, при-
годные для реализации количественного и качественно-количественного
регулирования тепловой нагрузки.
В третьей и четвертой главах настоящей книги приведены резуль-
таты работ авторов по совершенствованию способов регулирования тепло-
вых нагрузок, методика их расчета, схемы и технологии обеспечения базо-
вой и пиковой тепловых нагрузок систем теплоснабжения.
65
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Глава третья. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И КОНЦЕПЦИЯ
РАЗВИТИЯ СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ
НАГРУЗКИ
3.1. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАГРУЗКИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
В ПЕРИОД ЭКОНОМИЧЕСКОГО КРИЗИСА
До начала 90-х годов XX в. и возникновения острого кризиса в эко-
номике центральное качественное регулирование тепловой нагрузки в
большинстве случаев позволяло обеспечивать потребителей теплом тре-
буемых параметров и в необходимых количествах. В период экономиче-
ского кризиса осуществление центрального качественного регулирования
на теплоисточниках во многих городах практически прекратилось. Почти
все системы теплоснабжения страны стали работать со значительным не-
дотопом (недогревом сетевой воды в подающей магистрали ATi до норма-
тивных величин), вызванным систематическими неплатежами за тепловую
энергию, удорожанием топлива, отсутствием средств на модернизацию
оборудования систем теплоснабжения [39, 46, 97, 108-110].
Сотрудниками научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнерге-
тические системы и установки» Ульяновского государственного технического
университета в отопительные сезоны 1997-1999 гг. проведено обследование
системы теплоснабжения правобережной части г. Ульяновска, подключенной
к ТЭЦ-1 и ТЭЦ-3 [66, 117, 118, 120-122]. В ходе обследования системы теп-
лоснабжения сравнивались фактические температуры сетевой воды с темпе-
ратурами, которые должны быть по графику 150/70 °C для климатических
условий г. Ульяновска, что позволило определить степень нарушения графика
тепловых нагрузок. Все исследованные отопительные периоды теплоисточни-
ки работали со значительным недогревом сетевой воды до стандартного тем-
пературного графика. Величина недогрева увеличивалась с понижением тем-
пературы наружного воздуха и достигала 60-70 °C при расчетной температуре
наружного воздуха (рис. 3.1).
Качество теплоснабжения левобережной части г. Ульяновска также
находится на низком уровне. С 1996 г. температурный график левобереж-
ной системы теплоснабжения г. Ульяновска, подключенной к ТЭЦ-2, под-
вергался неоднократному изменению. Если до 1996 г. температурный гра-
фик имел параметры 130/70 °C, то в сезоне 1999-2000 гг. средняя темпера-
тура сетевой воды в подающей магистрали теплосети была Т\ = 63 °C, а в
обратной магистрали - т2 - 39 °C. В связи с этим до 30% элеваторных уз-
лов отглушены, а в остальных увеличены расчетные диаметры сопел, что
привело к нарушению гидравлического режима отопительных установок
зданий. При низких параметрах сетевой воды отбор воды на горячее водо-
снабжение производился только из подающей линии тепловой сети, что
66
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
привело к ухудшению циркуляции сетевой воды в отопительных системах
Рис. 3.1. Зависимость величины недотопа от температуры наружного
воздуха: 1- сезон 1998 1999 гг.; 2 - сезон 1997-1998 гг.
Работа системы теплоснабжения с недотопом привела к нарушению
условий комфортности у потребителей: температура внутренних огражде-
ний зданий при температуре наружного воздуха при /нв= -20 °C и ниже
была отрицательной [46].
Максимальная скорость коррозии происходит при температурах
воды, равных 60-85 °C [7, 40], а именно в таких пределах находится темпе-
ратура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети практически
весь отопительный период при работе теплоисточников с недотопом. Из
этого следует, что недотоп на теплоисточниках способствует снижению
надежности работы систем теплоснабжения также за счет увеличения кор-
розионных повреждений теплопроводов.
Подобная ситуация в системах теплоснабжения сложилась не
только в г. Ульяновске. Результаты обследования систем теплоснабжения
других городов, в частности, г. Иваново [39], г. Набережные Челны
[109, ПО] и г. Москвы [97], показывают, что системы теплоснабжения в
них работают со значительным недогревом сетевой воды до стандартных
температурных графиков. Практически прекращено центральное качест-
венное регулирование тепловой нагрузки систем теплоснабжения.
На рис. 3.2 действительный температурный график, по которому ра-
ботала система теплоснабжения г. Иваново в декабре 1998 г., сопоставлен с
графиком 150/70 °C со срезкой на 120 °C. График построен по данным [39].
Недотоп на теплоисточнике означает сознательное ухудшение ка-
чества теплоснабжения подключенных потребителей. Причем в большин-
стве случаев снижение качества теплоснабжения значительно превосходит
ожидаемое, а получаемая на теплоисточнике экономия топлива далека от
ожидаемого значения.
Например, при нормальном режиме теплоснабжения с температу-
рами й=125 °C и т2=62 °C, соответствующими температурному графику
67
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
работы теплосети при температуре наружного воздуха гн= -20 °C (для кли-
матических условий г. Ульяновска), принимается решение снизить темпе-
ратуру 7\ до 100 °C. Температура t„- -20 °C и ниже в г. Ульяновске стоит в
течение двух недель в году [93] и при принятом снижении казалось бы,
появляется возможность снизить на этот период на 40% нагрев сетевой во-
ды и соответственно расход топлива на подогрев сетевой воды.
Однако понижение температуры сетевой воды в подающей магистрали по-
степенно приводит к остыванию обратной сетевой воды. Понижение 7 при
уменьшенном расходе топлива на подогрев сетевой воды в свою очередь
приводит к дальнейшему снижению й и последующему, еще большему,
понижению температуры обратной сетевой воды. Величина снижения
71 и г2 определяется температурой наружного воздуха, длительностью ра-
боты системы с недотопом и рядом других факторов.
Рис. 3.2. Сравнение действительных температур сетевой воды в тепло-
сети г. Иваново за декабрь 1998 г. с температурным графиком 150/70 °C со
срезкой на 120 °C: 1,2- температуры сетевой воды в подающей и обратной ма-
гистралях теплосети по графику 150/70 Т1 со срезкой на 120 Т1; 3, 4- фактические
температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях тепловой сети
Действительное снижение температуры сетевой воды всегда значи-
тельно превышает первоначальное, поэтому ухудшение качества тепло-
снабжения получается гораздо более серьезным, чем в начале работы с не-
дотопом. Как правило, чтобы не допустить дальнейшего остывания воды в
системе на теплоисточнике приходится вновь увеличивать расход топлива
для поддержания 7 и Лт. Предположим, конечную температуру сетевой во-
ды удается относительно стабилизировать на уровне 7=100 °C и 7=45 °C,
следовательно, действительное снижение Л т и расхода топлива оказывается
в 3,15 раза меньше желаемых величин. Таким образом, в большинстве слу-
чаев недотоп не приводит к значительному реальному снижению расхода
топлива, сказываясь, тем не менее, крайне отрицательно на теплоснабжении
жилищно-коммунального сектора и промышленных предприятий.
68
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Одним из главных отрицательных последствий работы с недотопом
является гидравлическая разрегулировка систем теплоснабжения. Наруше-
ния теплового режима зданий и сооружений при недотопе вынуждают от-
дельных потребителей самовольно повышать расход сетевой воды на ото-
пление, например, увеличивать размер сопел элеваторов при присоединении
местных систем по зависимым схемам или, что наиболее распространено и
опасно, - включать местные системы отопления со сливом обратной сетевой
воды в канализацию для улучшения теплообмена в отопительных приборах.
Разрегулировка носит цепной характер: увеличение расхода сетевой воды у
одного из абонентов снижает располагаемые перепады напора у соседних
потребителей, которые также вынуждены прибегать к аналогичным мерам
увеличения расхода сетевой воды через свои отопительные установки.
Разрегулировке систем теплоснабжения способствует также изме-
нение режима горячего водоснабжения абонентов. При пониженной тем-
пературе сетевой воды для горячего водоснабжения используется вода
только из подающей магистрали (в нормальных условиях вода забирается
как из подающей, так и из обратной магистралей, а в расчетном режиме вся
нагрузка горячего водоснабжения покрывается обратной сетевой водой).
Отбор воды на горячее водоснабжение из подающей магистрали связан с
увеличением циркуляционного расхода сетевой воды и понижением эко-
номичности систем теплоснабжения.
Гидравлическая разрегулировка систем теплоснабжения вызывает
дальнейшее снижение качества теплоснабжения большинства абонентов,
неуправляемый рост расхода сетевой воды и расхода воды на подпитку
тепловых сетей.
Увеличение количества циркулирующей в системе воды приводит к
понижению экономичности теплоснабжения вследствие повышения удель-
ного расхода сетевой воды на отпущенную единицу теплоты и возрастания
затрат электроэнергии на транспорт теплоты.
Кроме того, очевидно, что с ростом расхода сетевой воды возрас-
тают затраты топлива на ее подогрев даже при сниженном значении Ат.
Так, для рассмотренного примера со снижением т, со 125 до °C рост
расхода сетевой воды из-за разрегулировки системы в течение двух недель
стояния низкой температуры наружного воздуха (7Н= -20 °C и ниже) может
составить 20-25% (в некоторых городах отмечается и более значительный
прирост). Легко рассчитать, что такое увеличение расхода циркулирующей
воды сводит к нулю «экономию» топлива за счет снижения т} в этот двух-
недельный период.
При приведении температуры воды в подающей магистрали в соот-
ветствие с температурным графиком работы теплосети, например, при повы-
шении температуры наружного воздуха повышенный расход воды сохраняет-
ся и вызывает перерасход теплоты у потребителей и завышение температуры
обратной сетевой воды, приводящее к перерасходу топлива из-за снижения
69
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
эффективности использования низкопотенциальных отопительных отборов
пара теплофикационных турбин ТЭЦ. Этот перерасход топлива сохраняется в
течение всей оставшейся части отопительного периода.
Трудности, обусловленные увеличением расхода сетевой воды и
разрегулировкой, можно наблюдать в системах теплоснабжения различных
городов, находящихся в настоящее время в относительно благополучном
экономическом положении [97, 110]. Так, системы теплоснабжения г. Са-
мары [ПО] после работы в течение нескольких лет с недотопом при устра-
нении дефицита топлива стали работать с колоссальным перерасходом те-
плоты и топлива.
Рост подпитки теплосети в разрегулированных системах приводит
к перегрузке водоподготовительных установок теплоисточников, невоз-
можности поддержания оптимальных режимов противонакипной и проти-
вокоррозионной обработки подпиточной воды, перерасходу топливно-
энергетических ресурсов.
Весьма показателен пример обследованной открытой системы теп-
лоснабжения г. Набережные Челны, находящейся в тяжелейшем состоянии
[109]. Расход подпиточной воды в системе за годы экономического кризиса
вырос в 2,5 раза. Ночная подпитка теплосети при минимальном расходе
воды на горячее водоснабжение, характеризующая потери сетевой воды в
системе, возросла с 300 т/ч в 1991 г. (значение, близкое к норме потерь во-
ды в тепловых сетях для этого города) до 3500 т/ч в 1998 г. Весь прирост
подпитки теплосети обусловлен не развитием города и соответствующим
увеличением горячего водоснабжения, а возрастанием потерь сетевой воды
в крайне разрегулированной городской системе теплоснабжения из-за
включения значительной части абонентов со сливом обратной воды
в канализацию. Резкий рост расхода подпиточной воды поставил
Набережно-Челнинскую ТЭЦ в тяжелое положение: обострились проблемы
со снабжением питьевой водой, в связи с перегрузкой водоподготовитель-
ной установки невозможно обеспечивать нормативное качество подпиточ-
ной воды. Потеря в теплосети более 60% приготавливаемой подпиточной
воды (3500 из 5500 т/ч) привела к перерасходу тепловой и электрической
энергии, топлива, химических реагентов.
В целом по году применение недотопа на теплоисточниках с после-
дующей разрегулировкой систем теплоснабжения дает не снижение, а суще-
ственный перерасход топлива. К сожалению, во многих городах технически и
экономически неоправданный режим работы систем теплоснабжения с за-
ниженным температурным графиком стал утверждаться теплоэлектроцен-
тралями и городскими властями в качестве нормативного. Например,
в г. Ульяновске в течение ряда последних лет согласовывается температур-
ный график теплоснабжения от городских ТЭЦ с максимальной температу-
рой воды в подающей магистрали 95 °C.
Длительная работа систем теплоснабжения с недотопом приводит к
постепенной деградации технического уровня теплоисточников, теплопро-
70
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
водов и абонентских установок, к понижению квалификации эксплуатаци-
онного персонала. Так, на ТЭЦ резко снижается экономичность выработки
электрической и тепловой энергии, понижается КПД оборудования, воз-
растают затраты на собственные нужды и удельные расходы топлива на
отпуск энергетических ресурсов.
На большинстве ТЭЦ наблюдается регресс в технологии подготов-
ки подпиточной воды для систем теплоснабжения. Требования к качеству
подпиточной воды непосредственно связаны с температурным режимом
теплосети. При длительной работе с пониженными значениями высоко-
эффективные технологии умягчения воды постепенно утрачиваются вслед-
ствие замены их более простыми методами противонакипной обработки,
отключенное оборудование становится неработоспособным из-за отсутст-
вия постоянного ухода за ним, персонал теряет профессиональные навыки.
На многих крупных ТЭЦ уровень технологии водоподготовки для
теплосети стал таким же, как на мелких отопительных котельных с проект-
ным температурным графиком 95/70 °C.
Поскольку при пониженной температуре сетевой воды применяют-
ся упрощенные технологии противонакипной обработки подпиточной во-
ды, подпитка тепловых сетей осуществляется водой с большим содержани-
ем солей жесткости, являющимися природными ингибиторами коррозии.
На некоторых ТЭЦ это порождает иллюзию достигнутого улучшения каче-
ства противокоррозионной обработки. Контроль за качеством противокор-
розионной обработки воды ослабляется, часть оборудования, например,
декарбонизаторы, выводится из схемы водоподготовительной установки.
Многолетняя работа тепловых сетей с пониженной температурой
воды в подающей магистрали вызывает постепенное снижение их надеж-
ности вследствие ухудшения компенсирующей способности теплопрово-
дов. В результате во многих городах страны после нескольких лет работы с
недотопом стало просто опасно возвращаться к нормальному температур-
ному режиму тепловых сетей даже в тех случаях, когда на теплоисточни-
ках имеется достаточное количество топлива. Например, в г. Набережные
Челны при зимнем максимуме температуры наружного воздуха по требо-
ванию муниципальных служб температуру Т] на ТЭЦ не повышают более
100 °C из-за опасности повреждения участков теплопроводов с низкой
компенсирующей способностью [109].
Серьезные осложнения в работе магистральных теплопроводов связа-
ны с изменением их гидравлического режима вследствие увеличения цирку-
ляционного расхода сетевой воды и большими ее утечками в абонентских
системах. Наиболее ощутимо это проявляется в изменении пьезометриче-
ского графика системы теплоснабжения, снижении располагаемых перепа-
дов давлений и ухудшении теплоснабжения удаленных потребителей.
При недостаточности полного напора у удаленных и высоко распо-
ложенных потребителей происходит завоздушивание верхних точек
местных систем. Этому явлению, как правило, не придают большого зна-
чения, однако попадание значительного количества кислорода в сетевую
71
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
воду при завоздушивании местных систем может практически обесценить
противокоррозионную обработку подпиточной воды на теплоисточниках и
понизить надежность работы систем теплоснабжения в целом.
В местных тепловых пунктах абонентов при пониженном темпера-
турном режиме открытых систем теплоснабжения в связи с использовани-
ем для горячего водоснабжения сетевой воды только из подающей магист-
рали теплосети исключаются из работы и приходят в негодность регулято-
ры температуры. При восстановлении стандартного температурного режи-
ма теплосети восстановление нормального режима горячего водоснабже-
ния становится вследствие этого практически невозможным.
Увеличение циркуляционного расхода сетевой воды приводит к по-
вышению давления в обратной магистрали сверхдопустимых значений
(свыше 6 кгс/см2для отопительных систем, присоединенных по зависимой
схеме). Это создает угрозу, а часто является одной из причин возникнове-
ния аварий, сопровождающихся массовыми повреждениями чугунных ра-
диаторов, которыми оборудовано большинство потребителей, со значи-
тельным материальным ущербом, прекращением теплоснабжения жилых
зданий, что усугубляет социальные последствия для населения.
При работе систем теплоснабжения без недотопа по расчетному
температурному графику в случае прекращения подачи тепла снижение
температуры внутреннего воздуха составляет 0,5 °C в час в каменных зда-
ниях нормальной строительной конструкции, и 0,15-0,20 °C в час при со-
кращении отпуска тепла на 25-30% [49].
В настоящее время теплоаккумулирующей способности зданий и
помещений недостаточно для предотвращения снижения температуры
внутреннего воздуха. В помещениях не соблюдаются условия комфортно-
сти: фактические параметры внутреннего воздуха значительно отличаются
от нормируемых СНиП и санитарными нормами, что вынуждает потреби-
телей самовольно вмешиваться в работу систем теплоснабжения, применяя
различные механизмы компенсации недотопа на теплоисточниках
[66, 109-112, 118-122].
Сотрудниками научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнер-
гетические системы и установки» в отопительные сезоны 1997-1999 гг. про-
ведено обследование работы электро-, газо- и теплоснабжающих предпри-
ятий г. Ульяновска. Проведенное обследование показало, что в отопитель-
ный период значительно возрастает потребление коммунально-бытовыми
потребителями природного газа и электроэнергии [66, 109-112, 118-122].
Увеличение потребления населением доступных энергоносителей явилось
прямым следствием недотопа на теплоисточниках. Масштаб этого явления
позволяет сделать вывод о возникновении неконтролируемых городскими
властями механизмов компенсации потребителями недотопа.
На рис. 3.3 представлены данные о потреблении электроэнергии в
Ульяновской области за 1992-1999 гг. [48].
72
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 3.3. Потребление электроэнергии основными потребителями
Ульяновской области (в процентах от отпуска): 1 - промышленность; 2 - насе-
ление; 3 — сельское хозяйство
Из графика (рис. 3.3) следует, что электропотребление населения
выросло за исследованный период почти в два раза. Увеличение потребле-
ния электроэнергии населением совпадает по времени с кризисом в топ-
ливно-энергетическом комплексе, что позволяет авторам [48] Сделать вы-
вод о росте потребления электроэнергии за счет использования электро-
обогрева помещений в зимнее время года.
Величину перерасхода электроэнергии также можно приблизитель-
но оценить по нагрузке городских электросетей г. Ульяновска. По данным
замеров период «недотопа» характеризуется перегрузкой электросетей,
которая достигает 30% [42].
На рис. 3.4 представлена зависимость потребления электроэнергии от
температуры наружного воздуха и величины недотопа за январь-апрель 1999 г.
Исследование режимов потребления электроэнергии было проведе-
но в жилых микрорайонах, подключенных к подстанции «Свияга» г. Улья-
новска. Выбор данных районов для исследования объясняется тем, что в
них практически отсутствует промышленная нагрузка и поэтому легко вы-
делить потребление электроэнергии на коммунально-бытовые нужды.
Очевидно, что потребление газа бытовыми потребителями в зимние
месяцы должно несколько увеличиваться, в частности, за счет снижения
температуры используемой в быту питьевой воды. Однако полученная за-
висимость (рис. 3.5) потребления газа от температуры наружного воздуха и
величины недогрева сетевой воды показывает, что возрастание потребле-
ния природного газа связано прежде всего с компенсацией им недотопа на
теплоисточниках.
73
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 3.4. Зависимость потребления коммунально-бытовыми потреби-
телями электроэнергии от температуры наружного воздуха за январь-апрель
1999 г.: 1 - аппроксимирующая прямая;^ - потребление электроэнергии
Анализируя график на рис. 3.5, можно сделать вывод о том, что по-
требление природного газа увеличивается по мере понижения наружной
температуры и увеличения недогрева сетевой воды по отношению к рас-
четному температурному графику. Из рис. 3.5 видно, что потребление при-
родного газа в сезон 1998-1999 гг. (линия 1) превышает расход природного
газа за сезон 1997-1998 гг. (линия 2) на 34% при ?нв=10 °C и на 55% при
tu в=-31 °C. Отклонение температуры сетевой воды в подающей магистрали
от расчетной в сезон 1998-1999 гг. также больше, чем в предыдущий сезон
(линия 1 на рис. 3.1).
Рис. 3.5. Зависимость потребления бытовыми потребителями г. Улья-
новска природного газа от температуры наружного воздуха: 1,2- аппрокси-
мирующие прямые; □ - отопительный сезон 1998-1999 гг.; А- отопительный се-
зон 1997-1998 гг.;
Приведенные выше примеры показывают глубину кризиса теплоснаб-
жения городов. В условиях катастрофического снижения технического уровня
74
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
систем теплоснабжения и систематического недотопа применение хорошо ос-
военного в 50-60-е гг. центрального качественного регулирования невозможно.
Значительная часть рассмотренных негативных последствий экс-
плуатации систем теплоснабжения с недотопом не является неизбежной.
Накопленный в научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетиче-
ские системы и установки» опыт проведения исследовательских, наладоч-
ных и внедренческих работ на теплоснабжающих предприятиях городов
страны убеждает, что существуют возможности минимизации потерь в ка-
честве и экономичности теплоснабжения.
Преодоление кризиса в теплоснабжении городов возможно при ук-
реплении государственной власти, восстановлении экономики, приведении
систем теплоснабжения в соответствие с потребностями и техническими
возможностями настоящего времени (§ 3.2).
Одним из направлений преодоления кризиса является совершенст-
вование способов регулирования нагрузки систем теплоснабжения (§ 3.3).
3.2, ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Для поиска путей повышения эффективности теплоснабжения и ре-
ального снижения затрат топлива весьма полезно обратиться к зарубежно-
му опыту экономии топливно-энергетических ресурсов в системах тепло-
снабжения. Наибольший интерес представляют меры, предпринятые зару-
бежными фирмами в период энергетического кризиса 70-х годов XX в.
Энергетический кризис был вызван нефтяным эмбарго, объявлен-
ным странами Ближнего Востока большинству стран Запада после арабо-
израильских войн. Организационные и технические меры, предпринятые
энергоснабжающими компаниями западных стран и работающими по зака-
зам этих компаний исследовательскими организациями, характеризовались
решительностью, прагматизмом и высокой эффективностью. Среди этих
мер, как правило, отсутствовали разработки отвлеченно-теоретического
плана, мало связанные с реальными проблемами энергетики. Предпочтение
отдавалось поиску конкретных технических и технологических решений,
дающих очевидный и значительный выигрыш в энергетической эффектив-
ности тепло- и электроснабжения.
В теплоснабжении весьма значимые результаты были достигнуты в
совершенствовании всех основных элементов систем теплоснабжения: тепло-
источников, теплопроводов, теплоиспользующих установок потребителей.
В ФРГ, Дании, Нидерландах произошло радикальное изменение
структуры теплогенерирующих мощностей. В полной мере был учтен по-
зитивный опыт теплофикации (централизованного теплоснабжения на базе
комбинированной выработки теплоты и электрической энергии на ТЭЦ) в
Советском Союзе. К началу 80-х годов в ФРГ эксплуатировались 135 ТЭЦ
[158] с теплофикационными турбоагрегатами большой единичной мощно-
сти. Так, в Мангейме в 1982 г. были введены в эксплуатацию турбоуста-
75
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
новки электрической мощностью 400 МВт с отопительными отборами пара
тепловой мощностью 465 МВт.
Необходимо отметить, что быстрое развитие систем централизо-
ванного теплоснабжения и ТЭЦ произошло в тех странах, где в теплоэнер-
гетику осуществлялись крупные государственные дотации и инвестиции.
Примером этому могут служить Дания, Швеция и ФРГ, где в основу госу-
дарственного финансирования были положены государственные програм-
мы развития систем централизованного теплоснабжения. Так, в 1977 г.
в ФРГ на развитие систем централизованного теплоснабжения были выде-
лены государственные дотации в размере 759 млн. марок, которыми обес-
печивалось покрытие до 35% начальных капиталовложений в системы цен-
трализованного теплоснабжения [13]. В Дании в течение последних деся-
тилетий проводится политика, содействующая развитию комбинированно-
го производства электрической энергии и теплоты. В настоящее время доля
электроэнергии, выработанной на базе теплового потребления, в энергоба-
лансе страны составляет 50% [16]. В Финляндии, где доля ТЭЦ в централи-
зованном теплоснабжении составляет 72%, а 32% потребностей в электро-
энергии удовлетворяется от ТЭЦ, топливо, используемое для производства
электроэнергии, не облагается налогом, что значительно стимулирует раз-
витие источников с комбинированной выработкой теплоты и электриче-
ской энергии [152].
Особенно важен для отечественного теплоснабжения учет опыта
энергосбережения таких зарубежных стран, в которых системы тепло-
снабжения потребляют большое количество теплоты. Например, в Дании
доля потребления теплоты системами централизованного теплоснабжения
составляет в настоящее время 60% [3].
Как в Западной Европе, так в США и Японии в 70-80 годы XX в.
построено значительное количество ТЭЦ с газотурбинными и парогазовы-
ми установками.
Однако, в отличие от отечественной теплоэнергетики, в странах За-
падной Европы и США термодинамические преимущества теплофикации
использовались не только при создании крупных ТЭЦ, но и при развитии
мелких теплоисточников. Большое распространение получили компактные
и относительно недорогие промышленные блок-ТЭЦ на базе дизелей и га-
зовых двигателей. Преимуществом блок-ТЭЦ является высокий коэффици-
ент использования топлива, что позволяет экономить 5-30% топлива по
сравнению с раздельной выработкой электрической и тепловой энергии и
снизить выбросы оксидов углерода в окружающую среду на 5-60% [159].
Например, в Германии к концу 1999 г. насчитывалось почти 5 тыс. блок-
ТЭЦ с двигателями внутреннего сгорания, общая мощность которых воз-
росла до 1900 МВт [152]. В настоящее время в России также накоплен дос-
таточный опыт применения блок-ТЭЦ, который показал их техническую и
экономическую эффективность [8, 41].
76
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Другим высокоэкономичным направлением развития мелких и
средних теплоисточников в странах, где велика доля электроэнергии в ба-
лансе теплоснабжения, стало широкое применение теплонасосных устано-
вок (Япония, США, Швеция, Норвегия, Канада). Утилизация теплоты низ-
кого потенциала промышленных или бытовых выбросов с помощью тепло-
вых насосов позволяет снизить затраты первичной энергии на производст-
во тепловой энергии и сократить загрязнение окружающей среды. За рубе-
жом широкое распространение получили тепловые насосы с электропри-
водом, паротурбинным приводом, приводом от дизелей и двигателей внут-
реннего сгорания (последние распространены в Германии). Число рабо-
тающих тепловых насосов в зарубежных странах составляет в настоящее
время 15 млн шт. Ежегодно производится более 1,5 млн шт. различных ти-
пов тепловых насосов, а объем продаж составляет более 10 млрд долларов
США [10]. По прогнозам Мировой энергетической комиссии к 2020 г. в
передовых странах до 75% нагрузки отопления и горячего водоснабжения
будет покрываться с помощью тепловых насосов [34, 61]. Например, в
Швеции введены в эксплуатацию более 100 тыс. теплонасосных установок
[154]. В США, где более 40 фирм заняты в сфере производства теплона-
сосных установок, ежегодный объем производства тепловых насосов типа
«вода-вода» в 1997 г. достиг 200 тыс. шт. [10]. В Австрии в настоящее вре-
мя работает 105 тыс. тепловых насосов, дающих ежегодную
экономию 116 тыс. т мазута [34].
Опыт эксплуатации теплонасосных установок в России показал, что
из-за большей продолжительности отопительного сезона по сравнению со
странами Западной Европы экономическая эффективность внедрения теп-
ловых насосов в России выше, чем в других странах, что делает примене-
ние теплонасосных установок в системах теплоснабжения более
привлекательным [34, 55, 85, 86, 135].
Существенный прогресс при энергосбережении в западных странах
был достигнут за счет совершенствования систем транспорта теплоты.
Ускоренное развитие теплофикации и централизованного теплоснабже-
ния обусловило строительство крупных и сверхкрупных, вплоть до региональ-
ных, систем транспорта теплоты в странах Западной Европы. Лидером в разви-
тии этих систем стала в 70-80-е годы Дания. Протяженность теплопроводов
городов Архуса и Копенгагена составила соответственно 100 и 157 км [ 160].
В отечественных системах теплоснабжения их укрупнение нередко
сопровождалось ростом потерь теплоносителя и теплоты, удорожанием
теплопроводов, понижением управляемости и надежности: реальный срок
службы тепловых сетей в 2-3 раза короче расчетного, а срок службы теп-
ловой изоляции не превышает 70% от реального срока службы теплопро-
водов [63]. Именно поэтому в нашей стране в последнее десятилетие среди
специалистов-теплоэнергетиков стало вырабатываться скептическое отно-
шение к крупным системам централизованного теплоснабжения и появил-
ся интерес к заведомо менее эффективным в термодинамическом отноше-
77
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
нии мелким автономным системам (крышным котельным и т.п.), главным
достоинством которых является отсутствие протяженных тепловых сетей.
В системах централизованного теплоснабжения Дании, Швеции,
Финляндии, а впоследствии и других европейских странах, укрупнение
систем транспорта теплоты, напротив, происходило одновременно с ради-
кальным повышением их надежности, снижением стоимости теплопрово-
дов и потерь в сетях.
Впечатляющие достижения в этой области связаны прежде всего с
разработкой и массовым применением бесканальной бескомпенсаторной
прокладки теплопроводов заводского изготовления со встроенными про-
водными системами обнаружения мест увлажнения теплоизоляции
[60, 153]. Наибольшее распространение получила конструкция теплопро-
водов с защитной трубой-оболочкой из высокоплотного полиэтилена и пе-
нополиуретановой теплоизоляцией. Пенополиуретан, имея коэффициент
теплопроводности равный Я = 0,04-0,06 Вт/(м-К), обладает очень хороши-
ми теплоизоляционными свойствами. Поэтому применение теплопроводов
с пенополиуретановой теплоизоляцией позволяет значительно снизить по-
тери тепла в окружающую среду [63]. Опыт эксплуатации таких теплопро-
водов показал, что проводные системы сигнализации имеют точность об-
наружения мест увлажнения 0,5-1 м.
Несмотря на наличие высокоэффективной тепло- и гидроизоляции,
системы обнаружения влаги и достаточно высокие транспортные расходы,
капитальные затраты на сооружение теплопроводов АВВ оказываются
примерно такими же, как и при строительстве обычной теплотрассы с ка-
нальной прокладкой. Экономия капитальных затрат достигается за счет
исключения каналов, компенсаторов, значительного количества тепловых
камер и, в ряде случаев, снижения толщины стальных труб. Так, замена
канальной прокладки бесканальной позволяет сэкономить до 30-40% капи-
таловложений при новом строительстве и реконструкции систем транспор-
та теплоты [63].
Затраты на эксплуатацию и ремонт теплопроводов рассматривае-
мой конструкции многократно ниже, чем на эксплуатацию традиционных
теплопроводов в каналах, благодаря существенному повышению надежно-
сти и уменьшению потерь теплоты и теплоносителя.
Так, при эксплуатации новых теплопроводов достигается принятая
в Дании предельная норма потерь сетевой воды до 1 м3 в сутки на жилой
район, эквивалентный 300 условным отдельным домам [151]. Подпитка
системы с такими утечками сетевой воды составила бы не более 10-20 т/ч в
расчете на средний российский областной центр. Фактическая же величина
потерь сетевой воды, например, в Ульяновске обычно превышает 1000 т/ч.
Отметим, что трубы в рассматриваемых конструкциях теплопрово-
дов изготавливаются из обычной углеродистой стали, поэтому обязатель-
ным условием их применения является обеспечение эффективной противо-
78
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
коррозионной и противонакипной обработки подпиточной и сетевой воды
в соответствии с европейскими стандартами.
В тепловых сетях произошло существенное снижение расходов
электроэнергии на транспорт теплоносителя. Так, в тепловых сетях
г. Хельсинки удельный расход электроэнергии на перекачку сетевой воды
за 1975-1985 гг. снижен на 41%. В первую очередь это достигнуто за счет
снижения температуры обратной сетевой воды и соответствующего сни-
жения расхода сетевой воды, а также благодаря применению регулируемо-
го привода сетевых насосов. В отечественных системах теплоснабжения в
настоящее время наоборот наблюдается рост расходов сетевой и подпи-
точной воды и энергозатрат на ее перекачку, обусловленный компенсацией
потребителями недотопа на теплоисточниках [109].
Значительная экономия энергоресурсов достигнута в теплоисполь-
зующих абонентских системах. В Финляндии за счет энергосберегающих
мероприятий удельное годовое теплопотребление зданий с 1973 по 1984 г.
снизилось с 71,8 до 48,2 кВт«ч/м3, т.е. на 33% [155]. Для сравнения: тепло-
потребление отечественных зданий в настоящее время составляет
80-130 кВТ’ч/м3 в год, т.е. в 1,5-2 раза выше [62, 72]. В Дании годовой рас-
ход энергоресурсов на нужды теплоснабжения за 1973-1983 гг. снизился
на 20%. Среднее удельное потребление тепловой энергии на отопление
1 м2 общей площади по данным исследований [72] составляет: для Мур-
манска - 2,1 ГДж в год; Финляндии и Швеции - 0,575; Дании - 0,651; Гер-
мании - 0,941. Данный показатель характеризует степень перерасхода теп-
ловой энергии и указывает на резервы энергосбережения в отечественных
системах теплоснабжения.
Среди энергосберегающих мероприятий, осуществленных в або-
нентских системах, необходимо выделить 100%-е оснащение теплопотреб-
ляющих установок приборами автоматического регулирования отпуска
теплоты на отопление и горячее водоснабжение и приборами учета расхода
теплоты и воды. Наибольший вклад в решение этой проблемы внесла фир-
ма «Danfoss», которой разработан и выпускается широкий спектр средств
регулирования и контроля для систем теплоснабжения: радиаторные тер-
мостаты для индивидуального регулирования температуры воздуха в по-
мещениях, регулирующие устройства для центральных и индивидуальных
тепловых пунктов, частотные преобразователи для бесступенчатого регу-
лирования скорости электродвигателей насосов и вентиляторов, тепло-
счетчики и расходомеры для точного измерения количества тепла и расхо-
да теплоносителя.
В тепловых пунктах потребителей снижению энергозатрат способ-
ствовало широкое применение эффективных и компактных пластинчатых
теплообменников, а также экономичных, бесшумных и долговечных
смесительных насосов.
В 1970-80-е гг. в Дании, ФРГ и других странах Западной Европы
наметилась тенденция к снижению температуры теплоносителя в подаю-
79
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
щей магистрали теплосети [13]. Понижение температуры теплоносителя
привело к необходимости увеличения расхода сетевой воды, но в то же вре-
мя позволило значительно снизить тепловые потери. Особенностью низко-
температурного теплоснабжения является то, что температура сетевой воды
поддерживается практически постоянной в течение всего отопительного пе-
риода. Низкотемпературное теплоснабжение стало возможным благодаря
полному оснащению отопительных приборов потребителей терморегулято-
рами. При пониженном температурном графике, практически постоянной
температуре сетевой воды и оборудовании отопительных приборов прибо-
рами автоматического регулирования возможно только количественное или
качественно-количественное регулирование тепловой нагрузки потребите-
лей. Перевод систем теплоснабжения на количественное и качественно-
количественное регулирование тепловой нагрузки является, как показывает
опыт зарубежных стран, эффективным энергосберегающим мероприятием.
Принятые в промышленно развитых странах Запада технические
меры по энергосбережению на теплоисточниках, в системах транспорта
теплоты и потребительских установках позволили радикально снизить за-
траты топливно-энергетических ресурсов на теплоснабжение населенных
пунктов и промышленных предприятий при одновременном повышении
уровня комфортности жилых, общественных и производственных зданий.
В большинстве отечественных систем теплоснабжения в настоящее
время, несмотря на дефицит топлива и энергоресурсов, наблюдаются про-
цессы, противоположные изменениям, происшедшим в период энергетиче-
ского кризиса в западных странах: снижается экономичность использова-
ния теплофикационного оборудования на ТЭЦ, растут потери тепловой и
электрической энергии в тепловых сетях, деградирует техническое состоя-
ние абонентских систем и резко ухудшается качество теплоснабжения
[110]. Связано это, прежде всего с тем, что энергетический кризис в нашей
стране является частью общего политического и экономического кризиса.
Для преодоления энергетического кризиса в отечественном тепло-
снабжении необходимо полностью использовать уже имеющиеся в отечест-
венных системах теплоснабжения преимущества: широкое распространение
термодинамически наиболее выгодной комбинированной выработки тепло-
вой и электрической энергии на ТЭЦ, высокую степень централизации теп-
лоснабжения (в странах Запада к этому стремились именно в целях энерго-
сбережения), центральное регулирование тепловой нагрузки. Сказанное не
исключает применения компактных и экономичных автономных источников
теплоснабжения, в том числе импортных. Однако применение автономных
теплоисточников должно быть обосновано технико-экономическими расче-
тами и при условии, что их применение не приведет к увеличению потреб-
ления топливно-энергетических ресурсов в регионе по сравнению с тепло-
фикационной выработкой теплоты. В данном случае актуальность приобре-
тает разработка методики обоснования сфер применения автономных и цен-
трализованных систем теплоснабжения. Перспективным направлением со-
80
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
вершенствования теплоисточников является применение газотурбинных и
парогазовых установок, позволяющее существенно повысить КПД ТЭЦ или
организовать комбинированную выработку электрической и тепловой энер-
гии в котельных путем превращения их в малые ТЭЦ при минимуме капи-
тальных затрат [1, 17]. Особое внимание следует уделить повышению эф-
фективности отечественного производства теплопроводов с использованием
теплоизоляционных материалов нового поколения с улучшенными тепло-
техническими свойствами и защитой от коррозии [36, 37, 72, 128]. При раз-
работке новых конструкций теплопроводов необходимо использовать про-
веренные в зарубежной практике технические решения и теплоизоляцион-
ные материалы [9, 38, 128]. Актуальными в настоящее время также являются
вопросы разработки и реализации технологических решений по снижению
расходов сетевой и подпиточной воды.
При разработке мероприятий по выходу из кризиса необходимо в
полной мере использовать богатый зарубежный опыт, показавший, что су-
щественного снижения расходов теплоносителя, тепловой и электрической
энергии можно достигнуть за счет строгого учета всех видов энергопо-
требления у потребителей, автоматизации теплопотребления, снижения
потерь тепла через наружные ограждения, снижения потерь тепла и элек-
троэнергии в тепловых сетях, высокой степени централизации теплоснаб-
жения, комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.
Во многих случаях целесообразна закупка импортного насосного и
теплообменного оборудования, а также оборудования для автоматизации и
контроля теплопотребления, например, компактных тепловых пунктов.
В возможно короткие сроки необходимо развитие собственного производ-
ства такого оборудования.
Анализ зарубежного опыта энергосбережения и современного со-
стояния теплоснабжения в России показывает, что для отечественных сис-
тем теплоснабжения целесообразна разработка и реализация комплекса
технических и технологических решений, позволяющих привести эксплуа-
тацию систем теплоснабжения в соответствие с современными требова-
ниями. Кризисные экономические условия делают эту работу еще более
актуальной и безотлагательной.
3.3. КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ В ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СИСТЕМАХ
ТЕПЛОС НАБЖЕНИЯ
Действующие системы теплоснабжения спроектированы и по-
строены несколько десятилетий назад. За прошедшее с тех пор время мно-
гие заложенные в основу проектов теплоисточников, систем транспорта
теплоты и теплоиспользующих систем концептуальные технические и тех-
нологические решения устарели. В настоящее время назрела настоятельная
необходимость пересмотра или существенной корректировки этих реше-
81
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ний. Эта необходимость обусловлена как кардинально изменившимися
экономическими условиями, так и опытом зарубежных стран, показавшим
огромные возможности совершенствования систем теплоснабжения (§ 3.2).
Так, в настоящее время даже после преодоления экономического кри-
зиса в стране едва ли будет возможен возврат к ранее успешно применяв-
шимся методам регулирования нагрузки тепловых электростанций и систем
теплоснабжения. Непосредственное копирование зарубежных технических
решений на отечественных теплоэнергетических предприятиях, как правило,
невозможно в связи со значительными различиями в составе, типоразмерах
и условиях эксплуатации отечественного и зарубежного оборудования.
В настоящее время в отечественных системах теплоснабжения наи-
более распространено центральное качественное регулирование тепловой
нагрузки на теплоисточниках, которое предусматривает изменение темпера-
туры теплоносителя при постоянном его расходе в зависимости от темпера-
туры наружного воздуха. Такое регулирование осуществляется на ТЭЦ, в
тепловую схему которых сетевые подогреватели и пиковые водогрейные
котлы включены последовательно (рис. 1.4). Недостатками схем с последо-
вательным включением являются пониженная надежность работы водогрей-
ных котлов и большие затраты на противонакипную обработку подпиточной
воды. При нагреве воды во включенных последовательно сетевых подогре-
вателях и водогрейном котле по стандартному температурному графику
центрального качественного регулирования с параметрами 150/70 °C тепло-
передающие поверхности котла подвергаются интенсивному накипеобразо-
ванию и, как следствие, пережогу этих поверхностей. Для повышения на-
дежности работы водогрейных котлов необходимо применение дорогостоя-
щих методов подготовки подпиточной воды, что не всегда оправдано по эко-
номическим, а также по экологическим причинам (из-за необходимости ути-
лизации сточных вод). На некоторых тепловых электрических станциях для
предотвращения накипеобразования ограничивают температуру воды после
котлов до 110-120 °C, что влияет на качество работы систем теплоснабже-
ния, т.к. недоиспользуется тепловая мощность водогрейных котлов из-за
снижения температурного перепада на входе и на выходе котлов. Снижение
тепловой мощности водогрейных котлов приводит к снижению экономично-
сти станции и невозможности осуществления качественного регулирования
нагрузки системы теплоснабжения повышением температуры сетевой воды
на выходе из водогрейного котла.
В § 2.2 показаны трудности реализации центрального качественно-
го регулирования в условиях стабильной экономики. В период экономиче-
ского кризиса центральное качественное регулирования стало практически
невозможным (§ 3.1).
Методы центрального регулирования были разработаны с учетом
технических и технологических возможностей первой половины прошлого
века, которые претерпели значительные изменения. При корректировке
принципов регулирования тепловой нагрузки возможно частичное исполь-
82
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
зование зарубежного опыта [117] по применению других методов регули-
рования, в частности, количественного регулирования.
Анализ перспектив развития отечественных систем централизован-
ного теплоснабжения показывает, что в дальнейшем в них получат все
большее распространение методы количественного и качественно-
количественного регулирования тепловой нагрузки. Один из наиболее зна-
чимых факторов, приводящих к переходу на количественное регулирова-
ние нагрузки систем теплоснабжения, обусловлен тем, что системы водя-
ного отопления дают наилучшие режимные показатели при переменном
расходе воды через них, который возможен при количественном и качест-
венно-количественном регулировании тепловой нагрузки [18, 19].
Мощность насоса изменяется, как это следует из уравнения (2.59),
пропорционально третьей степени уменьшения расхода воды, что приво-
дит к значительной экономии электроэнергии при переменном расходе во-
ды в тепловой сети. Нетрудно показать, что при количественном и качест-
венно-количественном регулировании тепловой нагрузки расход электро-
энергии на транспорт теплоносителя будет меньше, чем при качественном
способе. В [18] рекомендуется принимать следующие ступени качествен-
но-количественного регулирования в процентах от расчетного расхода се-
тевой воды: 100% при -15 °C < ?н < -31 °C, 80% при -5 °C < t„ < -15 °C,
60% при -5 °C < ?н < 10 °C (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Ступенчатый температурный график качественно-коли-
чественного регулирования
Преимущество такого ступенчатого регулирования заключается в
том, что большую часть отопительного периода система теплоснабжения
работает с меньшим расходом теплоносителя. Например, для г. Ульяновска
продолжительность стояния в отопительном периоде температур наружно-
го воздуха tH = -5 ч- +8 °C составляет 3390 часов или 66% от общей про-
должительности отопительного сезона. Таким образом, время работы сис-
83
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
темы теплоснабжения с максимальным расчетным расходом сетевой воды
будет ограничено продолжительностью пикового периода, которая, как
правило, невелика. Расход электроэнергии сетевыми насосами пропорцио-
нален третьей степени изменения расхода воды (см. уравнение 2.59), по-
этому расходуемая сетевыми насосами мощность при уменьшении расхода
воды в тепловых сетях до 80% падает до 51%, а при уменьшении расхода
воды до 60% расходуемая мощность падает до 22%. Годовой расход элек-
троэнергии снижается до 38%, т.е. уменьшается против обычно принимае-
мого в 3 раза [18].
Температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети
при количественном регулировании тепловой нагрузки поддерживается
постоянной в течение всего отопительного периода. Поддержание посто-
янной высокой температуры в подающей магистрали приводит к значи-
тельному снижению скорости наружной коррозии стальных трубопроводов
тепловой сети, которая является в системах с качественным регулировани-
ем основной причиной аварий в тепловых сетях (до 80%).
Снижение скорости коррозии объясняется поддержанием в сухом состоя-
нии зоны контакта изоляции с трубопроводом [6, 7, 103]. Максимальная
скорость коррозии, как показали эксперименты [6, 7, 14] на моделях труб,
имеет место при температуре воды 60-70 °C (рис. 3.7).
а
Рис. 3.7. Зависимость относительной скорости коррозии трубы
от температуры на ее поверхности во влажной среде
Согласно данным [7, 14], при температуре 100-110 °C коррозия
практически отсутствует. Таким образом, можно сделать вывод о том, что
при количественном и качественно-количественном регулировании темпе-
ратуру сетевой воды в подающей магистрали целесообразно поддерживать
выше 100 °C. В летний период также следует поддерживать температуру
воды в подающей магистрали тепловой сети на уровне 100 °C [7].
Применение количественного регулирования в зарубежных систе-
мах теплоснабжения в значительной мере обусловлено практически сто-
процентным оснащением теплопотребляющих установок приборами мест-
84
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ного и индивидуального количественного регулирования тепловой нагруз-
ки [117, 123]. По нашему мнению, эта перспектива неизбежна и для отече-
ственных систем теплоснабжения. Более того, автоматизация теплопотреб-
ляющих установок является одним из необходимых условий преодоления
кризиса в теплоснабжении городов. Об этом свидетельствует, в частности,
успешное распространение индивидуальных регуляторов отопления фир-
мы «Danfoss» [5, 50]. Например, в г. Кемерово в результате установки ин-
дивидуальных термостатов в квартирах тепловое потребление здания сни-
зилось на 25% [133]. В г. Иваново установка радиаторных термостатов,
электронных регуляторов с почасовой компенсацией фирмы «Danfoss»,
насосов «Grundfoss» (Германия) при реконструкции системы теплоснабже-
ния 58-квартирного дома позволила снизить потребление и соответственно
оплату за потребленную тепловую энергию на 14% [5].
В табл. 3.1 представлены результаты обследования системы ото-
пления 14-этажного здания [50]. На подводках к отопительным приборам
были установлены термостаты «Danfoss». Регулирование температуры во-
ды осуществлялось в автоматизированном узле управления, укомплекто-
ванным насосом фирмы «Grundfoss» и регуляторами «Danfoss».
Таблица 3.1. Результаты обследования системы отопления здания,
оборудованного автоматизированным узлом управления
Температура наружного воздуха, °C Продолжитель- ность работы, час Отношение фактиче- ского расхода сетевой воды к расчетному Отношение фактического расхода тепловой энергии к расчетному
+4,5 454 0,5 0,76
+0,8 1720 0,86 0,76
-3,7 312 1,03 0,8
-9,5 699 1,19 0,89
-10,3 741 1,17 0,91
-10,5 535 U 1,17 0,91
Среднее 0,97 0,846
Из табл. 3.1 следует, что большую часть исследуемого периода фак-
тический расход сетевой воды был меньше расчетного. При низких темпера-
турах наружного воздуха максимальное превышение расчетного расхода
составляло 19%, но в среднем за испытательный период фактический расход
сетевой воды был меньше расчетного. Потребление тепловой энергии в те-
чение всего периода испытаний было меньше расчетного и средняя величи-
на фактического расхода тепловой энергии на 15% меньше расчетного.
Фирма «Danfoss» представляет потребителям широкий спектр вы-
сокоточных приборов регулирования и управления. Приборы просто мон-
тируются, не имеют подвижных частей, поэтому имеют большой межре-
монтный период, что очень важно для индивидуальных потребителей, на-
ходящихся в небольших населенных пунктах, где трудно организовать по-
стоянное квалифицированное обслуживание приборов.
85
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Результаты испытаний и расчетов [5, 50] показывают экономиче-
скую целесообразность энергосбережения путем индивидуального автома-
тического регулирования отопительных приборов и оборудования або-
нентских вводов автоматическими узлами управления. Срок окупаемости
капитальных затрат, включающих затраты на закупку оборудования, со-
ставляет 2-3 года. Небольшой срок окупаемости является положительным
фактором стимулирования установки автоматических узлов управления
индивидуальными потребителями.
Оснащение большинства абонентов регуляторами отопления при-
ведет к естественному изменению расхода сетевой воды в соответствии с
изменением температуры наружного воздуха, т.е. к количественному регу-
лированию тепловой нагрузки. Такое явление наблюдалось в 1980-е годы в
ряде районов г. Москвы при оснащении абонентов отечественными прибо-
рами местного регулирования отопительной нагрузки.
Полная автоматизация абонентских установок делает их опреде-
ляющим звеном систем теплоснабжения, от которого зависят режимы ра-
боты теплоисточников и тепловых сетей, качество и энергетическая эф-
фективность теплоснабжения.
Изменение расхода сетевой воды в абонентских системах должно
сопровождаться адекватным изменением расхода сетевой воды на теплоис-
точниках, обеспечивающим сохранение расчетного гидравлического режима
системы теплоснабжения. В наиболее экономичном режиме такое изменение
осуществляется при использовании сетевых насосов с электродвигателями,
оснащенными частотным регулированием числа оборотов (§ 4.5).
В табл. 3.2 приведено сравнение достоинств и недостатков различ-
ных способов регулирования тепловой нагрузки.
Проведенный анализ позволяет сформулировать основные положе-
ния концепции развития способов регулирования тепловой нагрузки [116]:
1. Низкотемпературное теплоснабжение при преимущественном
количественном и качественно-количественном регулировании тепловой
нагрузки систем теплоснабжения.
2. Совершенствование технологий обеспечения базовой и пиковой
нагрузок систем теплоснабжения.
3. Совершенствование схем ТЭЦ применительно к новым техноло-
гиям регулирования и обеспечения базовой и пиковой тепловых нагрузок
систем теплоснабжения.
4. Полное оснащение теплопотребляющих установок потребителей
приборами автоматического регулирования, гидравлической защиты и
коммерческого учета.
86
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Таблица 3.2. Сравнительный анализ преимуществ и недостатков различных
способов регулирования тепловой нагрузки
, Способ регулирования тепловой нагрузки
Качественный Количественный и качественно- количественный
1 2
Преимущество
1. Стабильный гидравлический режим
тепловых сетей.
Недостатки
1. Низкая надежность источников
пиковой тепловой мощности.
2. Необходимость применения дорогостоя-
щих методов обработки подпиточной воды
теплосети при высоких температурах тепло-
носителя.
3. Повышенный температурный график
для компенсации отбора воды на горячее
водоснабжение и связанное с этим сниже-
ние выработки электроэнергии на тепло-
вом потреблении.
4. Большое транспортное запаздывание
(тепловая инерционность) регулирования
тепловой нагрузки системы теплоснабже-
ния.
5. Высокая интенсивность коррозии
трубопроводов из-за работы системы теп-
лоснабжения большую часть отопительно-
го периода с температурами теплоносите-
ля 60-85 °C.
6. Колебания температуры внутреннего
воздуха, обусловленные влиянием нагруз-
ки горячего водоснабжения на работу сис-
тем отопления и различным соотношением
нагрузок горячего водоснабжения и ото-
пления у абонентов.
7. Снижение качества теплоснабжения
при регулировании температуры теплоно-
сителя по средней за несколько часов тем-
пературе наружного воздуха, что приводит
к колебаниям температуры внутреннего
воздуха.
8. При переменной температуре сетевой
воды существенно осложняется эксплуа-
Преимущества
1. Увеличение выработки электроэнергии
на тепловом потреблении за счет пониже-
ния температуры обратной сетевой воды.
2. Возможность применения недорогих
методов обработки подпиточной воды
теплосети при р < 110 °C.
3. Работа системы теплоснабжения
большую часть отопительного периода с
пониженными расходами сетевой воды и
значительной экономией электроэнергии
на транспорт теплоносителя.
4. Меньшая инерционность регулирования
тепловой нагрузки, так как система тепло-
снабжения более быстро реагирует на изме-
нение давления, чем на изменение темпера-
туры сетевой воды.
5. Постоянная температура теплоносителя
в подающей магистрали теплосети, спо-
собствующая снижению коррозионных
повреждений трубопроводов теплосети.
6. Возможность дополнительной эконо-
мии электроэнергии на привод циркуля-
ционных насосов за счет увеличения есте-
ственного циркуляционного давления.
7. Возможность применения при т, < 110 °C
в местных системах и квартальных сетях дол-
говечных трубопроводов из неметаллических
материалов.
8. Поддержание температуры сетевой
воды постоянной, что благоприятно ска-
зывается на работе компенсаторов.
9. Отсутствие необходимости в смеси-
тельных устройствах абонентских вводов.
Недостаток
1. Переменный гидравлический режим
работы тепловых сетей.
тация компенсаторов.
87
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
3.4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
КОЛИЧЕСТВЕННОГО И КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
Перевод систем теплоснабжения на новые технологии регулирова-
ния сопровождается изменением их основных режимных параметров: расхо-
да и температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях тепло-
сети. Изменение основных режимных параметров непосредственно связано с
изменением капитальных затрат в системы теплоснабжения, комбинирован-
ной выработки электроэнергии, расхода топлива, затрат на транспорт тепло-
носителя и величины тепловых потерь. Оценка величин этих изменений по-
зволяет сделать вывод об экономической целесообразности перевода систем
теплоснабжения на новые технологии регулирования.
Перевод системы теплоснабжения на пониженный температурный
график необходимо сопровождать мероприятиями по наладке гидравличе-
ского режима работы системы теплоснабжения.
Проанализируем порядок увеличения расхода сетевой воды в сис-
теме теплоснабжения при переводе ее на количественное регулирование
тепловой нагрузки и пониженный температурный график с параметрами
110/70 °C. Из совместного решения уравнений теплового баланса для теп-
ловой нагрузки системы теплоснабжения при количественном и качест-
венном регулировании следует, что отношение эквивалентов расходов се-
тевой воды обратно пропорционально соответствующей разности темпера-
тур при этих способах регулирования
wK№l _ (ТГ - ), (3.1)
wKay (ТГ )
где WKO„ WKa4 - эквиваленты расхода сетевой воды соответственно при коли-
чественном и качественном регулировании тепловой нагрузки;
7“'', т ~ температуры сетевой воды соответственно в подающей и об-
ратной магистралях теплосети при качественном регулировании тепловой
нагрузки; г™’, т ~ температуры сетевой воды соответственно в подаю-
щей и обратной магистралях тепловой сети при переменном расходе воды в
теплосети.
Результаты расчета по формуле (3.1) представлены в табл. 3.3, из
которой видно, что при количественном регулировании и расчетной тем-
пературе наружного воздуха для проектирования отопления расход сетевой
воды в теплосети увеличивается в 2 раза по сравнению с качественным ре-
гулированием. С повышением температуры наружного воздуха расход се-
тевой воды уменьшается, что соответствует принципу количественного
регулирования, и при температуре наружного воздуха -18 °C становится
равным расходу сетевой воды при качественном регулировании. Продол-
жительность работы теплосетей с повышенным расходом сетевой воды при
низких температурах наружного воздуха невелика. Например, для клима-
88
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
тических условий г. Ульяновска период с температурами наружного воз-
духа ниже -18 °C составляет примерно 510 часов или 10% от общей про-
должительности отопительного периода (5110 часов).
Положительным моментом при переводе систем теплоснабжения
на новые графики регулирования является экономия электроэнергии на
транспорт теплоносителя, т.к. большую часть отопительного периода сис-
тема теплоснабжения работает с пониженным расходом сетевой воды. При
регулировании расхода сетевой воды изменением частоты вращения насоса
объемный расход, напор и требуемая мощность насоса связаны следующей
зависимостью с частотой вращения [77, 78]:
= Il = (HZ = з PZZ (3.2)
«2 ^2 №2 УЛ'г’
где V;, Н], N] - подача, напор и мощность при частоте вращения пр V2, Н2,
N2 - те же параметры при частоте вращения п2.
Предположим, что V; в уравнении (3.2) - расход сетевой воды при
количественном регулировании, a V2 - расход при качественном регулиро-
вании, тогда V,/V2 - WKO/WKm = iHj / , где NKai, NKa4 - соответст-
V кол кич
венно мощности насосов при количественном и качественном регулирова-
нии тепловой нагрузки.
Таким образом, отношение мощности насоса при количественном и
качественном регулировании будет изменяться пропорционально отноше-
нию расходов в третьей степени (табл. 3.3).
На рис. 3.8 представлена зависимость отношения мощностей, по-
требляемых сетевыми насосами при количественном и качественном регу-
лировании от температуры наружного воздуха.
Из графика на рис. 3.8 и табл. 3.3 можно сделать вывод о том, что
большую часть отопительного периода расход электроэнергии на привод
насосов при количественном регулировании меньше расхода электроэнер-
гии при качественном регулировании, т.е. отношение NKOJ/NKa4< 1. При тем-
пературе 8 °C потребляемая насосами мощность снижается в 34 раза по
сравнению с качественным регулированием.
Таблица 3.3. Сравнительная характеристика расходов сетевой воды при
количественном и качественном регулировании тепловой нагрузки*
С Т™4 кач Т 2 Т Г W.7 Т 2 wKO_/wKa4 NKa!/NKa4 число часов работы
-31 150 70 НО 70 2 8 -
-30 148 69 но 69 1,89 6,79 12
-25 136 66 110 61 1,45 3 82
-20 124 62 но 54 1,11 1,4 236
-15 113 58 но 46 0,87 0,64 500
-10 101 53 но 39 0,68 0,3 760
-5 88 49 110 30 0,49 0,1 860
0 76 45 110 22 0,35 0,04 1240
8 70 42 110 20 0,31 0,03 1450
* - расчет выполнен для климатических условий г. Ульяновска
89
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Повышение расчетного расхода сетевой воды в теплосети при ко-
личественном регулировании может привести к необходимости увеличе-
ния диаметров трубопроводов для поддержания удельных потерь давления
на трение равными потерям при качественном регулировании. Расчеты по-
казывают, что при увеличении расчетного расхода сетевой воды в 2 раза
диаметры трубопроводов должны быть увеличены на 30%.
Рис. 3.8. Зависимость отношения мощностей, потребляемых насосами,
при количественном и качественном регулировании от температуры наруж-
ного воздуха
Удельные потери давления на трение при качественном и количе-
ственном регулировании описываются следующими уравнениями [77, 78]
_ 0,0894 r°'25Gt , (3.3)
Р&кач
_ 0,0894 r°-25Gl (3 4)
pd525
где Gm,„ GKai - расход теплоносителя соответственно при качественном и количе-
ственном регулировании тепловой нагрузки; к - эквивалентная шероховатость.
Совместное решение уравнений (3.3) и (3.4) для определения удель-
ных потерь давления на трение при количественном и - качественно-
количественном регулировании позволяет получить следующее отношение:
где ,dKm,GK0Jl - удельные потери давления на трение, диаметр трубо-
проводов, расход теплоносителя при количественном регулировании;
^aWra4,Gra4~ т° же при качественном регулировании.
Результаты расчета по формуле (3.5) представлены на рис. 3.9.
Путем решения уравнения (3.5) определяем, во сколько раз должны
быть увеличены диаметры трубопроводов при количественном регулиро-
вании для поддержания удельных потерь давления на трение равными по-
терям при качественном регулировании, т.е. / R™4 = 1.
90
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 3.9. Относительное изменение удельных потерь давления на трение:
7 — 1,0, 2 dKor/dKatl — 7,2, 3 — d-Koj/d-кач — Р4
d кол _ , 25 1,6 кол 2 . (3.6)
1 д I
U кач V кач
Из решения уравнения (3.6) с использованием данных табл. 3.3 сле-
дует, что при увеличении расчетного расхода сетевой воды при количест-
венном регулировании в 2 раза диаметры трубопроводов должны быть
увеличены на 30%.
При сохранении диаметров трубопроводов удельные потери давле-
ния на трение увеличатся при максимальной нагрузке в 3-4 раза
(рис. 3.9). Необходимо отметить непродолжительность периода работы
теплосетей с повышенным расходом сетевой воды (табл. 3.3). При макси-
мальном снижении расхода сетевой воды при количественном регулирова-
нии по сравнению с качественным регулированием удельные потери дав-
ления на трение снижаются примерно в 8-9 раз.
Увеличения диаметров трубопроводов можно избежать в следую-
щих случаях: при непротяженных тепловых сетях, при установке сетевых
насосов с запасом по мощности, при повышении надежности конструкции
трубопроводов. В этих случаях увеличение потерь давления на трение при
повышенных расходах сетевой воды будет компенсировано снижением
потерь давления на трение в большую часть отопительного периода.
Значительную долю затрат в водяных тепловых сетях занимают за-
траты на транспорт теплоносителя, основной частью которых является
стоимость электроэнергии, расходуемой сетевыми насосами. Годовой рас-
ход электроэнергии 3™^ , кВт-ч, при качественном регулировании тепло-
вой нагрузки определяется по формуле [77, 78]:
Q к», _ VKa; А РП -3 (3.7)
пну
где VKm - подача насоса, м3/с; До=.у V2 - перепад давлений, развиваемый насо-
сами, Па; s - сопротивление сети, Па-с2/м6 (см. уравнение 2.19); п - число ча-
91
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
сов работы насосов в году; 7]ну - КПД насосной установки (произведение КПД
насоса Т]ц на КПД электродвигателя т/Д, для средних условий Т]Ну=0,6+0,7.
При совместном решении уравнений (2.19) и (3.7) получаем выражение:
э= 0.0894 к^ д + 1,)рпУ^ _з (3.8)
^5.25
кач I н.у
где к, = 0,0005 - эквивалентная шероховатость, м; dKm - диаметр трубопро-
вода при качественном регулировании, м; р - плотность воды, кг/м3 (в
среднем р-915 кг/м3).
Аналогично определяем годовой расход электроэнергии при коли-
чественном и качественно-количественном регулировании тепловой на-
грузки [35, 77, 78]:
« - +v>; +.,.+v,\)io (3.9)
dKO_; //,....
где И/, п2, ..., пп - число работы системы теплоснабжения при расходах во-
ды Vi, V2, ..., Vn, м3/с; <1КОД - диаметр трубопровода при количественном и
качественно-количественном регулировании, м.
Основное изменение расходов сетевой воды в системе теплоснаб-
жения происходит в течение отопительного сезона, поэтому экономию
электроэнергии при расчетах отнесем к продолжительности отопительного
периода, т.е. « = 5110 часов (климатические условия г. Ульяновска).
Составим отношение расходов электроэнергии при переменном и
постоянном расходе воды в теплосети с учетом того, что при максималь-
ном увеличении расчетного расхода сетевой воды в 2 раза диаметры тру-
бопроводов теплосети должны быть увеличены в 1,0-1,3 раза.
Э =
Э
КО!
э
кач
5,25 L 3
ko:i kcv
V;n.: V'n ,
V п V п
кач кач
(3.10)
Из уравнения (3.10) следует, что относительный годовой расход элек-
троэнергии на транспорт теплоносителя зависит от отношения расходов сете-
вой воды при различных способах регулирования, продолжительности работы
системы теплоснабжения с переменными расходами сетевой воды. Для реше-
ния уравнения (3.10) использовались данные табл. 3.3. Отношение диаметров
является величиной постоянной и принимается равным 1,0-1,3. Решение урав-
нения (3.10) позволяет установить, что при неизменных диаметрах годовой
расход электроэнергии при количественном регулировании в 4 раза меньше
потребления электроэнергии при качественном регулировании. С увеличени-
ем диаметров в 1,3 раза суммарное потребление электроэнергии за отопитель-
ный период уменьшается более чем в 10 раз. Такое снижение затрат электро-
энергии обусловлено резким падением гидравлического сопротивления тру-
бопроводов за счет увеличения их диаметра при неизменном минимальном
расходе теплоносителя в период большей части года. Таким образом, при пе-
ременном расходе сетевой воды за счет снижения потребления электроэнер-
92
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
гии, существенно снижается расход топлива на выработку такого же количе-
ства электроэнергии на ТЭЦ.
Для приближенной оценки тепловых потерь трубопроводами сети,
ГДж/год или Гкал/год, используем уравнение [77, 78]:
Qr n = Ят.СМус ' С3'11)
где q-j-.c - ежегодные тепловые потери, отнесенные к 1 м2 условной матери-
альной характеристики тепловой сети, ГДж/(м2-год) или Гкал/(м2-год),
qTC = лк(1ср -t0 )( l + jU)m- IO6, (3-12)
где к - коэффициент теплопередачи теплопровода с учетом тепловой изо-
ляции, канала и грунта, отнесенный к условной площади наружной по-
верхности изоляции трубопровода, Вт/(м2-К) или ккал/(м2-ч-°С); тср - сред-
няя температура теплоносителя, °C; т -длительность работы тепловой се-
ти, с/год или ч/год; р - коэффициент местных потерь; Мус - М+0,15X1 -
условная материальная характеристика тепловой сети, рассчитанная по
наружной поверхности изоляции, м2; М - материальная характеристика
тепловой сети, отнесенная к площади поверхности трубопроводов, м~:
XI - суммарная длина трубопровода, м; t0 - среднегодовая температура ок-
ружающей среды, °C.
Под материальной характеристикой тепловой сети подразумевается
сумма произведений диаметров трубопроводов на их длину:
м=т-1. (3.13)
Для предварительных расчетов можно принимать [77, 78]
к = 0.8+1,2 Вт/(м2К) = 0,7+1,0ккал/(м2.ч-°С).
Среднегодовая температура теплоносителя определяется из выражения [77,78]
_ Т/т/ + Т2т2 + ... + Тптп (2)
ту + m2 4- ... 4- тп
где Т), Т2, ..., тп- температура теплоносителя, °C; mh т2, .... тп - длитель-
ность работы теплопровода при указанных температурах теплоносителя.
Для тепловых сетей, в которых теплоносителем является вода,
среднегодовая температура теплоносителя определяется как полусумма
среднегодовых температур в подающей и обратной магистралях [77, 78].
При температурном графике 150/70 °C и продолжительности отопительно-
го периода 5110 ч/год среднегодовые температуры составят: 87,4 °C - в
подающей магистрали и 48,7 °C - в обратной магистрали. При температур-
ном графике 110/70 °C и такой же продолжительности работы тепловой
сети среднегодовые температуры составят: 110 °C - в подающей магистра-
ли и 30 °C - в обратной магистрали. Таким образом, среднегодовая темпе-
ратура теплоносителя тср при температурном графике 150/70 °C будет рав-
на 68,05 °C, а при температурном графике 110/70 °C - 70 °C.
93
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Для надземных теплопроводов на открытом воздухе t0 принимается
равной среднегодовой наружной температуре: для климатических условий
г. Ульяновска t0 = +3,2 °C.
Для подземных теплопроводов t0 принимается равной среднегодо-
вой температуре грунта на глубине оси теплопровода [77, 78J.
При количественном (качественно-количественном) и качествен-
ном регулировании принимаем одинаковыми протяженность теплотрассы,
количество часов работы теплосети в году, коэффициент теплопередачи
теплопровода с учетом тепловой изоляции, сумму коэффициентов местных
сопротивлений. Решая совместно уравнения (3.11)-(3.14), составим отно-
шение тепловых потерь при переменном (количественное и качественно-
количественное регулирование) и постоянном расходе сетевой воды в теп-
ловой сети (качественное регулирование):
-= (г- - (d- + 0,15 ) , (3.15)
(^7 - %) (^7 + 0,15 )
где г™'', кол - средние температуры теплоносителя соответственно при
качественном регулировании и при переменном расходе воды в сети, °C;
dкач, я - средние диаметры трубопроводов при качественном регули-
w ср
ровании и при переменном расходе воды в сети, м.
Из решения уравнения (3.15) следует, что при неизменной конст-
рукции тепловой изоляции теплопроводов и неизменных диаметрах тепло-
проводов тепловые потери при количественном (качественно-
количественном) регулировании на 3% превышают тепловые потери при
качественном регулировании тепловой нагрузки, что объясняется постоян-
ной температурой теплоносителя в подающей магистрали теплосети в те-
чение всего года и несовершенством конструкции теплоизоляции. Увели-
чение диаметров теплопроводов в 1,3 раза при количественном (качествен-
но-количественном) регулировании приведет к росту теплопотерь более
чем на 30%. Таким образом, можно сделать вывод о том, что перевод сис-
тем теплоснабжения на новые способы регулирования тепловой нагрузки
должен сопровождаться совершенствованием конструкции теплопроводов
и другими мероприятиями для снижения тепловых потерь.
Технико-экономические расчеты показывают, что приведенные за-
траты в системы теплоснабжения при реализации количественного регули-
рования тепловой нагрузки на 40% (при увеличении диаметров) и 50% (при
неизменных диаметрах) меньше затрат при качественном регулировании
тепловой нагрузки.
Основная экономия при количественном регулировании происхо-
дит за счет снижения затрат на водоподготовительное оборудование и
снижения затрат на транспорт теплоносителя.
94
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Эксплуатационные затраты на водоподготовку, несмотря на увели-
чение расхода воды, уменьшаются в 15 раз, кроме того, в среднем в 5 раз
сокращаются единовременные капитальные вложения в водоподготови-
тельное оборудование. Это связано с заменой ионообменного умягчения,
которое является одним из самых дорогих методов противонакипной обра-
ботки подпиточной воды, на более дешевый метод дозирования в тракт
подпиточной воды ИОМС или его аналогов. Кроме того, сокращаются
площади для установки водоподготовительного оборудования и требуется
меньшее число обслуживающего персонала, т.к. оборудование для обра-
ботки подпиточной воды ИОМС значительно проще. При прохождении
воды через фильтры уменьшаются потери напора воды, которые при ка-
тионировании достигают 10 м вод. ст.
Проведенный выше анализ показал, что для повышения технологи-
ческой и экономической эффективности теплоснабжения перспективно
применение центрального количественного и качественно-
количественного регулирования тепловой нагрузки. Для реализации этих
способов в научно-технической лаборатории «Теплоэнергетические систе-
мы и установки» Ульяновского государственного технического универси-
тета разработаны новые схемы тепловых электростанций, позволяющие
реализовать технологии количественного и качественно-количественного
регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения [53, 54, 116, 137,
140, 143] (§ 4.2-§ 4.5).
95
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Глава четвертая. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ
ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ СИСТЕМ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
4.1. ТЕХНОЛОГИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЧЕСТВЕННОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ
В ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР
Добиться повышения эффективности работы пиковых источников
тепловой мощности при центральном качественном регулировании нагрузки
систем теплоснабжения можно включением водогрейных котлов в замкну-
тый контур, в котором сетевая вода нагревается в поверхностном водо-
водяном теплообменнике, соединенным с водогрейным котлом (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Схема ТЭЦ с включением водогрейных котлов в замкнутый
контур: 1 - теплофикационная турбина; 2 - отопительные отборы пара; 3 - - ос-
новные сетевые подогреватели; 4 - сетевой трубопровод; 5 - деаэратор повы-
шенного давления; 6 - линия подпитки теплосети; 7 - водогрейный котел;
8 - трубопровод питательной воды; 9 - трубопроводы замкнутого контура;
10 - циркуляционный насос; 11 - водо-водяной подогреватель; 12 - трубопровод
подпитки замкнутого контура
96
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Разделение системы теплоснабжения на два независимых контура
(теплосеть и замкнутый контур водогрейных котлов) позволяет исключить
загрязнение тракта водогрейных котлов сетевой водой, которая может со-
держать различные примеси, и снизить интенсивность накипеобразования
в поверхностях котла. Для обеспечения надежной работы водогрейных
котлов подпитка замкнутого контура должна производиться водой более
высокого качества, чем подпиточная вода тепловой сети [139, 143].
При всей привлекательности применение двухконтурных схем мо-
жет быть ограничено необходимостью поддержания высоких температур
воды в замкнутом контуре. Вывод о целесообразности применения двух-
контурных схем необходимо делать с учетом температурного графика
замкнутого контура водогрейных котлов [64, 117]. В связи с отсутствием
каких-либо данных по этому вопросу в технической литературе авторами
разработана методика расчета температурного графика замкнутого контура
водогрейных котлов в двухконтурных схемах ТЭЦ.
Рассмотрим температурный график замкнутого контура водогрей-
ных котлов, необходимый для поддержания в основном контуре темпера-
турного графика с параметрами 150/70 °C.
Составим тепловой баланс потоков теплоносителей, проходящих
через водо-водяной подогреватель 11 (рис. 4.1), на основании совместного
решения уравнений (2.1), (2.4), (2.9) и при условии, что расход воды в
замкнутом контуре меньше расхода воды в сетевом трубопроводе:
Q =
~ гсл)
W 1
0,35 и + 0.65 + —
ИС Ф
= W6(r, -тсп),
(4.1)
где Г) "1" - температура воды в подающем трубопроводе замкнутого конту-
ра, °C; Т\, Тг - соответственно температуры сетевой воды в подающей и об-
ратной магистралях теплосети, °C; гсп=^ + 8т$ -о^ц - температура сетевой
воды после сетевых подогревателей, °C (рис. 2.1); - расчетный перепад
температур сетевой воды в теплосети, °C; - коэффициент теплофика-
ции; Ф - параметр подогревателя (см. уравнение 2.7); We, ИС - большее и
меньшее значения водяных эквивалентов теплоносителей, Дж/(с К).
Из уравнения (4.1) находим выражение для определения температуры
воды в подающем трубопроводе замкнутого контура водогрейных котлов
- ^2 - <%Аэц)(035+0,65^ + ~ R) + л + ^оатэц • (4-2)
ИС Ф V ИС
Аналогично находим выражение для определения температуры во-
ды в обратном трубопроводе замкнутого контура:
1 lw W
= (т, -т2 -^оатэц)(О,35+- И- -0,35-4) + т2 + ^оатэц. (4.3)
97
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Из уравнений (4.2) и (4.3) следует, что температура воды в замкну-
том контуре зависит от размеров подогревателя, соотношения расходов
греющего и нагреваемого теплоносителей, коэффициента теплофикации,
коэффициента теплопередачи подогревателя.
Исходными данными для расчета являются температурный график
работы теплосети, коэффициент теплофикации, соотношение расходов
греющего и нагреваемого теплоносителей в подогревателе.
Порядок расчета температурного графика замкнутого контура во-
догрейных котлов в двухконтурных схемах следующий.
1. Задаются температура сетевой воды в подающей магистрали теп-
лосети Г1, температура сетевой воды в обратной магистрали теплосети г2,
соотношение большего и меньшего расходов теплоносителей в подогрева-
теле We/WM, коэффициент теплофикации а| Щ.
2. Задается значение параметра подогревателя Ф, которое принима-
ется постоянным.
3. По уравнению (4.2) рассчитывается температура воды в подаю-
щем трубопроводе замкнутого контура г™ при различных температурах
наружного воздуха.
4. По уравнению (4.3) рассчитывается температура воды в обрат-
ном трубопроводе замкнутого контура т2ам при различных температурах
наружного воздуха.
5. Определяется среднелогарифмическая разность температур теп-
лоносителей в подогревателе по формуле:
_ (гГ -Г,)-(тГ -
1п (^аМ
(?Г
6. Уточняется значение параметра подогревателя по формуле, кото-
рая является следствием совместного решения уравнения теплового балан-
са подогревателя и уравнения (2.7):
(4.4)
(4.5)
ф = (^1 ~ Л„)
Параметр подогревателя можно также определить по формуле:
Ф = Фу1 , (4.6)
где Фу - удельный параметр секционного водо-водяного подогревателя;
I - суммарная длина всех секций подогревателя.
Удельный параметр секционных водо-водяных подогревателей мо-
жет быть определен по приближенной формуле [27]
Фу = 0,14 ^( ^'т ) " б) (1 + 0,003 )(1 + 0,008 rTcp ) ’
где <р - коэффициент, учитывающий влияние загрязнения поверхности на-
грева подогревателя, <р можно принимать в среднем 0,75-0,85 [27];
98
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
fm, fi ~ соответственного площадь сечения межтрубного пространства и
площадь сечения трубок; , tтср - соответственно средние температуры в
межтрубном пространстве и внутри трубок.
7. По определенным с помощью уравнений (4.2) и (4.3) температу-
рам воды в замкнутом контуре определяется значение Фу по формуле (4.7)
при условии: в трубках подогревателя движется сетевая вода, а греющий
агент - в межтрубном пространстве. Отношение площадей изменяется
в небольших пределах от 1,66 до 2,14 [27, 77], поэтому при использовании
среднего значения для определения Фу погрешность не превышает
10%, что вполне допустимо для технических расчетов.
8. По известному значению Фус помощью формулы (4.6) находится
суммарная длина секций подогревателя.
Графики, представленные на рис. 4.2 и 4.3, построены на основании
решения уравнений (4.2) и (4.3) для различных параметров подогревателя и
соотношений расходов греющего и нагреваемого теплоносителей. При по-
строении графиков принято: Jr'o=80 °C; Ф=1-3; Wt/WM -1,5-2; аГ)1,=0,5:
71=98-150 °C; Гсп=92-110 °C. Графики построены при условии, что в подогре-
вателе 11 на рис. 4.1 сетевая вода подогревается только в пиковый период, т.е.
при —31 <гн—10 °C. При повышении температуры наружного воздуха
выше -10 °C температура воды в подающей магистрали теплосети Т\ стано-
вится практически равной температуре воды после сетевых подогревателей тСП.
Из графиков на рис. 4.2 и 4.3 видно, что при одинаковых значениях
WWm температуры воды в замкнутом контуре уменьшаются с увеличением
параметра подогревателя Ф, т.е. с увеличением коэффициента теплопередачи
или площади поверхности теплообмена подогревателя (см. уравнение 2.7).
Рис. 4.2. Температуры воды в замкнутом контуре водогрейных котлов
при M = 1,5: 1 — температуры сетевой воды Т/ в подающей магистрали теп-
лосети; 2 — температуры воды Тсп после сетевых подогревателей; 3, 4 - соответ-
ственно г38М и т™ при Ф = 1; 5, 6 - соответственно г™ и т™*
при Ф =2; 7,8 — соответственно т^ы и при Ф = 3
99
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Температура воды в замкнутом контуре зависит от расхода цирку-
лирующей в нем воды. При низких расходах (больших значениях
температура ? ” повышается, что усложняет эксплуатацию, понижает на-
дежность и экономичность работы водогрейных котлов. При повышении
расходов воды в замкнутом контуре и понижении Wq/Wm существенно воз-
растают энергетические затраты на перекачку воды в замкнутом контуре.
Рис. 4.3. Температуры воды в замкнутом контуре водогрейных котлов
при И,/й „=2: обозначения те же, что на рис. 4.2
Из графиков на рис. 4.2 и 4.3 следует, что температура воды в
замкнутом контуре водогрейных котлов при расчетных температурах на-
ружного воздуха может быть выше 180-230 °C. Однако по условиям меха-
нической прочности водогрейных котлов температура нагрева не должна
превышать 200 °C [7]. Так, при температуре воды в подающем трубопро-
воде замкнутого контура 200 °C необходимо поддерживать избыточное
давление более 16 кгс/см2 для невскипания воды, что повышает энергети-
ческие затраты на перекачку теплоносителя.
В [131] представлена экспериментальная зависимость температуры
уходящих газов водогрейного котла ПТВМ-180 от тепловосприятия котла. Эти
данные использовались для построения зависимости температуры уходящих
газов от температуры воды в подающей линии замкнутого контура (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Зависимость температуры уходящих газов от температуры
воды в подающем трубопроводе замкнутого контура
100
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
При построении графика на рис. 4.4 принималось, что расход сете-
вой воды во внешнем контуре 1250 кг/с. Для обеспечения высоких темпе-
ратур нагрева воды в замкнутом контуре расход воды через котельный аг-
регат должен быть уменьшен. В расчетах принималось, что расход воды в
замкнутом контуре изменяется от 625 кг/с до 833 кг/с.
Из расчетов следует, что параметры работы замкнутого контура не-
обходимо ограничивать следующими значениями: <3; Ф <2. Огра-
ничение обусловлено ухудшением режимных параметров замкнутого кон-
тура при превышении указанных величин.
Выбор температурного графика замкнутого контура водогрейных
котлов для конкретных условий должен обосновываться технико-
экономическими расчетами, учитывающими нагрузку системы теплоснаб-
жения, нагрузку отопительных отборов теплофикационных турбин, соот-
ношение расходов теплоносителей в водо-водяном подогревателе замкну-
того контура.
4.2. ТЕХНОЛОГИИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО И КАЧЕСТВЕННО-
КОЛИЧЕСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Анализ перспектив развития отечественных систем централизован-
ного теплоснабжения показывает, что в существующих экономических ус-
ловиях целесообразным является теплоснабжение с пониженными пара-
метрами теплоносителя при центральном количественном и качественно-
количественном регулировании тепловой нагрузки [112, 114, 116, 124].
Одним из наиболее значимых факторов, приводящих к переходу на
количественное регулирование нагрузки систем теплоснабжения, является
неизбежное оснащение в ближайшем будущем абонентских установок мест-
ными автоматическими регуляторами потребляемой теплоты. Широкое рас-
пространение количественного регулирования в зарубежных системах тепло-
снабжения во многом связано со 100%-ой автоматизацией теплопотребляю-
щих установок [114, 119, 123]. Другой фактор обусловлен тем, что системы
водяного отопления дают наилучшие режимные показатели при переменном
расходе воды через них, что возможно при количественном и качественно-
количественном регулировании тепловой нагрузки [18, 19].
В научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические
системы и установки» Ульяновского государственного технического уни-
верситета разработаны технические решения по реализации количествен-
ного и качественно-количественного регулирования нагрузки систем теп-
лоснабжения на ТЭЦ [116, 137, 140, 145]. Эти решения позволяют сущест-
венно повысить надежность работы ТЭЦ и экономичность теплоснабжения
за счет удешевления водоподготовки, увеличения выработки электроэнер-
гии на тепловом потреблении и снижения затрат электроэнергии на транс-
порт теплоносителя [114].
101
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Схема ТЭЦ с количественным регулированием нагрузки [140]
представлена на рис. 4.5.
Особенностью схемы является параллельное включение в сетевой
трубопровод сетевых подогревателей турбин и водогрейных котлов, а ос-
новным условием работы - поддержание температуры сетевой воды Т\ по-
стоянной. Схема ТЭЦ с количественным регулированием (рис. 4.5) позво-
ляет обеспечить нагрузку системы теплоснабжения в базовом режиме пу-
тем изменения количества включенных сетевых подогревателей теплофи-
кационных турбин, а в пиковом режиме - дополнительным включением
пиковых водогрейных котлов. Температуру сетевой воды в подающей ма-
гистрали Т\ поддерживают постоянной. Устанавливают ее исходя из сред-
ней температуры насыщения пара верхних отопительных отборов тепло-
фикационных турбин ?в0 с учетом средней величины недогрева воды в
верхних сетевых подогревателях <SBcn: Г|=/В<’-<5ВС". Расход сетевой воды в
базовой части графика регулирования тепловой нагрузки Q=f(tH) регули-
руют изменением количества включенных сетевых подогревателей, а в пи-
ковой части графика, при включенных сетевых подогревателях всех тур-
бин, расход сетевой воды регулируют изменением количества водогрейных
котлов, включенных параллельно сетевым подогревателям.
Рис. 4.5. Схема ТЭЦ с количественным регулированием тепловой на-
грузки; / - теплофикационная турбина; 2 - отопительные отборы пара; 3 - сете-
вые подогреватели; 4 - водогрейный котел; 5, 6 - подающий и обратный трубопро-
воды теплосети; 7 - сетевой насос; 8 - трубопровод подпиточной воды; 9 - узел
умягчения и снижения щелочности подпиточной воды; 10- вакуумный деаэратор
102
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Ограничение температуры сетевой воды величиной T\=f° - St™ в
сочетании с количественным регулированием нагрузки теплоснабжения,
проводимым по предложенной технологии, позволяет повысить экономич-
ность систем теплоснабжения за счет работы водогрейных котлов при бо-
лее полной загрузке (благодаря увеличению перепада температур воды на
входе и на выходе водогрейных котлов) и за счет снижения затрат на под-
готовку подпиточной воды. Понижение величины t\ приводит к снижению
повреждаемости водогрейных котлов и повышению надежности систем
теплоснабжения.
Схема ТЭЦ с качественно-количественным регулированием
[137, 145] (рис. 4.6) также предусматривает разделение поступающей от
потребителей сетевой воды на два параллельных потока, один из которых
нагревают в базовом режиме в сетевых подогревателях, а другой - в пико-
вом режиме в водогрейных котлах. Потоки сетевой воды перед подачей
потребителям смешивают. В базовой части графика Q=f(tn) осуществляют
центральное качественное регулирование тепловой нагрузки путем изме-
нения температуры сетевой воды, циркулирующей только через сетевые
подогреватели, а после полной загрузки сетевых подогревателей, в пико-
вой части графика Q=f(tH), осуществляют количественное регулирование
тепловой нагрузки, для чего увеличивают расход сетевой воды за счет по-
дачи ее в водогрейные котлы, включенные параллельно сетевым подогре-
вателям, и изменение тепловой нагрузки производят путем изменения рас-
хода сетевой воды, циркулирующей через водогрейные котлы.
Регулирование температуры общего потока сетевой воды, подавае-
мой потребителям, производят по пониженному температурному графику
теплосети 110/70 °C (вместо традиционно применяемого в известных спо-
собах графика 150/70 °C) в первую очередь за счет изменения тепловой
нагрузки сетевых подогревателей, а во вторую очередь - за счет изменения
нагрузки водогрейных котлов. Выбор температурного графика обусловлен
тем, что при давлении пара в верхних отопительных отборах 0,15-0,2 МПа
с температурой насыщения 115-120 °C и величине недогрева воды в верх-
них сетевых подогревателях 5 °C, температура сетевой воды в подающей
магистрали тепловой сети будет равна 1\ - 110-115 °C. Утечки воды из теп-
лосети компенсируются подпиточной водой, которая благодаря понижен-
ному температурному графику работы теплосети подвергается противона-
кипной обработке по упрощенной технологии путем дозирования в воду
фосфонатов, например, ингибитора отложений минеральных солей
ИОМС-1 или его аналогов (вместо необходимого в известных способах
ионообменного умягчения).
При разделении сетевой воды на параллельные потоки более полно
используется тепловая мощность сетевых подогревателей турбин, а также
водогрейных котлов за счет увеличения температурного перепада на их
входе и выходе до 40-50 °C. В результате уменьшения доли тепловой на-
грузки, покрываемой непосредственно от котлов, увеличивается электри-
103
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ческая мощность ТЭЦ и возрастает абсолютная величина комбинирован-
ной выработки электрической энергии.
Рис. 4.6. Схема ТЭЦ с количественно-качественным регулированием
тепловой нагрузки: обозначения те же, что на рис. 4.5
Рассмотрим пример реализации предложенного способа на теп-
ловой электростанции с турбинами Т-100-130 при параллельном вклю-
чении сетевых подогревателей и пиковых водогрейных котлов типа
ПТВМ-100 (КВГМ-180). Выбор теплофикационного оборудования для
примера объясняется широким распространением подобного оборудования
на большинстве отечественных тепловых электростанций.
До включения пиковых водогрейных котлов в базовом режиме вся се-
тевая вода в количестве 3600 т/ч нагревается только за счет отопительных от-
боров пара в сетевых подогревателях турбины Т-100-130 до 70-110 °C, при
этом осуществляется центральное качественное регулирование тепловой
нагрузки. В пиковый период при полной загрузке сетевых подогревателей
осуществляется количественное регулирование тепловой нагрузки путем
пропуска дополнительного параллельного потока сетевой воды через пи-
ковые водогрейные котлы типа ПТВМ-100 (КВГМ-180), где параллельный
поток нагревается также до 70-110 °C (в максимальном режиме). Потоки
сетевой воды перед подачей потребителям смешивают. Регулирование ве-
дется по комбинированному температурному графику: в базовой части
графика тепловых нагрузок применяется температурный график теплосети
150/70 °C со срезкой на ПО °C, а в пиковый период - температурный гра-
фик 110/70 °C.
104
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
При параллельной установке сетевых подогревателей и водогрей-
ных котлов на ТЭЦ коэффициент теплофикации о^ц увеличится за счет
повышения тепловой нагрузки теплофикационных отборов (площадка
Imnpsor на рис. 1.5 будет увеличиваться). Таким образом, доля тепловой
нагрузки, покрываемая пиковыми водогрейными котлами, будет снижать-
ся, т.е. площадка arl на рис. 1.5 будет уменьшаться.
Организацию переменного расхода сетевой воды при количествен-
ном и качественно-количественном регулировании экономичнее всего
осуществлять насосами, оснащенными частотными регулируемыми приво-
дами (преобразователями частоты), экономия электроэнергии при приме-
нении частотных регулируемых приводов достигает 20-60% [44, 71, 102].
Преобразователь частоты предназначен для автоматического регу-
лирования частоты и напряжения, подводимого к статорной обмотке
электродвигателя.
Применение преобразователей частоты позволяет обеспечить:
- плавный запуск и останов электродвигателя;
- значительную экономию электроэнергии;
- снижение шума при работе насосов;
- автоматическое регулирование технологических параметров по-
тока теплоносителя (температуры, давления, расхода);
- автоматическую диагностику неисправностей;
- полную защиту двигателя от перегрузок, короткого замыкания,
перекоса фаз и т. п.;
- автоматическую настройку привода путем его оптимального со-
гласования с электродвигателем;
- возможность обмена информацией с персональным компьютером
или вычислительным центром;
- увеличение срока эксплуатации оборудования и снижение затрат
на техническое обслуживание.
В настоящее время существует широкая номенклатура регулируе-
мых приводов импортного и отечественного производства. Современные
регулируемые приводы имеют, как правило, развитый внешний интерфейс,
что позволяет устанавливать их в существующие системы автоматики и
создавать на базе регулируемых электроприводов системы управления раз-
личными механизмами.
4.3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
В настоящее время отсутствуют современные методики расчета ко-
личественного регулирования нагрузки систем теплоснабжения. Сущест-
вующая методика расчета (§ 2.5) предназначена для расчета регулирования
только отопительной нагрузки. В современных системах теплоснабжения
неучет нагрузки горячего водоснабжения, достигающей 50% от отопитель-
105
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ной, при расчете способа регулирования приводит к значительной погреш-
ности. Таким образом, в настоящее время для реализации количественного
регулирования необходимо создание методики расчета, позволяющей
учесть нагрузку горячего водоснабжения.
Проанализируем работу ТЭЦ с тремя теплофикационными турби-
нами Т—100—130 и тремя водогрейными котлами КВГМ—180 (рис. 4.5) при
количественном регулировании тепловой нагрузки [140]. Примем, что або-
ненты подключены к открытой системе теплоснабжения по широко рас-
пространенной зависимой схеме. Температурный график регулирования
выбран с параметрами 110/70 °C.
Для оценки влияния нагрузки горячего водоснабжения при анализе
количественного регулирования использовано уравнение гидравлики, свя-
зывающее потери напора в сети с расходами сетевой воды на отопление и
горячее водоснабжение.
Рассмотрим работу ТЭЦ при наличии только отопительной нагруз-
ки и отсутствии разбора сетевой воды на горячее водоснабжение. Назовем
этот режим базовым и составим уравнение гидравлики с учетом особенно-
стей схемы, представленной на рис. 4.5, для тепловой сети, работающей в
таком режиме:
Н'„ = (Sn + 50 + S3\nW’ + mW')2, (4.8)
где Я'ст - располагаемый напор на коллекторах станции; 5,,, S„, S, - со-
противления подающей, обратной линии тепловой сети и элеваторного
узла; W д ~ водяной эквивалент расхода сетевой воды на отопление через
одну линию сетевых подогревателей; - водяной эквивалент расхода
сетевой воды на отопление через одну линию водогрейных котлов;
«=1-3 - количество одновременно работающих теплофикационных тур-
бин; т=0-3 - количество одновременно работающих водогрейных котлов.
При расчете принято, что сначала загружаются отопительные от-
боры теплофикационных турбин, т.е. п изменяется от 1 до 3 при т=0, а
затем в работу включаются водогрейные котлы и т изменяется от 1 до 3
при п-3. Таким образом, возможны шесть промежуточных режимов ра-
боты системы теплоснабжения, связанных с количеством работающих
агрегатов ТЭЦ.
При наличии у абонентов нагрузки на отопление и горячее водо-
снабжение также возможны шесть режимов работы. Уравнение гидравлики
для теплосети, эквивалентной сети с одним абонентом, принимает вид:
Her = Sn-(n-W0 + m-W + 0Wj+ S.(n-W0 + m-Wjw S<j(nW0+ mW-(l-0)Wrf, (4.9)
где 0=(tT-t2)/(- доля отбора воды на горячее водоснабжение из по-
дающего трубопровода теплосети; гг, т2, 7\ - соответственно температуры
горячей, обратной и прямой сетевой воды, IV, - водяной эквивалент расхо-
да сетевой воды на горячее водоснабжение; Нет, Wo, W - то же, что и в
формуле (4.8), только при наличии нагрузки горячего водоснабжения.
106
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Решая совместно уравнения (4.8) и (4.9), получим безразмерное
уравнение гидравлики:
а = + pW r )2 + + J0(W - (1 - P )W, )2, (4.Ю)
где ЙГ = ( n - W 0 + m W )/(n-W'+m-W') ~ отношение эквивален-
та расхода сетевой воды на отопление при любом режиме к эквиваленту
расхода при отсутствии отбора воды на горячее водоснабжение;
ц/ r = W, /( п W 1;' + т - W ' ) ~ отношение эквивалента расхода воды на
горячее водоснабжение к эквиваленту расхода воды на отопление при от-
сутствии отбора воды на горячее водоснабжение; а = Яст/Я’ст - отноше-
ние располагаемого напора на теплоисточнике при режиме работы систе-
мы теплоснабжения с нагрузками на отопление и горячее водоснабжение к
располагаемому напору при режиме только с отопительной нагруз-
кой; 5Э, So - относительные сопротивления подающей линии, элева-
торного узла, обратной линии: 5=5Э+5О+5П; Sn=Sn/S; S3 - S3/S; S0=S0/S.
Из уравнений теплового баланса отношения водяных эквивален-
тов W и W, можно выразить как:
W = (4.11)
Ж г = -t2), (4.12)
где Qop=Qc/QoP - отношение тепловой нагрузки абонента при отборе воды на
горячее водоснабжение к расчетной тепловой нагрузке при отсутствии водо-
разбора; Jro' - расчетный температурный перепад в теплосети:
бг=б/боР - отношение нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной на-
грузке на отопление при отсутствии отбора на горячее водоснабжение;
?i, Z2 - соответственно температуры горячей и холодной воды.
После совместного решения уравнений (4.10)-(4.12) получаем выра-
жение для определения относительного располагаемого напора на станции:
a=S^(^~-+PWr-^-)2 + 5, Д^-)2 -(1-p)Wt -^-)2. (4-13)
Г|-Г Г,-Г, Г,-г, 7,-т r( -t2
Входящее в уравнения (4.11) и (4.13) отношение тепловой нагрузки
абонента при отборе воды на горячее водоснабжение к расчетной тепловой
нагрузке при отсутствии водоразбора выражается как:
Практический интерес представляет зависимость расхода воды на
отопление от расхода на горячее водоснабжение. Решая уравнение (4.10) со-
вместно с уравнениями (4.11) и (4.12) относительно W, получаем выражение:
VV=4Vr-|1-Ж)+ (Wr -^Ц2{ |Дп -а-ЖИу^У, +(1 -ру5о] )+а. (4-15)
?! —t2 у Z, —12
Так как количество воды в теплосети зависит от располагаемого
напора на станции, то, изменяя напор сетевого насоса, можно регулировать
О
ор
(4.14)
107
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
подачу воды в тепловую сеть. Расход сетевой воды при этом изменяется
пропорционально квадратному корню из величины располагаемого напора
на станции. Наиболее экономично такое регулирование осуществляется
насосами, оснащенными частотным приводом.
Гидравлический режим системы при количественном регулирова-
нии определяется точкой пересечения характеристики тепловой сети, пред-
ставленной на рис. 4.7, с характеристикой насоса.
Рис. 4.7. Зависимость относи-
тельного располагаемого напора
на станции а от относительного
эквивалента, расхода воды на
отопление W
Рис. 4.8. Зависимости относительного
располагаемого напора на станции аи
относительного эквивалента_расхода
воды на систему отопления W от тем-
пературы наружного воздуха t„
Регулирование напора сетевого насоса частотным приводом экви-
валентно изменению количества включенных последовательно насосов.
При снижении располагаемого напора и расхода воды на отопление, т.е.
при повышении температуры наружного воздуха, точка, характеризующая
гидравлический режим системы, смещается вниз по кривой (рис. 4.7).
Основной задачей расчета количественного регулирования является
определение зависимости расхода сетевой воды от температуры наружного
воздуха. В результате расчетов построены графики зависимости распола-
гаемого напора на станции и расхода воды на отопление от температуры
наружного воздуха (рис. 4.8).
Зависимости, представленные на рис. 4.7 и 4.8, построены на осно-
вании решения уравнений (4.10)-(4.15). В качестве исходных данных для
расчета приняты следующие значения: температурный напор отопительно-
го прибора местной системы Аг0’ = 62,5 °C; расчетная температура внут-
реннего воздуха гвр=20 °C; расчетная температура наружного воздуха для
проектирования отопления /„.<>=—31 °C (климатические условия г. Ульянов-
ска); температура сетевой воды в подающей магистрали -110 °C=const;
температура обратной сетевой воды = /(/,,); расчетный перепад темпера-
тур воды в тепловой сети 8тУ - 40 °C; отношение тепловой нагрузки або-
нента при отборе воды на горячее водоснабжение к тепловой
нагрузке при отсутствии водоразбора <20р =( ?в-^н )/( )=1; отношение
108
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
нагрузки на горячее водоснабжение к нагрузке на отопление при отсутст-
вии отбора на горячее водоснабжение <2r=0,3; Sn, 5Э, So - относительные
сопротивления подающей линии, элеваторного узла, обратной ли-
нии: 5п=0,4; 53=0,2; 5о=0,4. В расчетах принималось, что при 1Н >0 °C
т2=;,р= 20 °C.
Расчет количественного регулирования производится в следующем
порядке.
1. Температура прямой сетевой воды принимается равной 110 °C.
Расчетный температурный перепад принимается равным <57о’=40 °C. Тем-
пература обратной сетевой воды при количественном регулировании теп-
ловой нагрузки рассчитывается по уравнению (2.27).
2. Определяются доли отбора воды на горячее водоснабжение из по-
дающей линии тепловой сети /3 при различных температурах сетевой воды.
3. По уравнению (4.13) рассчитывается относительный располагаемый
напор а при разных температурах наружного воздуха с условием <2ор = 1.
4. Полученные значения а подставляются в выражение (4.15) для опре-
деления относительного эквивалента расхода воды на систему отопления W.
5. Находятся температуры внутреннего воздуха tB по формуле:
6. Рассчитываются <2оРпо формуле (4.14). Для расчета используют-
ся значения W, полученные в п. 4.
Результаты расчета по п.п. 1-6 представлены в табл. 4.1.
Таблица 4.1. Результаты расчета количественного регулирования
Гн ъ. Р а <2оР
-31 70 0 0,844 1 1,25 32,75
-30 68,5 0 0,78 0,964 1,205 30,25
-25 61,18 0 0,547 0,819 1,024 21,12
-20 53,64 0,11 0,422 0,709 0,996 19,85
-15 46,69 0,21 0,348 0,632 1 19,99
-10 38,75 0,3 0,287 0,563 0,991 19,74
-5 30,53 0,37 0,241 0,504 0,999 19,98
0 21,97 0,43 0,205 0,454 0,996 19,26
5 20 0,44 0,198 0,445 0,992 19,89
10 20 0,44 0,198 0,445 0,992 19,92
В исходных данных принято отношение тепловой нагрузки абонента
при отборе воды на горячее водоснабжение к тепловой нагрузке при отсутст-
вии водоразбора <20р= 1. Эта величина характеризует влияние отбора горячей
воды из тепловой сети на работу системы отопления. В условиях непосредст-
венного водоразбора, при изменении доли отбора воды из подающей линии,
величина <2ор при температурах наружного воздуха ниже - 25 °C будет отли-
чаться от первоначально принятого значения (табл. 4.1).
109
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Отбор воды на горячее водоснабжение в открытой системе тепло-
снабжения при установке регулятора температуры на абонентском вводе
осуществляется одновременно из подающего и обратного трубопроводов.
Количество воды, отбираемой из подающей или обратной линии, зависит от
температурного графика. При принятом температурном графике
110/70 °C основной отбор горячей воды происходит из обратного трубопро-
вода абонентской установки и величина /3 изменяется от 0 до 0,44. Предель-
ный режим водоразбора из обратной линии (/?=0) возможен только при тем-
пературе воды в обратном трубопроводе г2>60 °C, т.е. небольшое число ча-
сов в год. Другой предельный режим, когда /2=1, т.е. отбор воды идет целиком
из подающей линии, при принятом температурном графике невозможен по
санитарно-гигиеническим нормам, т.к. температура сетевой воды в подающей
магистрали намного выше температуры воды, подаваемой на горячее водо-
снабжение. С изменением (3 и а будет меняться и зависимость расхода воды
на отопление от отбора на горячее водоснабжение (рис. 4.9).
На рис. 4.9 представлена зависимость относительного расхода воды
на отопление от относительного расхода на горячее водоснабжение при
различных величинах (3 и а. Из графика видно, что с увеличением отбора
из обратной линии расход воды через систему отопления возрастает при
различных ск, а с уменьшением располагаемого напора на станции - расход
воды через систему отопления становится меньше расчетного при любой
нагрузке на горячее водоснабжение. Расход воды через систему отопления
не зависит от величины отбора воды на горячее водоснабжение только при
Р =0,4. В данном случае постоянство расхода воды на отопление наблюда-
ется при любом располагаемом напоре на станции. Такое соотношение до-
лей отбора воды на горячее водоснабжение характерно для окончания ото-
пительного сезона, т.е. при fH > -5 °C.
Уточненные значения относительного располагаемого напора и без-
размерного эквивалента расхода воды на отопление представлены в табл. 4.2.
Уточнение необходимо для предотвращения перегрева помещений при от-
боре воды на горячее водоснабжение из обратного трубопровода. Расчет
уточненных значений производится в следующей последовательности.
1. По уравнению (4.13) рассчитывается относительный располагае-
мый напор скпри температурах наружного воздуха г,,=—25 -г —31 °C с усло-
вием <2оР= 1,024.
2. Полученные значения ск подставляются в выражение (4.15) для
определения относительного эквивалента расхода воды на систему
отопления W при rH=-25_j -31 °C.
3. Уточняются <2оР по формуле (4.14). Для расчета используются
значения W, полученные на предыдущем этапе расчета.
4. Уточняются значения температур внутреннего воздуха te при
Гн=—25 -г -31 °C по формуле (4.16), в которую подставляются уточненные
по п. 3 значения <2ор-
ПО
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 4.9. Зависимость расхода воды на отопление от расхода на горячее во-
доснабжение при различных Р и а. -а=1; <2> -а=0,8; А - а=0,6; О- а =0,4;
Х-а = 0,2;-----Р = 0;----~Р=0,2;-------Р= 0,4; — ~Р=0,6
Из графика на рис. 4.10, построенного по данным табл. 4.1 и 4.2,
видно, что относительная тепловая нагрузка систем отопления в период
1н=10н- -25 °C изменяется незначительно, т.е. температура внутреннего
воздуха в помещении лежит в пределах, определенных санитарными нор-
мами. При температуре наружного воздуха ниже -25 °C Q резко увеличи-
вается, что объясняется отбором воды на горячее водоснабжение только из
обратного трубопровода и увеличением расхода воды через систему ото-
пления, т.е. Р < 0,4. Увеличение тепловой нагрузки системы отопления
приведет к значительному росту температуры внутреннего воздуха и соз-
даст дискомфорт для тепловых потребителей.
Таблица 4.2. Результаты расчета количественного регулирования
с учетом отбора воды на горячее водоснабжение
Гн а W бон Ъ ^В
-31 0,577 0,839 1,049 60 22,51
-30 0,577 0,839 1,049 60 22,46
-25 0,577 0,839 1,049 60 22,21
-20 0,422 0,709 0,996 53,84 19,85
-15 0,348 0,632 1 46,77 19,99
-10 0,287 0,563 0,991 39,32 19,74
-5 0,241 0,504 0,999 30,63 19,98
0 0,205 0,454 0,996 22,32 19,26
5 0,198 0,445 0,992 20,7 19,89
10 0,198 0,445 0,992 20,7 19,92
111
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
При температуре наружного воздуха ниже -25 °C целесообразно
поддерживать располагаемый напор на коллекторах станции и расход воды
на отопление постоянными (пунктирные линии на рис. 4.8). Это позволит
стабилизировать температуру внутреннего воздуха и значительно снизить
перегрев помещений, вызванный увеличением отбора воды на горячее водо-
снабжение из обратной линии тепловой сети. В этом случае отопительная
нагрузка будет также постоянной (пунктирная линия на рис. 4.10).
Рис. 4.10. Зависимость относительной тепловой нагрузки от темпера-
туры наружного воздуха
Необходимо отметить небольшую продолжительность стояния
температур наружного воздуха ниже -25 °C, например, для г. Ульяновска
«=106 часов. Следовательно, снижение расхода воды через системы ото-
пления в этот период не может привести к значительному снижению каче-
ства горячего водоснабжения.
Поддержание располагаемого напора на станции и расхода сетевой
воды постоянными приводит также к стабилизации температуры обратной
сетевой воды. Для определения значений температур обратной сетевой во-
ды в период поддержания постоянными относительного располагаемого
напора на станции и относительного расхода воды на отопление из совме-
стного решения уравнений (4.11) и (4.15) получено выражение:
-ег—-а-ж]+J(Qr ^)2(|д5„ -а-ж]2-\р2 s„ +(i-Д)2у,])+«
Уточненный температурный график представлен на рис. 4.11. Осо-
бенностью данного графика является излом при ?„= -25 °C, который объяс-
няется постоянством относительной тепловой нагрузки <2ор при постоян-
ных W и а.
112
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 4.11. Уточненный температурный график количественного регули-
рования нагрузки открытой системы теплоснабжения*. - температура сетевой
воды в подающей магистрали теплосети; 7? - температура обратной сетевой воды
Для осуществления центрального количественного регулирования
необходимо, чтобы у всех абонентов был одинаковый закон изменения
расхода воды, проходящей через местные системы теплоснабжения, т.е. у
всех абонентов должны быть одинаково изменяющиеся располагаемые на-
поры. Однако с изменением давления воды в сети изменяются потери дав-
ления в сети, следовательно, напоры в подающей и обратной линиях у або-
нентов не являются постоянными. Кроме того, при переменном пьезомет-
рическом графике могут возникнуть такие режимы, когда некоторые або-
ненты будут находиться в неблагоприятных условиях. Например, давление
в подающей линии будет превышать максимально допустимое по условиям
прочности оборудования местных систем теплоснабжения или не будет
поддерживаться минимальный избыточный напор в обратной линии, что
может привести к опорожнению систем отопления и прекращению цирку-
ляции воды в теплосети. В связи с этим выбор схемы присоединения або-
нентских установок к тепловым сетям необходимо осуществлять на осно-
вании пьезометрических графиков, построенных для различных режимов
работы системы теплоснабжения. Особое внимание следует уделять пре-
дельным режимам работы при минимальном и максимальном расходах во-
ды в системе теплоснабжения.
Изложенная выше методика применима также для качественно-
количественного регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения.
Сущность качественно-количественного регулирования заключает-
ся в следующем: в базовой части графика тепловых нагрузок осуществля-
ют центральное качественное регулирование тепловой нагрузки путем из-
менения температуры сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети
при постоянном расходе сетевой воды, циркулирующей только через сете-
вые подогреватели; в пиковой части графика тепловых нагрузок осуществ-
ляют количественное регулирование тепловой нагрузки изменением рас-
хода сетевой воды через водогрейные котлы, включенные параллельно ос-
новным сетевым подогревателям (рис. 4.6) [137, 145]. В этом случае расчет
производится в два этапа: расчет качественного регулирования в базовой
113
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
части графика тепловых нагрузок систем теплоснабжения; расчет количе-
ственного регулирования в пиковый период.
4.4. СТАБИЛИЗАЦИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РЕЖИМА АБОНЕНТСКИХ
УСТАНОВОК ПРИ КОЛИЧЕСТВЕННОМ И КАЧЕСТВЕННО-
КОЛИЧЕСТВЕННОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
Приведенные в § 4.3 расчеты показывают, что только центральным
регулированием невозможно достичь необходимого качества теплоснабжения
потребителей. Неравномерность распределения тепловой нагрузки по потре-
бителям обусловлена влиянием отбора воды на горячее водоснабжение,
различными соотношениями тепловых нагрузок на горячее водоснабжение
и отопление, переменным гидравлическим режимом работы тепловой сети.
Для повышения качества теплоснабжения центральное регулирование
должно дополняться местным или индивидуальным регулированием. Осу-
ществлять индивидуальное регулирование можно автоматическими регу-
ляторами, установленными на отопительных приборах, которые регулиру-
ют производительность отопительных приборов в зависимости от темпера-
туры внутреннего воздуха.
При количественном и качественно-количественном регулировании
тепловой нагрузки изменяется расход сетевой воды через местные або-
нентские установки. Особое значение при переводе систем теплоснабже-
ния на количественное и качественно-количественное регулирование теп-
ловой нагрузки приобретают вопросы автоматизации и гидравлической
защиты местных систем теплоснабжения от возникновения в них аварий-
ных режимов [69].
В отечественной теплоэнергетике широкое распространение полу-
чило зависимое присоединение местных отопительных систем потребите-
лей к тепловым сетям, основным преимуществом которого является отно-
сительно невысокая, по сравнению с независимой схемой, стоимость ис-
полнения: не требуется установка водо-водяных теплообменников в або-
нентских установках. Однако зависимая схема имеет и серьезный недоста-
ток: непосредственную гидравлическую связь с тепловыми сетями. Это
накладывает жесткие ограничения на уровни максимальных и минималь-
ных давлений сетевой воды в подающей и обратной магистралях тепловой
сети, определяемые механической прочностью отопительных приборов и
высотой присоединенного здания. Поэтому при выборе схемы присоеди-
нения местной системы отопления к теплосети необходимо проверять со-
ответствие гидравлических режимов тепловой сети необходимым парамет-
рам на вводе в местный тепловой пункт.
Одним из путей предотвращения гидравлической разрегулировки
систем отопления является установка насосов смешения вместо элеватора.
В прошлые годы использование этого способа стабилизации давления в
системах отопления было затруднено из-за отсутствия бесшумных насосов
114
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
отечественного производства небольшой производительности. В настоя-
щее время на рынке оборудования для теплоснабжения существует широ-
кий спектр разработок отечественных производителей, которые находят
все большее применение в отечественном теплоснабжении. Например, в
системах теплоснабжения г. Ульяновска хорошо зарекомендовало себя на-
сосное оборудование фирмы «ЭНА» (г. Щелково). Эти насосы обладают
хорошими техническими и виброшумовыми характеристиками, отвечаю-
щими требованиям стандартов [11, 12, 68].
На рис. 4.12 представлен примерный пьезометрический график теп-
лосети с двумя неавтоматизированными абонентами при переменном расхо-
де сетевой воды в теплосети.
Рис. 4.12. Примерный пьезометрический график теплосети с двумя або-
нентами при переменном расходе сетевой воды: 7 —линии пьезометрического на-
пора при максимальном расходе воды в теплосети; 2 - линии пьезометрического на-
пора при пониженном расходе воды в теплосети; ЛН’ С=Н’ 1с—Н’2с - располагаемый
напор на станции при максимальном расходе воды в теплосети; -Н-., -рас-
полагаемый напор на станции при пониженном расходе воды в теплосети;
ЛН’0=Н' ^—Н’20 - располагаемый напор на вводе абонента Б при максимальном рас-
ходе воды в теплосети; ЛН,-=Н-Н2г, располагаемый напор на вводе абонента Б
при пониженном расходе воды в теплосети
Из графика видно, что с изменением расхода сетевой воды в тепло-
сети и, следовательно, с изменением располагаемого напора на станции, гид-
равлические условия работы абонентов будут изменяться.
Потери напора в сети находятся в квадратичной зависимости от
расхода воды в теплосети и определяются по формуле (2.18), из которой
следует, что потери давления в теплосети с увеличением расхода растут, а
с уменьшением - снижаются. Так, потери давления в подающей магистра-
ли при максимальном расходе воды в тепловой сети, которые определяют-
ся как разность напоров 1Г\С-БГ 1б, больше потерь давления в подающей
115
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
магистрали при пониженном расходе воды в теплосети, которые опреде-
ляются как разность напоров Н\с-Н\5 (рис. 4.12).
Одновременно с изменением потерь напора в подающей магистра-
ли тепловой сети изменяются потери напора в обратной магистрали, рас-
полагаемые напоры на абонентских вводах потребителей и гидравлические
условия в точках присоединения абонентов к теплосети. Серьезным недос-
татком известных систем отопления, в которых регулирование тепловой
нагрузки осуществляют изменением расхода сетевой воды с помощью ин-
дивидуальных или групповых регуляторов отопления, установленных пе-
ред отопительными приборами или перед системой отопления [7], является
возможность нарушения циркуляции воды в системе отопления при воз-
никновении аварийных гидравлических режимов в обратной магистрали
тепловой сети. Например, при максимальном расходе воды в теплосети
абонент Б находится в статической зоне непосредственного присоединения
(линия 1 на рис. 4.12), а с изменением располагаемого напора на станции
система отопления абонента Б будет опорожняться через обратный трубо-
провод (линия 2 на рис. 4.12).
С целью повышения надежности работы систем отопления при пе-
ременном расходе сетевой воды в теплосетях разработан ряд технических
решений по стабилизации гидравлических режимов местных систем ото-
пления при количественном и качественно-количественном регулировании
тепловой нагрузки.
Особенностью предложенных решений является то, что регулирова-
ние тепловой производительности местной системы теплоснабжения произ-
водят изменением расхода обратной сетевой воды с помощью регулятора
расхода, установленного после системы отопления. Такое регулирование
наиболее точно отвечает принципам количественного и качественно-
количественного регулирования тепловой нагрузки и позволяет создать у
всех абонентов тепловой сети необходимую для центрального регулирова-
ния пропорциональную разрегулировку систем отопления. Необходимо
также отметить, что при установке регулятора расхода перед системой ото-
пления устраняется влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу
системы отопления, однако расчетный расход сетевой воды в тепловых се-
тях становится равным сумме расходов на отопление и горячее водоснабже-
ние, что приводит к росту капитальных затрат в тепловые сети. Установка
регулятора расхода после системы отопления позволяет свести к минимуму
влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу системы отопления без
значительного увеличения расхода сетевой воды в тепловой сети.
Система отопления с регулированием тепловой нагрузки расходом
обратной сетевой воды представлена на рис. 4.13.
Преимуществом схемы (рис. 4.13), является то, что одновременно с
регулированием тепловой нагрузки регулятор расхода, установленный по-
сле системы отопления, осуществляет гидравлическую защиту системы
отопления от опорожнения.
116
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 4.13. Система отопления с регулятором расхода на обратном
стояке: 1,2— подающий и обратный стояки системы отопления; 3, 4 — подаю-
щая и обратная магистрали тепловой сети; 5 — отопительный прибор; 6 —регу-
лятор расхода; 7 — датчик температуры воздуха в отапливаемом помещении
Из графика напоров на рис. 4.14, следует, что с изменением расхода
воды на абонентский ввод изменяется и степень открытия регулирующего
клапана, что позволяет поддерживать необходимый для нормальной рабо-
ты системы отопления располагаемый напор.
Рис. 4.14. Примерный пьезометрический график при установке регу-
лятора расхода на обратном стояке: 1 —линия напоров при полностью открытом
регуляторе расхода; 2 —линия напоров при прикрытом регулирующем клапане
Так, при максимальном расходе воды в теплосети в полностью от-
крытом регулирующем клапане срабатывается напор Л1ГW-Il' }-1Г2. С по-
нижением давления в теплосети регулирующий клапан прикроется и рас-
полагаемый напор абонентской установки ЛН уменьшится на величину
ДНРР-Н\-Н2, превосходящую АН' рр.
117
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Схема системы отопления (рис. 4.13) применима в случаях, когда
давление сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети ни при ка-
ких гидравлических условиях работы тепловой сети не превысит макси-
мальное давление, обусловленное механической прочностью отопитель-
ных приборов. Поэтому применение такой схемы системы отопления воз-
можно в непротяженных тепловых сетях при снабжении теплом от не-
больших котельных.
При центральном количественном и качественно-количественном
регулировании отпуска тепла потребителям в крупных системах тепло-
снабжения давление в подающей магистрали тепловой сети, особенно у
абонентов, наиболее близко расположенных к тепловому источнику, может
превышать максимально допустимое давление по условиям механической
прочности отопительных приборов. В этом случае гидравлическую защиту
отопительных приборов системы отопления от превышения давления в по-
дающей магистрали теплосети целесообразно осуществлять путем уста-
новки на подающем стояке системы отопления регулятора давления, свя-
занного с датчиком давления в системе отопления (рис. 4.15) [146, 147].
Рис. 4,15. Система отопления с регулятором давления на подающем
стояке и регулятором расхода на обратном стояке: обозначения 1-7 те же, что
на рис. 4.13; 8 - регулятор давления; 9 — датчик давления воды
График напоров абонентской установки с регулятором давления и
регулятором расхода представлен на рис. 4.16. Величины напоров, сраба-
тываемых в регуляторе давления ДНРЛ и в регуляторе расхода ДНРР, изме-
няются в зависимости от давления сетевой воды в подающей и обратной
магистралях тепловой сети, что позволяет поддерживать необходимый
располагаемый напор в системе отопления.
118
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 4.16. График напоров абонентской установки с регулятором дав-
ления и регулятором расхода
Установка регулятора давления на подающем стояке и регулятора
расхода на обратном стояке системы отопления позволяет повысить на-
дежность работы системы отопления и расширить диапазон применения
данной схемы благодаря стабилизации гидравлических режимов работы
местных систем теплоснабжения при переменном расходе сетевой воды в
теплосети.
Для установки приборов автоматического регулирования и гидравли-
ческой защиты на абонентском вводе необходимо определение гидравличе-
ского сопротивления регулирующих клапанов при изменении расхода воды.
Сопротивление регулирующих клапанов (регуляторов расхода,
температуры, давления, перепада давления) изменяется от бесконечности
при полностью закрытом клапане и отсутствии пропуска через него до ми-
нимального значения при полностью открытом клапане. Регулирующие
клапаны характеризуются условной пропускной способностью /<7, пред-
ставляющей собой расход воды плотностью 1000 кг/м3 через полностью
открытый регулятор при перепаде давления на нем 0,1 МПа. По известной
величине пропускной способности может быть определено минимальное
значение характеристики сопротивления регулирующего клапана, м ч2/м6:
Ю . (4.18)
Р К;
Учитывая квадратичную зависимость потерь напора в теплосети от
расхода сетевой воды (уравнение 2.17), расход воды через абонентскую
установку при полностью открытом клапане может быть представлен в
виде [77, 78]:
V’=(H\-H ’2)°’7(За+ЗМИ1/5, (4.19)
где 77’। - напор перед регулирующим клапаном; 77’2 - напор после або-
нентской установки; За - сопротивление абонентской установки; Змин - со-
противление регулирующего клапана при полном открытии.
Если шток клапана занимает промежуточное положение между
полным открытием и полным закрытием, то расход воды в местной систе-
ме составит:
119
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
V=(Hx-H1)-'-/(S.+S)y\ (4.20)
где Н\ - напор перед прикрытым регулирующим клапаном; Н2 - напор
после абонентской установки; 5 - сопротивление прикрытого регули-
рующего клапана.
Решая совместно уравнения (4.18), (4.19) и (4.20) при условии 5а=0,
получим выражение для определения зависимости характеристики сопро-
тивления клапана от относительного расхода воды через абонентскую ус-
тановку и относительного располагаемого напора на вводе абонентской
установки:
5 = 10/(Kv2 Т2 а), (4.21)
где 7=7/7’ - отношение расхода воды на абонентскую установку при те-
кущем положение штока клапана к расходу воды через полностью откры-
тый клапан; а =(Н\-Н2)/(Н\-Н'2) - отношение потерь напора в абонент-
ской установке при текущем положение штока клапана к потерям напора в
абонентской установке при полностью открытом клапане.
На рис. 4.17 представлена зависимость текущего значения характери-
стики сопротивления регулирующего клапана от относительного расхода се-
тевой воды через абонентскую установку и относительных потерь напора в
местной системе отопления. При построении графика принято: К\=6 м3/ч;
7=0,2-1; «=1,0-1,8.
График на рис. 4.17 позволяет получить представление о том, как
должно изменяться сопротивление клапана при переменном расходе во-
ды через абонентскую установку. Из графика видно, что при относи-
тельном расходе воды через абонентскую установку равном 7=1 (кла-
пан полностью открыт), значение характеристики сопротивления регу-
лирующего клапана минимально и равно 5=0,28 м-ч2/м6. С уменьшением
расхода сетевой воды через систему отопления сопротивление клапана
будет увеличиваться. Так, при относительном расходе воды через сис-
тему отопления 7=0,2, относительном располагаемом напоре на або-
нентском вводе Of=l сопротивление регулирующего клапана равно
5=6,94 м ч2/м6, что в 9 раз больше минимального сопротивления клапана
при его полном открытии.
Кроме того, из графика следует, что при меньших значениях а с
уменьшением относительного расхода сетевой воды необходимо большее
увеличение сопротивления регулирующего клапана: чем меньше значение а,
тем больше должно быть сопротивление регулирующего клапана. Например,
при 7=0,2 и а=1 5=6,94 м-ч2/м6, а при 7=0,2 и а= 1,8 5=3,86 м-ч2/м6. Благо-
даря этому, регулирующий клапан регулятора расхода, установленный
после системы отопления, позволяет также повысить гидравлическую
устойчивость абонентской установки при изменении располагаемого на-
пора на вводе и переменном расходе сетевой воды в тепловых сетях, т.е.
обеспечить заданный режим регулирования при любых гидравлических
условиях в тепловой сети.
120
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Рис. 4.17. Зависимость текущего значения характеристики сопротивления
регулирующего клапана от относительного расхода сетевой воды через местную
систему отопления при различных относительных располагаемых напорах на вводе
Подчеркнем необходимость 100%-ой автоматизации абонентских
установок при переводе систем теплоснабжения на количественное и каче-
ственно-количественное регулирование тепловой нагрузки систем тепло-
снабжения. В свое время способы количественного и качественно-
количественного регулирования были отвергнуты как раз из-за недоста-
точной автоматизации местных тепловых пунктов потребителей. Это не
позволило использовать огромные преимущества количественного регули-
рования (табл. 3.2).
При качественном регулировании центральное регулирование на
теплоисточниках было основным способом регулирования тепловой на-
грузки в отечественных системах теплоснабжения. Местное регулирование
должно было дополнять центральное, но в связи с отсутствием необходи-
мых приборов регулирования в тепловых пунктах и на абонентских вводах
не применялось в необходимых для этого масштабах.
При полной автоматизации абонентов местное регулирование явля-
ется определяющим способом регулирования, а на теплоисточниках осу-
ществляется корректировка давления и расхода воды в теплосетях в соот-
ветствии с изменением параметров на абонентских вводах.
4.5. ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
ПРИ КОЛИЧЕСТВЕННОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
В насосных системах отопления одной из основных гидравличе-
ских характеристик, определяющих режим работы системы, является рас-
полагаемый перепад давлений для создания циркуляции воды, который
складывается из давления, создаваемого насосом, и естественного цирку-
121
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ляционного давления, возникающего вследствие охлаждения воды в ото-
пительных приборах и трубах циркуляционного кольца [74].
Наибольшей тепловой устойчивостью, т.е. способностью изменять
теплоотдачу отопительных приборов при изменении температуры и расхо-
да теплоносителя, обладают вертикальные однотрубные и бифилярные
системы. При этом наибольшая эффективность эксплуатации таких систем
достигается при изменении расхода теплоносителя одновременно с пони-
жением его температуры, т.е. при количественном или качественно-
количественном регулировании. Кроме того, в вертикальных системах
отопления при движении теплоносителя сверху вниз и с уменьшением его
расхода существенно увеличивается коэффициент затекания воды в при-
бор, что способствует повышению средней температуры воды в приборе и
уменьшению площади его поверхности [74].
Естественное циркуляционное давление, возникающее в системе
отопления вследствие охлаждения воды в отопительных приборах, опреде-
ляется по формуле:
= <4-22)
с • G
ст
где /3 - среднее приращение плотности воды при понижение ее температуры
на 1 °C; с - удельная массовая теплоемкость воды; Gcm - расход воды в стоя-
ке, Gcm = X Qcm ' 3’6 ’ 01 ’ 02 1 с(г3 - Ъ ) ; 0}* ~ коэффициент,
учитывающий теплопередачу через дополнительную поверхность (сверх
расчетной) приборов, принятых к установке; Д* - коэффициент учета до-
полнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ог-
раждений; Q, - тепловая нагрузка /-го отопительного прибора; h, - расстоя-
ние от оси магистрали до центра /-го отопительного прибора; т3 - темпера-
тура сетевой воды в подающей магистрали; т2 - температура сетевой воды в
обратной магистрали системы отопления; - тепловая нагрузка стояка.
Из анализа уравнения (4.22) следует, что величина естественного цир-
куляционного напора прямо пропорциональна температурному перепаду в
системе отопления и обратно пропорциональна расходу теплоносителя в
стояке. Можно предположить, что при переводе систем теплоснабжения на
количественное регулирование тепловой нагрузки изменится и составляющая
естественного циркуляционного давления в структуре располагаемого давле-
ния, необходимого для циркуляции воды в системе отопления [65].
Величины Д с, Д *, Д *, Qi, hi, lLQcm не зависят от способа регулиро-
вания, поэтому уравнения для нахождения естественного циркуляционного
давления в системах отопления при количественном и качественном регу-
лировании можно записать по аналогии с уравнением (4.22):
для качественного регулирования:
д‘ д* z Q.h.> <4-23)
С
122
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
для количественного регулирования:
GKOjl
ст
(4.24)
GKO4 S-ч коп __
ст , Сгст — соответственно расходы воды в стояках при качественном
и количественном регулировании тепловой нагрузки.
Из уравнений (4.23), (4.24) следует, что отношение естественных
циркуляционных давлений при количественном и качественном регулиро-
вании пропорционально отношению разности температур в местной сис-
теме отопления.
Результаты расчетов по формулам (4.22)-(4.24) представлены
на рис. 4.18.
Зависимость построена при расчетной температуре наружного воз-
духа для проектирования отопления t,lo- -31 °C. Пик кривой
д/с; /ддг; = f(t„) на рис. 4.18 объясняется изломом темпера-
турного графика качественного регулирования при г„=2,35 °C.
Из графика на рис. 4.18 следует, что при количественном регулиро-
вании с повышением температуры наружного воздуха влияние естествен-
ного циркуляционного давления Лр
на режим работы системы ото-
пления существенно увеличивается. Так, при температуре наружного воз-
духа г„=10 °C и количественном регулировании естественный циркуляци-
онный напор увеличивается в 8 раз по сравнению с естественным циркуля-
ционным напором при качественном регулировании. Одной из причин рос-
та естественного циркуляционного давления является увеличение темпера-
турного перепада в системе отопления.
д р
f-др
10 5 О -5 -10 -15 -20 -25 Г„, °C
Рис. 4.18. Зависимость отношения естественного циркуляционного
давления Aj? при количественном и качественном регулировании от
температуры наружного воздуха
При качественном регулировании естественное циркуляционное
давление также непостоянно в течение отопительного периода, что обу-
словлено изменением температуры сетевой воды и, соответственно, ее
123
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
плотности. В результате этого в системах отопления возникает явление
естественного саморегулирования, что положительно сказывается на ре-
жимах работы систем отопления. Как следует из рис. 4.18, при количест-
венном регулировании степень изменения естественного циркуляционного
давления в течение отопительного периода значительно выше. Поэтому
можно сделать вывод, что механизм саморегулирования системы отопле-
ния при количественном регулировании более выражен, чем при качест-
венном. Повышение роли этого механизма при количественном регулиро-
вании позволяет снизить гидравлическую разрегулировку системы отопле-
ния, обусловленную охлаждением воды в отопительных приборах
(в вертикальных однотрубных системах) и разностью плотности воды
(в вертикальных двухтрубных системах).
Следует отметить, что уравнение (4.22) для нахождения естествен-
ного циркуляционного давления, вызванного охлаждением воды в прибо-
рах, справедливо для различных систем отопления и типов стояков. Конст-
руктивные особенности стояка влияют только на определение величины
hi - расстояния от оси магистрали до центра охлаждения г'-го отопительно-
го прибора. Поэтому зависимость, представленная на рис. 4.18, также спра-
ведлива для различных систем отопления вне зависимости от конструктив-
ных особенностей.
Расчетный располагаемый перепад давлений необходим для пре-
одоления гидравлического сопротивления системы отопления и поэтому
должен быть величиной постоянной. При количественном регулировании в
системе отопления с повышением температуры наружного воздуха естест-
венное циркуляционное давление увеличивается, что позволяет уменьшить
давление, создаваемое насосом, практически до нуля. Поэтому при количе-
ственном регулировании насосное оборудование индивидуальных и цен-
тральных тепловых пунктов должно быть оснащено частотными регулируе-
мыми приводами, позволяющими изменением частоты вращения насосов
регулировать подачу теплоносителя в системы отопления. В случае макси-
мального увеличения естественного циркуляционного давления (при высо-
ких температурах наружного воздуха) роль циркуляционного насоса может
быть сведена к корректировке гидравлического режима работы системы
отопления. Частотное регулирование производительности насоса позволяет
более плавно, без возникновения аварийных режимов, осуществлять изме-
нение расхода теплоносителя в системе отопления. Кроме того, приводит к
значительной экономии электроэнергии, затрачиваемой на привод насосов.
Отметим, что повышение естественного циркуляционного давления
может повлиять на режимы работы системы отопления как положительно,
так и отрицательно. Одним из отрицательных моментов является то, что
повышение располагаемого напора, в данном случае естественного цирку-
ляционного напора, при невысокой гидравлической устойчивости системы
отопления и отключенном циркуляционном насосе приведет к неизбежно-
му пропорциональному повышению расхода сетевой воды. Отрегулировать
124
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
режим работы системы отопления в этом случае можно понижением тем-
пературы сетевой воды, осуществляя количественное регулирование при
температурном графике с более низкими параметрами (с параметрами теп-
лоносителя ниже 95/70 °C), или применяя местное качественно-
количественное регулирование. Значительному повышению гидравличе-
ской устойчивости системы отопления и компенсации отрицательного
влияния естественного циркуляционного давления способствует оснаще-
ние ее балансировочными клапанами, терморегуляторами, установленны-
ми на приборах, регуляторами перепада давления и другими приборами
автоматического регулирования и гидравлической защиты [146, 147].
В настоящее время существует большая номенклатура таких приборов, как
импортного, так и отечественного производства, что делает возможным
перевод систем теплопотребления на количественное и качественно-
количественное регулирование тепловой нагрузки.
4.6. ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРИ СОВМЕСТНОМ
ЦЕНТРАЛЬНОМ И МЕСТНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ
ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
При недостаточной эффективности централизованного теплоснаб-
жения происходит стихийный переход потребителей на обеспечение пико-
вой тепловой мощности за счет местных источников (электронагревателей,
дополнительного сжигания газа в кухонных плитах и пр.) [121]. По нашему
мнению, наметившаяся тенденция сочетания централизованного и децен-
трализованного теплоснабжения должна сохраниться и после преодоления
нынешнего энергетического кризиса, однако с реализацией в более циви-
лизованных технических решениях.
Для повышения экономичности теплоснабжения целесообразно по-
крытие базовой части тепловой нагрузки системы теплоснабжения за счет вы-
сокоэкономичных отборов пара теплофикационных турбин ТЭЦ и обеспече-
ние пиковой нагрузки с помощью автономных пиковых источников теплоты,
установленных непосредственно у абонентов. В НИЛ ТЭСУ УлГТУ разрабо-
тан и запатентован ряд технологий комбинированного теплоснабжения от
централизованных и местных источников [148, 149]. Один из вариантов
таких систем теплоснабжения изображен на рис. 4.19.
।--------->-----------------------
Рис. 4.19. Система теплоснабжения с централизованными и местными
источниками: 1 — теплофикационная турбина; 2 — основные сетевые подогревате-
ли; 3 - сетевой насос; 4 - автономные пиковые источники теплоты; 5 - абоненты
125
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
В такой системе теплоснабжения ТЭЦ работает с максимальной
эффективностью при коэффициенте теплофикации равном 1.
В качестве автономных пиковых источников теплоты могут быть
использованы газовые и электрические бытовые отопительные котлы,
электрообогреватели, тепловые насосы. Преимуществом этих технологий
является возможность каждого абонента самостоятельно выбирать момент
включения пикового теплоисточника и величину нагрева воды в нем, что
повышает качество теплоснабжения и создает более комфортные условия
индивидуально для каждого потребителя. Кроме того, при аварийных си-
туациях на ТЭЦ и перебоях с централизованным теплоснабжением в рабо-
те остаются автономные источники теплоты абонентов, которые будут ра-
ботать в качестве основных, что позволяет защитить систему теплоснаб-
жения от замерзания и существенно повысить ее надежность.
Менее экономичным является использование в качестве автономных
пиковых источников теплоты индивидуальных отопительных котлов и элек-
трокотлов или различных электронагревателей. В первом случае происходит
дополнительный расход топлива, а во втором случае — дополнительный рас-
ход электроэнергии, причем в обоих случаях возрастает температура обрат-
ной сетевой воды, что уменьшает выработку электроэнергии на тепловом
потреблении. Ущерб от недовыработки электроэнергии на тепловом потреб-
лении будет незначительным, т.к. не все потребители в равной степени бу-
дут использовать пиковые теплоисточники, и температура в обратной маги-
страли в расчетном режиме не будет ощутимо превышать 70 °C, что харак-
терно для стандартного температурного графика 150/70 °C. Использование
индивидуальных отопительных котлов в качестве пиковых источников теп-
лоты является даже более выгодным по сравнению с крупными пиковыми
водогрейными котлами ТЭЦ, поскольку снижаются потери теплоты в тепло-
вых сетях. КПД современных отопительных котлов составляет 90-92%, что
на 5-10% больше, чем пиковых водогрейных котлов. Экономия условного
топлива при использовании этого варианта составляет 20-50%.
Наиболее выгодно использовать в качестве пиковых источников теп-
лонасосные установки (ТНУ), в которых низкопотенциальным источником
теплоты является вода из обратного трубопровода тепловой сети абонента.
При дополнительном охлаждении обратной сетевой воды в ТНУ более пол-
но используется энтальпия теплоносителя, возрастает экономичность тепло-
снабжения благодаря увеличению выработки электроэнергии на тепловом
потреблении при понижении температуры обратной сетевой воды.
Приняв среднее значение коэффициента преобразования 2,5, полу-
чим, что расход электроэнергии на отопление с помощью теплового насоса
составит 40-45% расхода в системе отопления с прямым преобразованием
электричества в теплоту. Внедрению ТНУ будет способствовать повышение
их эффективности за счет изменений, внесенных в конструкцию компрессо-
ров, теплообменников и систем управления на базе микропроцессоров, а
также снижение стоимости за счет конкуренции между производителями.
126
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
4.7. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ
ПРИВОДОВ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Перевод централизованных систем теплоснабжения на новые техно-
логии регулирования должен сопровождаться модернизацией тепловых ис-
точников, автоматизацией тепловых пунктов местных абонентских установок,
совершенствованием систем транспорта теплоты, что требует определенных
капитальных вложений (инвестиций) в системы теплоснабжения.
Внедрение новых технологий регулирования тепловой нагрузки в
системах теплоснабжения должно осуществляться на основании технико-
экономических расчетов различных энергетических объектов, являющихся
составными элементами систем теплоснабжения.
Для оптимизации параметров систем теплоснабжения в отечествен-
ной практике технико-экономических расчетов широко используется метод
приведенных затрат [35], который в общем виде описывается формулой
3 = КЕ н + И , (4.25)
где К - капитальные вложения, руб.; Еа - нормативный коэффициент эффек-
тивности капитальных вложений, год’1; И- ежегодные издержки, руб./год.
Оптимальное решение при использовании этого метода определя-
лось минимальным значением приведенных затрат в реализацию проекта.
В настоящее время сфера применения этого метода ограничена.
Объясняется это произошедшими в экономике страны рыночными преоб-
разованиями: сокращением бюджетного финансирования; приватизацией и
акционированием собственности; жесткой кредитной и налоговой полити-
кой; изменением структуры финансирования инвестиционной деятельно-
сти; привлечением иностранных инвестиций.
Недостатком метода приведенных затрат в этих условиях является
то, что он не позволяет оценить величину дохода, полученного от реализа-
ции проекта. Целесообразность применения метода приведенных затрат
сохраняется при оптимизации параметров теплофикационных систем,
сравнении затрат в альтернативные проекты, определении затрат на рекон-
струкции объектов и систем, а также при обосновании выбора технологи-
ческих схем. При применении метода приведенных затрат вместо норма-
тивного коэффициента эффективности капитальных затрат Еа рекоменду-
ется принимать уровень эффективности затрат, приемлемый для инвесто-
ров Е, который в общем случае не должен быть меньше процентной ставки
по депозитным вкладам в банках [78].
В современных экономических условиях оценка привлекательности
инвестиционных проектов в энергетике должна производиться с учетом
интересов всех участников инвестиционного проекта и может осуществ-
ляться при помощи следующих методов: метода определения срока оку-
паемости; метода чистого дисконтированного дохода; метода внутренней
ставки рентабельности; метода расчета совокупных затрат; метода индекса
доходности инвестиций [52, 78, 84]. Экономические показатели, рассчи-
127
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
тайные с помощью этих методов, отражают эффективность проекта с по-
зиции интересов участвующих в проекте инвесторов. В этом случае в каче-
стве регулятора нормы дисконта вместо коэффициента эффективности ка-
питальных вложений выступают реальные процентные ставки по депози-
там и кредитам банков.
Практика показывает, что одним из наиболее используемых крите-
риев эффективности инвестиционных проектов является чистый дисконти-
рованный доход, который показывает ожидаемую максимальную доход-
ность проекта из всех предложенных к рассмотрению.
Метод чистого дисконтированного дохода основан на сопоставле-
нии величины начальных инвестиций с общей суммой дисконтированных
денежных поступлений, предполагаемых в течение срока использования
инвестиций. Все денежные потоки при этом дисконтируются к расчетному
году с помощью коэффициента дисконтирования (ставки дисконта):
цдч = у _____ILi____у __________ (4.26)
У) (1 + Р)' fti (1 + РУ ’
где I7t - приток реальных денег в год t; Ктв - инвестированный капитал;
Т - срок действия проекта; Р - ставка дисконта.
Если ЧДД > 0, дисконтированный приток денег больше дисконти-
рованного оттока денег за весь расчетный период - вложение денег в про-
ект выгодно.
При ЧДД=б) доходность инвестиций равна норме дисконта, т.е. дис-
контированные притоки денег равны дисконтированным оттокам, в итоге -
доходность проекта равна 0.
В случае ЧДД < 0 дисконтированный приток денег превышает отток
денег за весь расчетный период, а значит инвестиционный проект невыгоден.
При сравнении альтернативных проектов предпочтение следует от-
давать проекту с большим положительным значением ЧДД.
Оценим эффективность внедрения преобразователей частоты мето-
дом чистого дисконтного дохода [52, 78, 84].
По результатам наблюдений [44, 71,102] экономия электроэнергии
при применении частотных регулируемых приводов достигает 20-60%. Ре-
зультаты этих наблюдений позволяют сделать технико-экономическую
оценку эффективности применения частотных регулируемых приводов.
Расход электроэнергии за отопительный период W на привод элек-
тродвигателя мощностью N кВт составляет:
W = N-n, (4.27)
где п - число часов работы преобразователя частоты.
При расчете чистого дисконтированного дохода принимаем срок дейст-
вия проекта 10 лет, а ставку дисконта равной 10%. Расчет выполняем для двух
случаев: экономия электроэнергии от применения преобразователей частоты со-
ставляет 20% и 60%. Стоимость электроэнергии принята равной 0,79 рубУкВтч.
Расчет выполнен в ценах 2001 г. В расчете использовались данные по оборудо-
ванию, поставляемому фирмой «Автоматик Арт» (г. Красногорск).
128
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Расчеты чистого дисконтированного дохода для преобразователей
частоты различной мощности сведены в табл. 4.4. В качестве исходных
данных для расчетов принимаем данные табл. 3.3.
Для нахождения величины чистого дисконтированного дохода ис-
пользовалась формула (4.26), которая в случае однократных инвестиций и
постоянных денежных поступлений несколько упрощается и принимает вид:
ЧДД = Л^а + РГ'-^. (4.28)
t=i
Таблица 4.4. Расчет прибыли от применения преобразователей частоты
Годы Потоки денеж- ных средств, тыс. руб. Коэффициент приведения Текущая стоимость денежных потоков разных лет, тыс. руб.
20% 60% 20% 60%
Мощность привода 7,5 кВт
Сегодня -36,8 -36,8 1 -36,8 -36,8
1+10 6,1 18,2 0,909-5-0,386 37,2 (сумма за 10 лет) 111,6 (сумма за 10 лет)
Чистый дисконтированный доход ЧДД 0,4 74,8
Мощность привода 11 кВт
Сегодня -44,7 -44,7 1 -44,7 -44,7
14-10 8,9 26,6 0,909-5-0,386 54,6 (сумма за 10 лет) 163,7 (сумма за 10 лет)
Чистый дисконтированный доход ЧДД 9,9 119
Мощность привода 22 кВт
Сегодня -71 -71 1 -71 -71
14-10 17,8 53,3 0,9094-0,386 109,1 (сумма за 10 лет) 327,4 (сумма за 10 лет)
Чистый дисконтированный доход ЧДД 38,1 256,4
Мощность привода 55 кВт
Сегодня -157,5 -157,5 1 -157,5 -157,5
14-10 44,4 133,2 0,909-5-0,386 272,8 (сумма за 10 лет) 818,5 (сумма за 10 лет)
Чистый дисконтированный доход ЧДД 115,3 661
Мощность привода 75 кВт
Сегодня ~ ~ 1-10 ' -205 -205 1 -205 -205
60 182 0,909-5-0,386 372 (сумма за 10 лет) 1116,1 (сумма за 10 лет)
Чистый дисконтированный доход ЧДД 167 911,1
Из результатов расчетов, приведенных в табл. 4.4, следует, что при
экономии электроэнергии 20-60% от применения частотных регулируемых
приводов различной мощности прибыль за 10 лет действия проекта состав-
ляет 0,4-911 тыс. руб. Значение чистого дисконтного дохода больше 0, сле-
довательно, применение преобразователей частоты выгодно.
Рассчитаем срок окупаемости частотных преобразователей по формуле
Т = Л . (4.29)
П
129
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Результаты расчета по формуле (4.29) сведены в табл. 4.5. Расчет
выполнен также при условии, что от применения преобразователей часто-
ты экономится 20-60% электроэнергии. В расчетах принималось, что еже-
годная прибыль постоянна.
Таблица 4.5. Расчет сроков окупаемости преобразователей частоты
различной мощности
Мощность, кВт Капитальные затраты, тыс. руб. Ежегодная прибыль, тыс. руб. Срок окупаемости, лет
Экономия ЭЛ. энергии 20% Экономия ЭЛ. энергии 60% 20% 60%
7,5 36,8 6,1 18,2 6,1 2
И 44,7 8,9 26,6 5 1,7
22 71 17,8 53,3 4 1,3
55 157,5 44,4 133,2 3,5 1,2
75 205 60,5 181,7 3,4 1,1
Из табл. 4.5 видно, что с увеличением мощности преобразователя
частоты уменьшается срок окупаемости оборудования, что объясняется
большей экономией электроэнергии и, следовательно, большей ежегодной
прибылью.
В расчете не учитывалась прибыль от снижения расхода воды,
уменьшения численности обслуживающего персонала. Не учитывалось
также возможное увеличение стоимости электроэнергии в течение срока
окупаемости. С учетом этих факторов срок окупаемости преобразовате-
лей частоты может стать меньше, а прибыль от их установки - больше.
Определим границы интересов инвесторов: рассчитаем внутрен-
нюю норму доходности инвестиционного проекта.
Под внутренней нормой доходности (ВНД) понимают такое зна-
чение коэффициента дисконтирования, при котором величина ЧДД рав-
на нулю [52, 78, 84]. Рассчитанное значение ВНД должно быть больше
значения принимаемого коэффициента дисконтирования, иначе проект
становится неэффективным.
Внутреннюю норму доходности определим при помощи графика
зависимости ЧДД=/(Р). Для этого определим величины ЧДД по изло-
женной выше методике при ставках дисконта, изменяющихся от 6 до 36%.
Результаты расчета представлены в последней строке табл. 4.6,
на рис. 4.19 и рис. 4.20.
Анализируя графики на рис. 4.20 и 4.21, можно получить представ-
ление о том, какую прибыль будет приносить этот инвестиционный проект
при различных ставках дисконта.
Из графика на рис. 4.20 видно, что кривые чистого дисконтного до-
хода не пересекают нулевую линию, т.е. при данных ставках дисконта
ЧДД > 0. Это означает, что при экономии электроэнергии 60% и сроке дей-
ствия проекта 10 лет реализация проекта будет выгодна даже при ставках
дисконта больше 36%.
130
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Таблица 4.6. Расчет внутренней нормы доходности проекта
Ставка дисконта, % Чистый дисконтированный доход, тыс. руб. при экономии электроэнергии
20% 60%
7,5 кВт И кВт 22 кВт 55 кВт 75 кВт 7,5 кВт 11 кВт 22 кВт 55 кВт 75 кВт
6 8,1 20,8 60,0 169,2 236,5 97,1 151,0 321,2 822,7 1134
7 6,0 17,8 54,0 154,3 216,4 91,0 142,1 303,3 778,0 1073
8 4,1 15,0 48,4 140,4 197,5 85,3 133,8 286,6 736,1 1016
9 2,3 12,4 43,2 127,4 180,0 80,0 126,0 271,0 697,2 962,8
10 0,7 10,0 38,3 115,2 163,6 75,0 118,7 256,4 660,7 913,0
12 -2,3 5,6 29,6 93,4 134,1 66,0 105,6 230,2 595,2 823,5
14 -5,0 1,7 21,9 74,1 108,0 58,1 94,1 207,1 537,4 744,5
16 - -1,7 15,0 57,1 85,0 51,2 83,9 186,6 486,3 674,6
18 - -4,7 9,0 42,0 64,6 45,0 74,8 168,5 441,1 612,9
20 - - 3,6 28,6 46,5 39,5 66,8 152,4 400,9 557,9
24 - - -5,5 5,9 15,9 30,2 53,2 125,2 332,8 464,9
28 - - -12,9 -12,6 -6,2 22,6 42,1 102,9 277,1 388,9
30 - - - -20,5 -19,8 19,4 37,4 93,5 253,6 356,7
32 - - - - - 16,5 33,3 85,2 232,9 328,5
36 - - - - - 11,6 26,0 70,6 196,4 278,6
ВНД 10,5 15 21,6 25,3 26,8 >36 >36 >36 >36 >36
Рис. 4.20. Зависимость чистого дисконтного дохода от ставки дискон-
та при экономии электроэнергии 60%: 1 - мощность привода 75 кВт;
2-55 кВт; 3 — 22 кВт; 4 — 11 кВт; 5 — 7,5 кВт
Рис. 4.21. Зависимость чистого дисконтного дохода от ставки дискон-
та при экономии электроэнергии 20%: обозначения те же, что на рис. 4.20
131
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Из графика на рис. 4.21 и табл. 4.6 следует, что при 20%-ой эконо-
мии электроэнергии величины ЧДД меняют знак при различных ставках
дисконта. Величину ВИД находим по формуле
ВНД = Pt + ~ р'\ (4-3°)
ЧДД , - ЧДД 2
где Р\, Р2 - ставки дисконта, при которых ЧДД меняет знак;
ЧДД\, ЧДД2 - соответственно значения чистого дисконтированного дохода
при ставках дисконта и Р2.
По формуле (4.30) находим величину ВНД, которая для преобразо-
вателей частоты различной мощности изменяется от 10,5 до 26,8%. Внут-
ренняя норма доходности характеризует ставку дисконта, выше которой
реализация проекта будет невыгодна.
Из приведенных расчетов можно сделать вывод, что с увеличением
мощности преобразователя частоты увеличивается величина чистого дис-
контного дохода, внутренняя норма доходности и снижается срок окупае-
мости. С увеличением экономии электроэнергии до 60% значения чистого
дисконтного дохода от применения регулируемого привода могут увели-
чиваться на несколько порядков.
132
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе проведен анализ преимуществ и недостатков существую-
щих способов регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения,
предложены новые технологии для реализации центрального количествен-
ного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки
систем теплоснабжения, способы регулирования и гидравлической защиты
местных систем отопления при переменном расходе воды в теплосети.
В результате сравнения существующих способов регулирования
тепловой нагрузки систем теплоснабжения в работе обосновывается необ-
ходимость перевода отечественных систем теплоснабжения на централь-
ное количественное и качественно-количественное регулирование тепло-
вой нагрузки.
Предложенные технические решения при их реализации позволяют
существенно повысить качество, надежность и экономичность работы сис-
тем теплоснабжения.
133
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
134
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ПРИЛОЖЕНИЯ
135
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 1
Температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети Т\ при температуре
воздуха внутри помещения 18 °C, температурный график 130/70 °C
Расчетная температура наружного воздуха, °C Температура наружного воздуха, °C
10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30
0 72,8 102,0 130,0 — — — — — —
-1 70,3 98,1 124,8 — — — — — —
-2 68,0 94,6 120,0 — — — - — —
-3 65,9 91,4 115,7 — — — - — —
—4 64,0 88,4 111,8 — — - — — —
-5 62,2 85,7 108,2 130,0 — — — — —
-6 60,6 83,2 104,9 125,9 — — — — —
-7 59,1 80,9 101,8 122,0 — - — — —
-8 57,7 78,8 98,9 118,5 — — — — —
-9 56,4 76,8 96,3 115,2 — — — — —
-10 55,2 75,0 93,8 112,1 130,0 - — — —
-11 54,1 73,2 91,5 109,3 126,6 — — — —
-12 53,1 71,6 89,4 106,6 123,4 — — — —
-13 52,1 70,1 87,3 104,0 120,4 — — — —
-14 51,2 68,7 85,4 101,7 117,5 — — — —
-15 50,3 67,3 83,6 99,4 114,9 130,0 — — —
-16 49,4 66,1 81,9 97,3 112,3 127,1 — — —
-17 48,7 64,8 80,3 95,3 110,0 124,3 — — —
-18 47,9 63,7 78,8 93,4 107,7 121,7 — — —
-19 47,2 62,6 77,4 91,6 105,6 119,2 — — —
-20 46,5 61,6 76,0 89,9 103,5 116,9 130,0 — —
-21 45,9 60,6 74,7 88,3 101,6 114,6 127,5 — —
-22 45,3 59,7 73,4 86,7 99,7 112,5 125,0 — —
-23 44,7 58,8 72,2 85,3 98,0 110,4 122,7 — —
-24 44,2 57,9 71,1 83,9 96,3 108,5 120,5 — —
-25 43,6 57,1 70,0 82,5 94,7 106,6 118,4 130,0 —
-26 43,1 56,4 69,0 81,2 93,2 104,9 116,4 127,7 —
-27 42,6 55,6 68,0 80,0 91,7 103,2 114,5 125,6 —
-28 42,2 54,9 67,0 78,8 90,3 101,5 112,6 123,5 —
-29 41,7 54,2 66,1 77,7 88,9 100,0 110,8 121,5 —
-30 41,3 53,5 65,2 76,6 87,6 98,5 109,1 119,6 130,0
136
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 2
Температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети р при температуре
воздуха внутри помещения 18 °C, температурный график 140/70 °C
Расчетная температура наружного воздуха, °C Температура наружного воздуха, °C
10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30
0 77,3 109,2 140,0 — — — — — —
-1 74,5 105,0 134,2 — — — — — —
-2 72,0 101,1 129,0 — — — — — —
-3 69,7 97,5 124,3 — - — — -
—4 67,6 94,3 120,0 — — — — — —
-5 65,7 91,4 116,0 140,0 — — — — —
—6 63,9 88,6 112,4 135,4 — — — - —
-7 62,3 86,1 109,0 131,2 — — — — —
-8 60,8 83,8 105,9 127,3 — — - — —
-9 59,4 81,6 103,0 123,7 — — — — —
-10 58,1 79,6 100,3 120,3 140,0 — — — -
-И 56,9 77,’7 97,7 117,2 136,2 — — — —
-12 55,7 76,6 95,4 114,2 132,7 — — — —
-13 54,7 74,3 93,1 111,5 129,4 — — — -
-14 53,7 72,7 91,0 108,9 126,3 — — — —
-15 52,7 71,3 89,1 106,4 123,3 140,0 — — —
-16 51,8 69,9 87,2 104,1 120,6 136,8 — — —
-17 50,9 68,6 85,5 101,9 118,0 133,7 — — —
-18 50,1 67,3 83,8 99,8 115,5 130,9 — - —
-19 49,4 66,1 82,2 97,8 113,1 128,1 — - —
-20 48,6 65,0 80,7 96,0 110,9 125,6 140,0 — —
-21 48,0 63,9 79,3 94,2 108,8 123,1 137,2 — —
-22 47,3 62,9 77,9 92,5 106,7 120,7 134,5 - —
-23 46,7 62,0 76,6 90,9 104,8 118,5 132,0 — —
-24 46,1 61,0 75,4 89,3 103,0 116,4 129,6 — —
-25 45,5 60,2 74,2 87,9 101,2 114,3 127,2 140,0 —
-26 44,9 59,3 73,1 86,4 99,5 112,4 125,0 137,5 —
-27 44,4 58,5 72,0 85,1 97,9 110,5 122,9 135,1 —
-28 43,9 57,7 70,9 83,8 96,4 108,7 120,9 132,9 —
-29 43,4 57,0 70,0 82,6 94,9 107,0 118,9 130,7 —
-30 43,0 56,3 69,0 81,4 93,4 105,3 117,0 128,6 140,0
137
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 3
Температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети г, при температуре
воздуха внутри помещения 18 °C, температурный график 150/70 °C
Расчетная температура наружного воздуха, °C Температура наружного воздуха, °C
10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30
0 81,7 116,5 150,0 — — — — — —
-1 78,7 111,8 143,7 — — — — — —
-2 76,0 107,6 138,0 — — — — — —
-3 73,5 103,7 132,9 — — — — — -
—4 71,3 100,2 128,2 — — — — — —
-5 69,2 97,0 123,8 150,0 — - — — —
-6 67,3 94,1 119,9 145,0 — — — — —
-7 65,5 91,3 116,2 140,4 — — — — —
-8 63,9 88,8 112,8 136,2 — — — — —
-9 62,4 86,4 109,6 132,2 — — — — —
-10 61,0 84,3 106,7 128,6 150,0 — — — —
-11 59,6 82,2 103,9 125,1 145,9 — — — —
-12 58,4 80,3 101,4 121,9 142,0 — — — —
-13 57,2 78,5 98,9 118,9 138,4 — — — —
-14 56,2 76,8 96,7 116,0 135,0 — - — —
-15 55,1 75,2 94,5 113,4 131,8 150,0 - — —
-16 54,2 73,7 92,5 110,8 128,8 146,5 — — —
-17 53,2 72,3 90,6 108,5 126,0 143,2 — — —
-18 52,4 70,9 88,8 106,2 123,3 140,0 — — —
-19 51,5 69,7 87,1 104,1 120,7 137,1 — — —
-20 50,8 68,4 85,5 102,0 118,3 134,2 150,0 — —
-21 50,0 67,3 83,9 100,1 115,9 131,5 146,9 — —
-22 49,3 66,2 82,4 98,2 113,7 129,0 144,0 — —
-23 48,6 65,1 81,0 96,5 111,6 126,5 141,3 — —
-24 48,0 64,1 79,7 94,8 109,6 124,3 138,6 — —
-25 47,4 63,2 78,4 93,2 107,7 122,0 136,1 150,0 —
-26 46,8 62,3 77,2 91,7 105,9 119,9 133,7 147,3 —
-27 46,2 61,4 76,0 90,2 104,1 117,8 131,3 144,7 —
-28 45,7 60,5 74,9 88,8 102,4 115,9 129,1 142,2 —
-29 45,1 59,7 73,8 87,4 100,8 114,0 127,0 139,8 —
-30 44,6 59,0 72,7 86,1 99,3 112,2 124,9 137,5 150,0
138
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 4
Температура воды, подаваемой в систему отопления г3
по температурному графику 105/70 °C
Расчетная температура наружного воздуха, °C Температура наружного воздуха, °C
10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30
0 62,1 84,2 105,0 — — — — — —
-1 60,2 81,3 101,1 — — — — — —
-2 58,4 78,6 97,6 — — — — — —
-3 56,8 76,2 94,4 - — — — — —
—4 55,3 74,0 91,5 — — — — — —
-5 53,9 71,9 88,8 105,0 — — — — —
-6 52,7 70,0 86,3 101,9 — — — — —
-7 51,5 68,3 84,0 99,1 — — — — —
-8 50,5 66,7 81,9 96,5 — — — — —
-9 49,4 65,2 79,9 94,0 — — — — -
-10 48,5 63,7 78,1 91,8 105,0 — — — -
-11 47,6 62,4 76,3 89,6 102,5 — — — -
-12 46,8 61,2 74,7 87,6 100,1 — — — —
-13 46,0 60,0 73,2 85,7 97,9 — — — —
-14 45,3 58,9 71,7 83,9 95,8 — — - —
-15 44,6 57,9 70,3 82,3 93,8 105,0 — — —
-16 44,0 56,9 69,0 80,7 91,9 102,8 — — —
-17 43,3 56,0 67,8 79,2 90,1 100,8 — — —
-18 42,8 55,1 66,7 77,7 88,5 98,9 — — —
-19 42,2 54,2 65,6 76,4 86,9 97,0 — —
-20 41,7 53,5 64,3 75,1 85,3 95,3 105,0 — —
-21 41,2 52,7 63,5 73,9 83,9 93,6 103,1 — —
-22 40,7 52,0 62,6 72,7 82,5 92,0 101,3 — —
-23 40,2 51,3 61,7 71,6 81,2 90,5 99,6 — —
-24 39,8 50,6 60,8 70,5 79,9 89,1 98,0 — —
-25 39,4 50,0 60,0 69,5 78,7 87,7 96,4 105,0 —
-26 39,0 49,4 59,2 68,5 77,5 86,3 94,9 103,3 —
-27 38,6 48,8 58,4 67,6 76,4 85,1 93,5 101,7 —
-28 38,2 48,2 57,7 66,7 75,4 83,8 92,1 1002 —
-29 37,8 47,7 57,0 65,8 74,3 82,7 90,8 98,7 —
-30 37,5 47,2 56,3 65,0 73,4 81,5 89,5 97,3 105
139
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 5
Температура воды, подаваемой в систему отопления по температурному
графику 95/70 °C
Расчетная температура наружного воздуха, °C Температура наружного воздуха, °C
10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30
0 57,3 76,7 95,0 — — — — — —
-1 55,6 74,2 91,6 — — — - — —
-2 54,8 71,8 88,5 — — — — — —
-3 52,6 69,7 85,7 — — — — — —
—4 51,3 67,7 83,2 — — — — — —
-5 50,1 65,9 80,8 95,0 — — — — —
—6 48,9 64,3 78,6 92,3 — — — — —
-7 47,9 62,7 76,6 89,8 — — — — —
-8 47,0 61,3 74,7 87,5 — — — — —
-9 46,1 60,0 73,0 85,4 — — — — —
-10 45,2 58,7 71,3 83,4 95,0 — — — —
-И 44,5 57,6 69,8 81,5 92,8 — — — —
-12 43,7 56,5 68,4 79,7 90,7 — — — —
-13 43,1 55,4 67,0 78,1 88,7 — — — —
-14 42,4 54,5 65,7 76,5 86,9 — — — —
-15 41,8 53,5 64,5 75,0 85,2 95,0 — — —
-16 41,2 52,7 63,4 73,6 83,5 93,1 — — —
-17 40,7 51,8 62,3 72,3 82,0 91,3 — — —
-18 40,1 51,1 61,3 71,1 80,5 89,6 — — —
-19 39,6 50,3 60,3 69,9 79,1 88,0 — — —
-20 39,2 49,6 59,4 68,7 77,7 86,5 95,0 — —
-21 38,7 48,9 58,5 67,6 76,5 85,0 93,4 — —
-22 38,3 48,3 57,7 66,6 75,2 83,6 91,8 — —
-23 37,9 47,7 56,9 65,6 74,1 82,3 90,3 — —
-24 37,5 47,1 56,1 64,7 73,0 81,0 88,8 — —
-25 37,1 46,5 55,4 63,8 71,9 79,8 87,5 95,0 —
-26 36,8 46,0 54,7 62,9 70,9 78,6 86,2 93,5 —
-27 36,4 45,5 54,0 62,1 69,9 77,5 84,9 92,1 —
-28 36,1 45,0 53,3 61,3 69,0 76,4 83,7 90,8 —
-29 35,8 44,5 52,7 60,5 68,1 75,4 82,5 89,5 —
-30 35,5 44,1 52,1 59,8 67,2 74,4 81,4 88,3 1 95,0
140
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 6
Температура сетевой воды в обратной магистрали теплосети г2, °C
Расчетная температура наружного воздуха, °C Температура наружного воздуха, °C
10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30
0 46,2 58,7 70,0 — — — — — —
-1 45,0 57,1 67,9 — — — — — —
-2 44,0 55,6 66,0 — — - — — —
-3 43,0 54,2 64,3 — — — — — —
—4 42,2 53,0 62,7 — — — - — —
-5 41,4 51,8 61,2 70,0 — — - - -
-6 40,6 50,7 59,9 68,4 — — — — —
-7 39,9 49,7 58,6 66,8 — — — - —
-8 39,3 48,8 57,4 65,4 — — — - -
-9 38,7 47,9 56,3 64,1 — - — — -
-10 38,1 47,1 55,3 62,8 70,0 — — — —
-11 37,6 46,3 54,3 61,7 68,6 - — — —
-12 37,1 45,6 53,4 60,6 67,4 — — — —
-13 36,6 44,9 52,5 59,5 66,2 — — — —
-14 36,2 44,3 51,7 58,5 65,0 — — — —
-15 35,7 43,7 50,9 57,6 63,9 70,0 — — —
-16 35,3 43,1 50,2 56,7 62,9 68,8 — — -
-17 34,9 42,6 49,5 55,9 62,0 67,7 — — —
-18 34,6 42,0 48,8 55,1 61,0 66,7 — — —
-19 34,2 41,5 48,2 54,3 60,1 65,7 — — —
-20 33,9 41,1 47,6 53,6 59,3 64,8 70,0-^ — —
-21 33,6 40,6 47,0 52,9 58,5 63,9 69,0 — —
-22 33,3 40,2 46,4 52,2 57,7 63,0 68,0 — —
-23 33,0 39,8 45,9 51,6 57,0 62,2 67,1 - -
-24 32,7 39,4 45,4 51,0 56,3 61,4 66,2 - -
-25 32,5 39,0 44,9 50,4 55,6 60,6 65,4 70,0 -
-26 32,2 38,6 44,4 49,9 55,0 59,9 64,6 69,1 —
-27 32,0 38,3 44,0 49,3 54,4 59,2 63,8 68,3 -
-28 31,7 37,9 43,6 48,8 53,8 58,5 63,0 67,4 -
-29 31,5 37,6 43,1 48,3 53,2 57,6 62,3 66,6 —
-30 31,3 37,3 42,7 47,8 52,6 57,2 61,6 65,9 70,0
141
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 7
Климатические данные
Город Отопительный период | Теплый период
Продолжи- тельность, сут. Температура воздуха, °C
расчетная для проектирования средняя отопитель- ного перио- да средняя самого холодного месяца средняя самого жар- кого месяца средняя в 13 ч. самого жар- кого месяца (ориентиро- вочно)
отопле- ния, ^н.о вентиля- ции, Лев
1 2 3 4 5 6 7 8
Европейская часть
Архангельск 251 -32 -19 -4,7 -12,5 + 15,6 —
Астрахань 172 -22 -8 -1,6 -6,8 +25,3 +29,3
Баку 119 —4 +1 +5,1 +3,8 +25,7 —
Брянск 206 -24 -13 -2,6 -8,5 +18,4 +22,6
Вильнюс 194 -23 -9 -0,9 -5,5 + 18 —
Воронеж 199 -25 -14 -3,4 -9,3 +19,9 +24,1
Волгоград 182 -22 -13 -3,4 -9,2 +24,2 +28,6
Екатеринбург 228 -31 -20 -6,4 -15,3 +17,4 +21,1
Златоуст (Челябинская обл 232 -30 -20 -6,6 -15,4 +16,4 +20,6
Иваново 217 -28 -16 -4,4 -11,8 +17,4 +22,5
Казань 218 -30 -18 -5,7 -13,5 +19 +24
Киев 187 -21 -10 -1,1 -5,9 +19,8 —
Киров 231 -31 -19 -5,8 -14,2 +17,8 +21,9
Кишинев 166 -15 —7 +0,6 -3.5 +21,5
Курск 198 -24 -14 -з,о -8,6 + 19,3 +23,6
Луганск 180 -25 -10 -1,6 -6,6 +22,3 +27,4
Львов 183 -19 -7 +0,3 -3,9 +18,8 —
Магнитогорск 218 -34 -22 -7,9 -16,9 +18,3 +23,6
Махачкала 151 -14 -2 +2,6 -0,4 +24,7 —
Минск 203 -25 -10 -1,2 -6,9 + 17,8 —
Москва 205 -25 -14 -3,2 -9,4 + 19,8 +21,6
Мичуринск 202 -26 -15 -4,3 -10,8 +20 +24,5
Мурманск 281 -28 -18 -3,3 -10,1 +12,4 ---
Нижний Новгород 218 -30 -16 -4,7 -12 + 18,1 +21,6
Нижний Тагил (Свердловская обл.) 238 -34 -21 -6,6 -16,1 + 16 +21,5
Новороссийск 134 -13 -2 +4,4 +2,6 +23,7 ___
Одесса 165 -17 -6 +1 -2,5 +22,2 —
Оренбург 201 -29 -20 -8,1 -14,8 +21,9 +26,9
Орск (Оренбургская об л) 204 -29 -21 -7,9 -16,4 +21,3 +26,3
Пенза 206 -27 -17 -5,1 -12,1 +19,8 +24,1
Пермь 226 -34 -20 -6,4 -15,1 +18,1 +21,8
Петрозаводск 237 -29 -14 -2,9 — — ___
Рига 205 -20 -9 -0,6 -5 + 17,1 —
Ростов-на-Дону 175 -22 -8 -1,1 -5,7 +22,9 +27,4
Рязань 212 -27 -16 -4,2 -И,1 +18,8 +23
Самара 206 -27 -18 -6,1 -13,8 +20,7 +24,2
Санкт-Петербург 219 -25 -11 -2,2 -7,9 +17,8 —
Саратов 198 -25 -16 -5 -11,9 +22,1 +25,7
Смоленск 210 -26 -13 -2,7 -8,6 +17,6 +21,1
142
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
1 2 3 4 5 6 7 8
Стерлитамак (Башкирская АССР) 210 -36 -20 -7,1 -15,2 +19,6 +24,6
Таллинн 221 -21 -9 -0,8 -5,5 +16,6 —
Тбилиси 152 —7 0 +4,2 +0,9 +24,4 ___
Тула 207 -28 -14 -3,8 -10,1 +18,4 +22,6
Ульяновск 213 -31 -18 -5,7 -13,8 +19,6 +23,8
Уральск (Западно-Казах- станская обл.) 199 -30 -18 -6,5 -14,2 +22,6 +28,4
Уфа 211 -29 -19 -6,4 -14,1 +19,3 +23,4
Харьков 189 -23 -11 -2,1 -7,3 +20,8 +25
Челябинск 216 -29 -20 -7,1 -15,5 +18,8 +22,8
Азиатская часть
Актюбинск 203 -31 -21 -7,3 -15,6 +22,3 ___
Балхаш (Кара- гандинская обл.) 190 -32 -20 -6,9 -15,2 +24,2 +27,3
Барнаул 219 -39 -23 -8,3 -17,7 +19,7 +24
Владивосток 201 -25 -16 -4,8 -14,4 +20 —
Енисейск 245 -47 -28 -9,8 -22 + 18,4 +22,3
Иркутск 241 -38 -25 -8,9 -20,9 + 17,6 +22,6
Караганда 212 -32 -20 -7,5 -15,1 +20,3 +25,1
Красноярск 235 -40 -22 -7,2 -17,1 +18,7 +24,2
Кустанай 213 -35 -22 -8,7 -17,7 +20,2 +25
Минусинск (Красноярский край) 226 -42 -27 -9,5 -21,2 + 19,6 +25,1
Новосибирск 227 -39 -24 -9,1 -19 +18,7 +23
Омск 220 -37 -23 -7,7 -19,2 + 18,3 +23
Самарканд 132 -13 +3 +2,8 -0,3 +25,5 +33,1
Семипалатинск 202 -38 -21 -8 -16,2 +22,2 —
Ташкент 130 -15 —6 +2,4 -0,9 +26,9 +33,3
Тобольск (Тюменская обл.) 229 -36 -22 —7 -18,5 + 18 +21,6
Томск 234 -40 -25 -8,8 -19,2 +18,1 +22,5
Тюмень 220 -35 -21 -5,7 -16,6 +18,6 +22,4
Улан-Удэ 235 -38 -28 -10,6 -25,4 + 19,4 +23,1
Хабаровск 205 -32 -23 -10,1 -22,3 +21,1 —
Целиноград 215 -35 -22 -8,7 -17,4 +20,2 +25,2
Чита 240 -38 -30 -11,6 -26,6 +18,8 —
143
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 8
Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой
наружного воздуха, равной или ниже данной
Город Температура наружного воздуха, °C
Европейская часть
Ниже -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 +8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12
Арханельск ___ 1 10 48 150 380 820 1580 2670 4300 6024
Астрахань ... ... ... 3 32 114 291 601 1238 2460 4128
Брянск — — ... 2 17 89 356 870 1730 3210 4950
Воронеж ... 7 34 144 470 1020 1850 3380 4780
Волгоград ___ — ... 1 13 126 420 930 1650 3100 4368
Екатеринбург ... 1 11 54 198 494 1070 1980 3020 4000 5470
Златоуст (Челябинская обл.) ... ... 5 48 190 490 1100 2050 3060 4200 5560
Иваново ... ... 5 42 102 275 635 1300 2070 3800 5210
Казань — — 1 20 117 328 790 1520 2480 3800 5230
Киров — — 6 61 173 428 960 1750 2790 4080 5550
Курск — — — 3 15 97 343 872 1740 3260 4750
Луганск — — — 1 8 61 222 605 1260 2760 4320
Магнитогорск ... 7 26 65 190 566 1250 2560 3360 4100 5250
Москва ... ... 3 15 47 172 418 905 1734 3033 4910
Мурманск — — ___ 6 38 135 452 1117 2276 4002 6740
Нижний Новгород — — 2 25 99 281 685 1350 2320 3820 5230
Нижний Тагил (Свердловская обл.) ___ 5 19 50 154 465 1030 2340 3300 4080 5700
Новорос-сийск ... ... ... ... ... ... ... — — — 3220
Оренбург — ... 5 35 166 500 1060 1810 2640 3770 4820
Орск (Оренбургская обл.) ... ... 3 30 202 620 1250 670 2010 2760 3900 4890
Пенза — — 2 11 55 232 1420 2390 3670 4950
Пермь — 3 15 75 220 504 1050 1840 2850 4080 5420
Петрозаводск — — — 4 40 172 480 1070 2050 3890 5690
Ростов-на-Дону — ... — ... 5 41 178 494 ИЗО 2720 4200
Рязань — — 1 13 58 187 540 1170 2080 3620 5100
Самара Санкт-11етсрбург — 1 10 114 25 400 83 890 1490 2360 3780 4950
273 708 1533 2878 5240
Саратов — — — 2 38 232 665 1320 2200 2570 ! 4780
Смоленск — — — 2 23 112 381 964 1852 3241 1 5050
Тверь Тула — 1 14 48 160 516 1080 2020 3620 5250
2 10 24 70 206 456 2440 3500 ; 4960
Ульяновск --- ... ... 12 94 330 800 1560 2420 3660 5110
Уфа 5 40 160 436 980 1780 2770 3900 | 5060
Челябинск ... 7 , 39 166 520 1110 1950 2980 3920 5180
Азиатская часть
Актюбинск — ... 1 22 154 480 1060 1760 2610 3800 4900
Владивосток ... ... ... 2 91 518 1350 2210 3320 4820
Иркутск 7 58 172 458 864 1730 2600 3300 4320 5780
Караганда — 3 35 109 276 584 1070 1870 2820 4020 5080
Красноярск 1 18 82 210 468 828 1360 2110 3000 3140 4050 4130 5650 5430 5430
Кусганай — 3 8 75 320 776 1430 2220
Минусинск (Красноярский край) ... 25 105 282 600 1065 1660 2390 3140 4130
Новосибирск ... 15 89 1 205 488 910 1550 2430 3290 4270 5450
Омск 1 6 64 i 195 , 485 950 1660 2480 3310 4250 5280
144
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
1 2 3 4 5 6 7 932 8 9 10 11 12
Томск 3 17 82 228 500 1600 2500 3360 4400 5600
Тюмень ___ 5 25 118 294 670 1270 2120 3050 4050 5280
Хабаровск — —- 2 53 348 1050 1880 2600 3240 3900 4920
Чита — 22 146 478 1050 1800 2540 3160 3340 4400 5760
145
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 9
Консольные электронасосы типов КМ, К, КМ-РП, КМЛ, KMC, СН
для водо-теплоснабжения в промышленности и коммунальном хозяйстве
(фирма «ЭНА», г. Щелково)
№ п/п Марка электронасоса Подача, м3/ч Напор, м Допускаемый кавита- ционный запас, м Мощность ЭЛ. двигателя. кВт Масса насоса, кг Габаритные размеры, мм
1 2 3 4 5 6 7 8
1 КМ 40-25-160/2-5 6,3 32 3,5 2.2 40 448x320x320
2 КМ 40-25-1606/2-5 6,3 20 3.5 1.5 35 448x320x320
3 КМ 40-32-180/2-5 10 45 3.0 3,0 53 467x290x345
4 КМ 40-32- 180а/2-5 6 40 3.0 2.2 38 486x290x345
5 КМ 40-32-200/4 12,5 12 2,8 1,1 36 455x230x392
6 КМ 50-32-125/2-5 12,5 20 3,5 2,2 38 488x210x373
7 КМ 50-32-125а/2-5 12.5 16 3,5 1.5 36 463x210x373
8 КМ 50-32-200/2-5 12.5 50 3,3 5,5 60 515x320x360
9 КМ 50-32-200а/2-5 12,5 32 3,3 3,0 51 485x320x360
10 ЦМНШ-80-5 18 8 8.0 1,5 38 440x210x310
11 КМ 65-50-125/2-5 25 20 3,8 2,2 42 455x270x290
12 КМ 65-50-160/2-5 25 32 3,8 5,5 55 516x320x330
13 КМ 65-50-160а/2-5 25 26 3.8 4,0 45 490x320x330
14 КМ 65-50-1606/2-5 25 20 3,8 3,0 41 485x320x330
15 КМ 80-50-200,т/4-5 25 15 2,5 3,0 85 531х230х437
16 КМ 80-50-200/4-5 25 12,5 2,5 2.2 84 526x230x437
17 КМ 80-50-200а/4-5 25 7 8.0 1,1 102 476x280x437
18 КМ 80-50-2006/4-5 25 10 8,0 1,5 102 496x230x437
19 КМ 80-65-160/2-5 50 32 4.0 7,5 82 603x315x380
20 КМ 80-65-160а/2-5 50 26 4,0 7,5 82 603x315x380
21 КМ 80-65-1606/2-5 50 20 4,0 5.5 82 540x2954x350
22 КМ 80-50-200/2-5 50 50 3.5 15,0 194 730x384x485
23 КМ 80-50-200а/2-5 50 40 3,5 н,о 130 654x336x402
24 КМ 80-50-2006/2-5 50 30 3,5 11.0 130 654x386x402
25 КМ 125-80-200/4-5 80 12,5 3.5 5,5 110 648x324x447
26 КМ 125-80-200а/4-5 80 7 3,5 4,0 100 570x294x420
27 КМ 100-65-200/2-5 100 50 5,2 30,0 226 805x419x540
28 КМ 100-65-200а/2-5 100 38 5,2 18,5 205 770x384x485
29 КМ 100-65-2006/2-5 100 32 5,2 15,0 170 730x384x485
30 КМ 100-65-200в/2-5 100 47 5.2 22.0 210 788x419x540
31 КМ 100-80-160/2-5 100 32 5,2 15,0 182 710x400x480
32 КМ 100-80-160а/2-5 100 25 -5,2 11,0 140 638x336x402
33 КМ 100-80-1606/2-5 100 18 5,2 7.5 110 575x310x382
34 КМ 100-65-200/4-5 50 12,5 5,0 4,0 80 553x230x437
35 КМ 100-65-200а/4-5 42 7,7 6.5 2,2 61 518x230x437
36 КМ 100-65-200Д/4-5 50 14 5,0 4,0 80 553x230x437
37 КМ 160/20-5 160 20 4.2 15,0 290 806x340x545
38 КМ 125-100-160/2-5 160 30 5,0 - 220 800x420x510
39 К 100-65-200/2-5 100 50 4,5 30,0 290 1330x540x576
40 К 100-65-200а/2-5 100 38 4,5 18,5 268 1330x540x576
41 К 100-65-2006/2-5 100 32 4,5 15.0 254 1330x540x576
42 К 100-65-250/2-5 100 80 4.5 37,0 405 1300x590x71С
43 К 100-65-250а/2-5 100 64 4.5 30,0 360 1175x590x715
44 К 150-125-315/4-5 200 32 4,0 30,0 460 1400x640x785
к45 К 150-125-3156/4-5 200 20 4,0 18,5 400 1400x640x785
46 К 200-150-250/4-5 315 20 4,5 30,0 490 1620x600x800
146
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
1 2 з 4 5 6 7 8
47 К 200-150-315/4-5 315 32 4,2 45,0 650 1890x600x851
48 К 65-40-250-СД-П 25 80 4,5 15,0 232 1240x590x608
49 К 65-40-250а-СД-П 25 65 4,5 11,0 178 1240x590x588
50 К 80-50-250-СД-П 50 80 4,5 22.0 265 1292x590x653
51 К 80-50-250а-СД-П 50 65 4,5 18.5 232 1268x590x618
Примечание: 1. Условное обозначение КМ 50-32-125а/2-5-УЗ, где: КМ - насос
горизонтальный консольный моноблочный; 50 - диаметр входного патрубка, мм;
32 - диаметр выходного патрубка, мм; 125 - номинальный диаметр рабочего колеса, мм;
а - условное обозначение рабочего колеса с обточкой, обеспечивающей работу агрегата в
средней части поля “Q-H”; 2 - условное обозначение числа оборотов эл. двигателя; индекс
“2” при п=2900 об/мин; индекс “4” при п=1450 об/мин; 5 - одинарное торцовое уплотнение;
УЗ - климатическое исполнение и категория размещения при эксплуатации по ГОСТ 15150-69;
П - пожарный вариант с мягким набивным сальником;
2. Условное обозначение КМ 160/20-5-УЗ, где: 160 - подача, м3/ч; 20 - напор, м.
147
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 10
Консольные электронасосы с регулируемым приводом
для коммунального водо-теплоснабжения (фирма «ЭНА», г. Щелково)
№ п/п Марка электронасоса Подача, м3/ч Напор, м Допускаемый кавитационный запас, м Мощность ЭЛ. двигателя, кВт Габаритные размеры, мм
1 КМ 50-32-125-М-РП 12,5 20 3,8 2,2 480x280x300
2 КМ 50-32-125а-М-РП 12,5 16 3,6 2,2 480x280x300
3 КМ 65-50-125-М-РП 25 20 3,8 2,2 455x280x300
4 КМ 65-50-160-М-РП 25 32 3,8 5,5 740x388x380
5 КМ 65-50-160а-М-РП 25 26 3,8 5,5 740x388x380
6 КМ 65-50-1605-М-РП 25 20 3,8 4,0 695x324x330
7 КМ 80-65- 160-М-РП 50 32 4,3 7,5 638x388x410
8 КМ 80-65-160а-М-РП 50 26 4,3 7,5 638x388x410
9 КМ 80-65-1606-М-РП 50 20 4,3 5,5 638x388x410
10 КМ 80-50-200-РП 50 50 4,3 15,0 895x384x430
11 КМ 8О-5О-2ООа-РП 50 40 4,3 15,0 895x384x430
12 КМ 80-50-2006-РП 50 30 4,3 11,0 734x384x430
13 КМ 100-80-160-РП 100 32 5,2 15,0 895x384x430
14 КМ 100-80-160а-РП 100 25 5,2 11,0 855x384x430
15 КМ 100-80-1606-РП 100 20 5,2 7,5 675x384x430
16 КМ 1ОО-65-2ОО-РП 100 50 5,2 22,0 940x410x464
17 КМ 100-65-200а-РП 100 38 5,2 20,0 780x410x464
18 КМ 100-65-2006-РП 100 32 5,2 15,0 895x384x444
19 КМ 160/20-СД-РП 160 20 4,2 15,0 920x384x545
20 К 65-40-250-СД-РП 25 80 5,0 15,0 1210x590x608
21 К 65-40-250а-СД-РП 25 65 5,0 11,0 1210x590x608
22 К 8О-5О-25О-СД-РП 50 80 5,0 22,0 -
23 К 80-50-250а-СД-РП 50 65 5,0 - -
Примечание: 1. Условное обозначение КМ 50-32-125а-М-РП, где: М - модернизированный;
РП - с регулируемым приводом.
148
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 11
Центробежные консольные вертикальные моноблочные электронасосы (в линию)
типа КМЛ (фирма «ЭНА», г. Щелково)
№ п/п Марка электронасоса Подача, м3/ч Напор, м Допускаемый кавитацион- ный запас, м Мощность эл. двигателя, кВт Масса, кг Габаритные размеры, мм
1 КМЛ 50-125/2 12,5 20 3,8 2,2 40/45* 425x260x482
2 КМЛ 50-125а/2 12,5 15 3,8 1,5 40/45* 425x260x482
3 КМЛ 65-125/2 25 20 3,8 2,2 45/55* 475x275x475
4 КМЛ 65-160/2 25 32 3,8 5,5 70,5/74,5 475x295x540
5 КМЛ 65-160а/2 25 26 3,8 4,0 70/74,5* 475x290x540
6 КМЛ 65-1606/2 25 20 3.8 3,0 70/74,5 475x295x540
7 КМЛ 80-160/2 50 32 4,3 7.5 92/105* 525x305x659
8 КМЛ 80-160а/2 50 26 4,3 7,5 92/105* 525x305x659
9 КМЛ 80-1606/2 50 20 4,3 7,5 92/105* 525x305x659
Примечание: * - для насосов на специальной опоре.
1. Условное обозначение КМЛ 50-125а/2-5, где: КМЛ - насосы центробежные, консольные,
линейные, вертикальные моноблочные с расположением осей всасывающего и напорного
патрубков в линию и вертикальной осью вращения ротора; 50 - диаметры входного и
выходного патрубков, мм; 125 - номинальный диаметр рабочего колеса, мм.
Приложение 12
Центробежные консольные линейные моноблочные сдвоенные электронасосы
типа КМС (фирма «ЭНА», г. Щелково)
№ п/п Марка электронасоса Подача, м3/ч Напор, м Допускаемый кавитацион- ный запас, м Мощность ЭЛ. двигателя, кВт Масса, кг Габаритные размеры, мм
1 КМС 80-200/2 50 50 3,5 15,0 380 550x750x865
2 КМС 80-200а/2 50 40 3,5 11,0 320 550x750x810
3 КМС 80-2006/2 50 30 3,5 н,о 320 550x750x810
Примечание: 1. Условное обозначение КМС 80-200а(б)/ 2-3-У2, где: КМ - насосы
центробежные, консольные, линейные, с расположением осей всасывающего и напорного
патрубков в линию; С - сдвоенные; 80 - диаметры входного и выходного патрубков, мм;
200 - номинальный диаметр рабочего колеса, мм; а (б) - условное обозначение рабочего
колеса с обточкой, обеспечивающей работу агрегата в средней и нижней части поля “Q-H”;
2 - условное обозначение частоты вращения (2900 об/мин); 3 - насос укомплектован
малошумным двигателем и встроенным устройством защиты по температуре;
У2 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.
149
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 13
Физические постоянные воды
Темпера- тура, °C Теплоемкость с, кДж/(кг-°С) Плотность р, кг/м3 Теплопро- водность X, Вт/(м-°С) Кинематическая вязкость V-106, м2/с Температу- ропроводность а-107, м2/с
0 4,2 999,87 0,556 1,795 1,314
10 4,2 999,73 0,576 1,310 1,372
20 4,2 998,23 0,599 1,010 1,429
30 4,2 995,67 0,618 0,804 1,478
40 4,2 992,24 0,631 0,659 1,522
50 4,2 988,07 0,643 0,556 1,558
60 4,2 983,24 0,656 0,478 1,592
70 4,2 977,81 0,664 0,416 1,615
80 4,2 971,83 0,668 0,367 1,639
90 4,2 965,34 0,678 0,328 1,668
100 4,25 958,38 0,682 0,296 1,682
120 4,3 943,40 0,686 0,246 1,705
140 4,3 926,40 0,686 0,212 1,722
160 4,35 907,50 0,684 0,192 1,734
180 4,45 887 0,675 0,174 1,720
200 4,53 865 0,665 0,162 1,700
Приложение 14
Отопительные характеристики жилых зданий
Наружный строительный объем здания И, м3 Удельная отопительная характеристика здания qo, ккал/(м3-ч-°С) (кДж/( м3-ч-°С)) постройки после 1958 г. Наружный строительный объем здания V, м3 Удельная отопительная характеристика здания qo, ккал/(м3ч°С) ,(кДж/( м3 ч-°С)) постройки после 1958 г.
100 0,92 (3,85) 4000 0,47(1,97)
200 0,82 (3,43) 4500 0,46 (2,93)
300 0,78 (3,27) 5000 0,45 (1,88)
400 0,74 (3,1) 6000 0,43 (1,8)
500 0,71 (2,97) 7000 0,42 (1,76)
600 0,69 (2,89) 8000 0,41 (1,72)
700 0,68 (2,85) 9000 0,40 (1,67)
800 0,67 (2,8) 10000 0,39(1,63)
900 0,66 (2,76) 11000 0,38 (1,59)
1000 0,65 (2,72) 12000 0,38 (1,59)
1100 0,62 (2,6) 13000 0,37 (1,55)
1200 0,60(2,51) 14000 0,37 (1,55)
1300 0,59 (2,47) 15000 0,37(1,55)
1400 0,58 (2,43) 20000 0,37(1,55)
1500 0,57 (2,39) 25000 0,37 (1,55)
1700 0,55 (2,3) 30000 0,36(1,51)
2000 0,53 (2,22) 35000 0,35 (1,46)
2500 0,52 (2,18) 40000 0,35(1,46)
3000 0,50 (2,09) 45000 0,34 (1,42)
150
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Приложение 15
Соотношение между единицами системы МГКСС и тепловыми единицами,
основанными на калории, и единицами системы СИ
Единицы силы
1 кгс = 9,81 Н = 0,981 дан.
1 Н = 0,101972 кгс = 0,102 кгс.
1 дан = 1,02 кгс.
Единицы давления
1 ат = 1 кгс/см2 = 98066,5 Н/м2 ~ 105 Па = 0,980665 бар = 0,981 дан/см2.
1 мм вод. ст. = 1 кге/м2 = 10'4 ат = 9,80665 Па.
1 мм рт. ст. = 13,6 мм вод. ст. = 133,322 Н/м2 = 0,001333 бар.
1 Н/м2 =1 Па = 10'5 бар = 0,102 кге/м2 = 0,102-10-4 ат = 0,102 мм вод. ст.
1 бар = 1 дан/см2 = 1,02 кгс/см2 = 1,02 ат = 10200 мм вод. ст.
Динамическая вязкость
1 кгс-с/м2 ~ 9,81 Н-с/м2 = 9,81 кгс/(м-с).
1 Па-с = 0,102 кгс с/м2.
Работа и энергия
1 кгем = 9,81 Дж.
1 кал = 4,19 Дж; 1 ккал ~ 4,19 кДж; 1 Гкал = 4190000 Дж.
1 л.е.-м = 2 6 48-106 Дж; 1 кВт-ч = 3,6 106 Дж = 3,6 МДж = 3600 кДж.
1 Дж = 1 Н-м = 0,] 02 кге-м = 0,23885 кал = 0,278-10 6 кВт-ч.
Мощность
1 кгс-м/с = 9,81 Вт; 1 л.с.= 735,5 Вт.
1 ккал/ч = 1,163 Вт; 1 Вт = 0,86 ккал/ч = 0,239 кал/с.
1 кал/с = 4,187 Вт ~ 4,19 Вт.
1 кВт = 1 кДж/с - 3600 кДж/ч.
Тепловые единицы
1 ккал/(м2-ч) = 1,163 Вт/м2.
1 Дж/кг = 0,239 кал/кг = 239-10'6 ккал/кг.
1 ккал/ °C = 4,19 кДж/ °C.
151
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андрющенко А.И. Комбинированные системы энергоснабжения//
Теплоэнергетика. 1997. № 5. С. 2-6.
2. Андрющенко А.И., Николаев Ю.Е. Возможности повышения эко-
номичности, надежности и экологичности систем теплофикации городов//
Материалы Третьей Российской научно-технической конференции «Энер-
госбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности».
Ульяновск: УлГТУ. 2001. С. 194-J97.
3. Антонов М. Опыт централизованного теплоснабжения Дании//
Энергосбережение и проблемы энергетики Западного Урала.
1999. № 3 С. 44-45.
4. Аронов И.З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания при-
родного газа. Л.: Недра. 1990. 280 с.
5. Батурин С.Н. Анализ состояния систем учета и регулирования
потребления тепловой энергии. В кн. Энергетический ежегодник:
Вып. 1/ Под ред. А.В. Мошкарина. Иваново: РЭК - ИГЭУ. 1997. 140 с.
6. Братенков В.Н., Дубницкая Л.Я., Братенков А.Н. К вопросу об
учете коррозии трубопроводов тепловых сетей// Промышленная энергетика.
1977. № 2. С. 53-56.
7. Братенков В.Н., Хаванов П.А., Вэскер Л.Я. Теплоснабжение ма-
лых населенных пунктов. М.: Стройиздат. 1988. 223 с.
8. Белоусенко И.В. Развитие сети блочных ТЭС с участием
РАО «Газпром»// Электрические станции. 1996. № 10. С. 8-13.
9. К вопросу об использовании труб из высокопрочного чугуна с
шаровидным графитом для прокладки теплопроводов/ Ветер В.В.,
Самойлов М.И., Бабанов А.А. и др.// Промышленная энергетика. 1997. № 12.
С.17-18.
10. Горшков В.Г., Тарасов В.А. Сокращение затрат энергоресурсов
за счет использования сбросной энергии с помощью тепловых насосов//
Энергосбережение в Поволжье. 2000. № 2. С. 56—57.
11. ГОСТ 12.1.028-80. Система стандартов безопасности. Шум. Оп-
ределение шумовых характеристик источников шума. Ориентировочный
метод. М..’Государственный комитет СССР по стандартам. 1986.
12. ГОСТ 23941-79. Шум. Методы определения шумовых харак-
теристик. Общие требования. М.: Государственный комитет СССР
по стандартам. 1981.
13. Громов Б.Н., Саламов А.А., Смирнов И.А. Состояние и пер-
спективы развития централизованного теплоснабжения. Серия Тепловые
электростанции. Теплоснабжение (Итоги науки и техники).
М.: ВИНИТИ. 1988. 132 с.
14. Громов Н.К. Городские теплофикационные системы.
М.: Энергия. 1974. 256 с.
152
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
15. Громов Н.К. Проблемы повышения эффективности
использования тепловых сетей от ТЭЦ// Теплоэнергетика. 1982. № 8. С. 31-32.
16. Датская модель теплофикации: финансовая и законодательная
база ее развития// Энергобизнес. 2000. № 11. С. 46-47.
17. Дьяков А.Ф., Попырин Л.С., Фаворский О.Н. Перспективное
направление применения газотурбинных и парогазовых установок
в энергетике России//Теплоэнергетика. 1997. № 2. С. 59-64.
18. Дюскин В.К. Количественно-качественное регулирование
тепловых сетей. М.: Госэнергоиздат. 1959. 145 с.
19. Дюскин В.К. Тепловой и гидравлический режим систем во-
дяного отопления. М.-Л.: Изд-во Министерства коммунального
хозяйства РСФСР. 1950.
20. Закатова М.С. Метод расчета расхода сетевой воды на действую-
щие абонентские вводы// Электрические станции. 1967. № 11. С. 11-14.
21. Закатова М.С. Методика расчета и результаты испытания двух-
ступенчатых установок горячего водоснабжения// Электрические станции.
1961. №2. С. 27-35.
22. Закон теплоснабжения Дании// Новости теплоснабжения.
2001. № 10. С. 38-45.
23. Закс М.Л. Методика расчета и упрощенные формулы для проек-
тирования двухступенчатой схемы теплового ввода// Водоснабжение и са-
нитарная техника. 1963. № 11. С. 23-28.
24. Закс М.Л. Расчет режима смешанной схемы включения водопо-
догревателей// Водоснабжение и санитарная техника. 1968. № 11. С. 17-22.
25. Закс М.Л., Леонтьева Т.К. Методика расчета и сопоставление
двухступенчатых схем в городских системах теплоснабжения//
Теплоэнергетика. 1979. № 4. С. 47-50.
26. Зах Р.Г. Котельные установки. М.: Энергия. 1968. 352 с.
27. Зингер Н.М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикаци-
онных систем. М.: Энергоатомиздат. 1986. 320 с.
28. Зингер Н.М. Расчет и моделирование гидравлических
режимов тепловых сетей. М.: Энергия. 1964. 184 с.
29. Зингер Н.М. Технико-экономическое сопоставление
независимой и зависимой систем теплоснабжения// Теплоэнергетика.
1973. № 7. С. 27-30.
30. Зингер Н.М., Белова Н.П., Бурд А.А. Сопоставление различных
схем присоединения к тепловой сети установок горячего
водоснабжения// Теплоэнергетика. 1979. № 2. С. 69-73.
31. Зингер Н.М., Миркина А.И. Выбор расчетных условий и режи-
мы работы теплофикационного ввода// Электрические станции.
1965. №9. С. 31-35.
153
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
32. Зингер Н.М., Миркина А.И. Выбор расчетных параметров и со-
поставление параллельной и смешанной схем горячего водоснабжения//
Теплоэнергетика. 1968. № 2. С. 59-64.
33. Зингер Н.М., Миркина А.И., Корп А.П. Испытание абонентско-
го ввода с двухступенчатой последовательной схемой включения
подогревателей горячего водоснабжения// Электрические станции.
1968. №11. С. 24-30.
34. Зубков В.А. Использование тепловых насосов в системах теп-
лоснабжения// Теплоэнергетика. 1996. № 2. С. 17-20.
35. Качан А.Д., Яковлев Б.В. Справочное пособие по технико-
экономическим обоснованиям ТЭС. Мн.: Выш. школа. 1982. 318 с.
36. Ковеленов В.Е. Повышение надежности и экономичности тру-
бопроводных систем// Научно-технический калейдоскоп. Серия
«Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности».
2000. №3. С. 51-55.
37. Ковеленов В.Е., Рязанов В.А. Опытное производство
антикоррозионной и тепловой защиты тепловых сетей (АКОР)// Материа-
лы Третьей Российской научно-технической конференции «Энергосбере-
жение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности». Ульяновск:
УлГТУ. 2001. С. 330-337.
38. Ковылянский Я.А., Умеркин Г.Х. О развитии бесканальных те-
пловых сетей в России// Электрические странции. 1999. № 10. С. 49—54.
39. Козин В.А. Организация, состояние и режим теплоснабжения
г. Иваново в 1998 г. В кн. Энергетический ежегодник: Вып. 2 / Под ред.
А.В. Мошкарина. Иваново: РЭК - ИГЭУ. 1999. 256 с.
40. Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов/ Козин
В.Е., Левина Т.А., Марков А.П., Пронина И.Б., Слемзин В.А. М.: Высшая
школа. 1980. 408 с.
41. Кокорин О.Я. Местные установки для комплексного
электро-, тепло- и холодоснабжения// Текстильная промышленность.
1996. №6. С. 40-41.
42. Константинов А.П. Вариант создания инвестиций в
развитие городских электросетей// Инженерные проблемы совершенство-
вания тепло-и электроэнергетических установок коммунального хозяйства.
Тезисы докладов научно-технической конференции. Ульяновск:
УлГТУ. 1999. С. 73-76.
43. Копьев С.Ф., Сигал М.В. Высокотемпературное теплоснабже-
ние от крупных ТЭЦ// Теплоэнергетика. 1973. № 7. С. 19-24.
44. Краснов Д.В. Энергосберегающие технологии в управлении насо-
сами (преобразователи частоты)// Энергосбережение. 1999. № 3. С. 73-74.
45. Кудинов А.А. Энергосбережение в теплогенерирующих
установках. Ульяновск: УлГТУ. 2000. 139 с.
154
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
46. Куликов А.И. Проблемы эксплуатации зданий при системати-
ческих нарушениях теплоснабжения (недотопах)// Материалы Второй Рос-
сийской научно-технической конференции «Энергосбережение в город-
ском хозяйстве». Ульяновск: УлГТУ. 2000. С. 49-51.
47. Левин Б.И., Шубин Е.П. Теплообменные аппараты систем теп-
лоснабжения. М.-Л.: Энергия. 1965. 256 с.
48. Магазинник Л.Т., Кузнецов А.В., Белов А.П. Анализ электропо-
требления основных категорий потребителей Ульяновской области// Мате-
риалы Третьей Российской научно-технической конференции «Энергосбе-
режение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности».
Ульяновск: УлГТУ. 2001. С. 69-71.
49. Мелентьев Л.А. Избранные труды. Научные основы теплофи-
кации и энергоснабжения городов и промышленных предприятий.
М.: Наука. 1993. 364 с.
50. Мошкарин А.В. Оценка эффективности установки в жилых
зданиях систем учета и регулирования фирмы «Данфосс». В кн. Энергети-
ческий ежегодник: Вып. 1 / Под ред. А.В. Мошкарина. Иваново:
РЭК-ИГЭУ. 1997. 140 с.
51. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/
В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж, А.И. Манюк, В.К. Ильин. М.:
Стройиздат. 1988. 432 с.
52. Оценка экономической эффективности инвестиций в электроэнер-
гетике. Методические указания для курсового и дипломного проектирования/
Сост. А.В. Введенская, И.О. Волкова, В.И. Колибаба, О.И. Рыжов.
Иваново: ИГЭУ. 2001. 71 с.
53. Орлов М.Е. Совершенствование технологий обеспечения пико-
вой нагрузки систем теплоснабжения. Диссертация на соискание
ученой степени кандидата технических наук. Казань: КГЭУ. 2002.
54. Орлов М.Е., Ротов П.В., Шарапов В.И. Схемы ТЭЦ с количест-
венным регулированием тепловой нагрузки системы теплоснабжения// Ма-
териалы Второй Российской научно-технической конференции «Энерго-
сбережение в городском хозяйстве». Ульяновск: УлГТУ. 2000. С. 75-78.
55. Осадчий Г.Б. Реальная возможность снижения затрат на тепло-
снабжение// Жилищное и коммунальное хозяйство. 1997. № 11. С. 35-37.
56. Петровский Ю.В., Фастовский В.Г. Современные эффективные
теплообменники. М.: Госэнергоиздат. 1962. 257 с.
57. Пик М.М., Смирнов И.А., Ермаков Р.Л. Выбор температурного
графика регулирования отпуска тепла в системах централизованного теп-
лоснабжения//Теплоэнергетика. 1974. № 11. С. 16-21.
58. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок.
Екатеринбург: Уральское юридическое издательство. 2003. 192 с.
155
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
59. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник/
А.М. Бакластов, Б.Г. Борисов, В.М. Бродянский и др.; Под общ. ред.
Григорьева В.А., Зорина В.М.. М.: Энергоатомиздат. 1991. 588 с.
60. Раяк М.Б. Применение новых конструкций трубопроводов в те-
плосетях и санитарно-технических системах Германии// Новости тепло-
снабжения. 2001. № 2. С. 32-33.
61. Рей Д., Макмайл Д. Тепловые насосы. Пер. с. англ.
М.: Энергоатомиздат. 1982. 224 с.
62. Рейо Никинен. Энергетическое сравнение систем централизо-
ванного теплоснабжения России и Финляндии// Теплоэнергетика.
1999. № 4. С. 75-78.
63. Родичев Л.В., Каримов З.Ф., Пакшин А.В. Эффективность при-
менения двухтрубных бесканальных теплопроводов с изоляцией
из пенополиуретана//Промышленная энергетика. 1997. № 12. С. 12-16.
64. Ротов П.В., Орлов М.Е., Шарапов В.И. К обоснованию приме-
нения двухконтурных схем ТЭЦ с водогрейными котлами//
Материалы Четвертой Российской научно-технической конференции.
Ульяновск: УлГТУ. 2003. С. 128-132.
65. Ротов П.В., Ротова М.А., Шарапов В.И. Особенности
режимов работы систем отопления при количественном регулировании
тепловой нагрузки// Материалы международной научно-практической
конференции «Проблемы развития централизованного теплоснабжения».
Самара. 2004. С. 187-191
66. Ротов П.В., Шарапов В.И. Взаимосвязь режимов работы систем
теплоснабжения и потребления жилищно-коммунальным сектором при-
родного газа и электроэнергии// Материалы Второй Российской научно-
технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве».
Ульяновск: УлГТУ. 2000. С. 22-24.
67. Ротов П.В., Шарапов В.И. Расчет графиков количественного ре-
гулирования нагрузки систем теплоснабжения// Материалы Третьей Рос-
сийской научно-технической конференции «Энергосбережение
в городском хозяйстве, энергетике, промышленности». Ульяновск:
УлГТУ. 2001. С. 242-246.
68. Ротов П.В., Шарапов В.И. Применение отечественного насос-
ного оборудования в системах теплоснабжения// Энергосбережение
в Поволжье. 2002. № 4.
69. Ротов П.В., Шарапов В.И., Ямлеева Э.Я. Стабилизация гидравли-
ческих режимов местных систем отопления при переменном расходе воды в
теплосети// Научно-технический калейдоскоп. 2001. № 4. С. 111-120.
70. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции.
М.: Энергия. 1976. 448 с.
71. Рябов В.М., Горшков В.М., Шаляхин В.С. Политика энергосбе-
режения, проводимая на УММПКХ// Материалы Второй Российской научно-
156
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве». Уль-
яновск: УлГТУ. 2000. С. 51-54.
72. Сабуров И.В. Разработка энергосберегающих методов и средств
повышения качества эксплуатации оборудования теплоэнергетических
систем: Автореферат диссертации на соискание ученой степени
канд. техн, наук: 05.14.04. Иваново: ИГЭУ. 1999. - 16 с.
73. Сафонов А.П. К вопросу о температурном графике систем теп-
лоснабжения//Теплоэнергетика. 1978. № 12. С. 21-25.
74. Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление: Учебник для вузов.
М.: Издательство АСВ. 2002. 576 с.
75. Соболь И.Д. Повышение температуры прямой сетевой воды от
центральных котельных// Электрические станции. 1982. № 9. С. 32-35.
76. Соколов Е.Я. О тепловых характеристиках теплообменников//
Водоснабжение и санитарная техника. 1963. № 1. С. 20-24.
77. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 5-е издание.
М.: Энергоиздат. 1982. 360 с.
78. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 7-е издание.
М.: Издательство МЭИ. 2001. 472 с.
79. Соколов Е.Я. Центральное регулирование современных городских
систем теплоснабжения//Электрические станции. 1963. № 10. С. 23-30.
80. Соколов Е.Я., Вершинский В.П. Методика расчета центрально-
го регулирования закрытых независимых систем теплоснабжения// Тепло-
энергетика. 1968. № 9. С. 83-85.
81. Соколов Е.Я., Вершинский В.П. Методика расчета центрально-
го регулирования открытых независимых систем теплоснабжения// Тепло-
энергетика. 1968. № 10. С. 70-72.
82. Соколов Е.Я., Вершинский В.П. Методика расчета открытых
систем теплоснабжения при отсутствии автоматики на абонентском вводе//
Электрические станции. 1965. № 11. С. 31-36.
83. Соколов Е.Я., Калинин Н.В. Проверка точности приближенного
уравнения характеристики теплообменных аппаратов//
Теплоэнергетика. 1964. № 2. С. 70-75.
84. Ставровский Е.С., Кукукина И.Г. Оценка привлекательности ин-
вестиционных проектов: Учебное пособие. Иваново: «Иваново». 1997. 108 с.
85. Степин В.А. Использование теплонасосной установки
в системах теплоснабжения// Теплоэнергетика. 1997. № 5. С. 28-29.
86. Степин В.А. Теплонасосная установка для снижения удельного
расхода сетевой воды в системах теплоснабжения// Промышленная энерге-
тика. 1997. №6. С. 35-36.
87. Стерман Л.С., Тевлин С.А., Шарков А.Т. Тепловые
и атомные электрические станции. М.: Энергоиздат. 1982. 456 с.
88. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые
и атомные электрические станции. М.: Издательство МЭИ. 2000. 408 с.
157
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
89. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.07—86.
Тепловые сети. М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1988. 50 с.
90. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые
сети. М.: Минстрой России. 1994. 46 с.
91. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.01-85*. Внутрен-
ний водопровод и канализация зданий. М.: Госстрой России. 1998. 60 с.
92. Строительные нормы и правила СНиП 41-01-2003. Отопление,
вентиляция и кондиционирование. М.: ГУП ЦПП. 2004 .
93. Строительные нормы и правила. СНиП 2.01.01-82. Строитель-
ная климатология и геофизика. М.: Минстрой России. 1996. 139 с.
94. Строительные нормы и правила. СНиП 41-02-2003.
Тепловые сети. М.: ГУП ЦПП. 2004.
95. Теплоснабжение: Учебник для вузов/ Ионин А.А., Хлыбов
Б.М., Братенков Б.Н., Терлецкая Е.Н. М.: Стройиздат. 1982. 336 с.
96. Теплоснабжение (курсовое проектирование): Учеб, пособие для
вузов по спец. «Теплогазоснабжение и вентиляция»/ В.М. Копко, Н.К. Зай-
цева и др.; Под ред. В.М. Копко. Мн.: Высш. шк. 1985. 139 с.
97. Терлецкая А.С. О работе теплопотребляющих систем абонентов
систем централизованного теплоснабжения// Энергосбережение
и водоподготовка. 2000. № 1. С. 12—16.
98. Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-96Б при
сжигании мазута. М.: СПО Союзтехэнерго. 1981.
99. Типовая энергетическая характеристика водогрейного котла
КВГМ-100 при сжигании мазута. ТХ 34-70-018-86.
М.: СПО Союзтехэнерго. 1987.
100. Типовая энергетическая характеристика водогрейного котла
ПТВМ-100 при сжигании природного газа. ТХ 34-70-014-85.
М.: СПО Союзтехэнерго. 1986.
101- Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные турбины и
турбоустановки: Учебное пособие для вузов.
М.: Издательство МЭИ. 2002. 540 с.
102. Ульянов А.Г. Энергосбережение с помощью насосной
техники WILO// Энергосбережение. 1999. № 3. С. 81-82.
ЮЗ.Фаликов В.С., Витальев В.П. Автоматизация тепловых пунк-
тов: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат. 1989. 256 с.
104. Филиппов М.Ф. Расчетная температура теплоносителя в двух-
трубной закрытой системе теплоснабжения// Водоснабжение
и санитарная техника. 1965. № 7. С. 17-23
105. Хлыбов Б.М. Недостатки последовательной схемы абонентско-
го ввода// Водоснабжение и санитарная техника. 1963. № 2. С. 6-10.
Юб.Хрилев Л.С., Смирнов И.А. Оптимизация систем теплофика-
ции и централизованного теплоснабжения. М.: Энергия. 1978. 264 с.
158
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
107. Чистович С.А. Гидравлический режим открытых тепловых се-
тей с переменным расходом воды. М.: Изд-во Министерства коммунально-
го хозяйства. 1950. 96 с.
108. Шарапов В.И. Истинные и ложные пути энергосбережения//
Жилищное и коммунальное хозяйство. 1999. № 11-12. С. 20-23.
109. Шарапов В.И. О причинах неудовлетворительного теплоснаб-
жения города Набережные Челны// Материалы 2-го международного сим-
позиума по энергетике, окружающей среде и экологии. Том 2. Казань: КФ
МЭИ. 1998. С. 33-36.
110. Шарапов В.И. Особенности теплоснабжения городов при де-
фиците топлива на электростанциях// Электрические станции.
1999. № 10. С. 63-66.
111. Шарапов В.И. Теплофикация: текущие проблемы// Материалы
международной научно-практической конференции «Проблемы развития
централизованного теплоснабжения». Самара. 2004. С. 20-25
112. Шарапов В.И., Орлов М.Е., Ротов П.В. О выборе метода регу-
лирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения// Материалы Второй
Российской научно-технической конференции «Энергосбережение
в городском хозяйстве». Ульяновск: УлГТУ. 2000. С. 72-75.
113. Шарапов В.И., Орлов М.Е., Ротов П.В. О способах обеспечения
пиковой тепловой мощности электростанций// Материалы
докладов Российского национального симпозиума по энергетике.
Казань: КГЭУ. 2001. Т. 1. С. 109-113.
114. Шарапов В.И., Орлов М.Е., Ротов П.В. Современное состояние и
пути совершенствования технологий регулирования нагрузки систем тепло-
снабжения// Научно-технический калейдоскоп. Серия «Энергосбережение
в городском хозяйстве, энергетике, промышленности». 2000. № 3. С. 62-73.
115. Шарапов В.И., Орлов М.Е., Ротов П.В. Повышение эффектив-
ности вакуумной деаэрации подпиточной воды тепловой сети в водогрей-
ных котельных//Промышленная энергетика. 1997. № 12. С. 35-39.
116. Шарапов В.И., Орлов М.Е., Ротов П.В. Совершенствование
технологий теплоснабжения городов// Вестник Саратовского государст-
венного технического университета. 2004. № 3 (4). С. 128-138.
117. Шарапов В.И., Ротов П.В. О путях преодоления кризиса в ра-
боте систем теплоснабжения// Известия вузов. Проблемы энергетики. 2000.
№ 5-6. С. 3-7.
118. Шарапов В.И., Ротов П.В. Механизмы компенсации потреби-
телями недоотпуска тепла из систем теплоснабжения// «Энергосбережение
в Поволжье». 2000. № 2. С. 51—53.
119. Шарапов В.И., Ротов П.В. О работе систем теплоснабжения ев-
ропейских стран в период энергетического кризиса// Инженерные пробле-
мы совершенствования тепло-и электроэнергетических установок комму-
нального хозяйства. Тезисы докладов научно-технической конференции.
Ульяновск: УлГТУ. 1999. С. 9-13.
159
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
120. Шарапов В.И., Ротов П.В. Технологические последствия работы сис-
тем теплоснабжения в условиях дефицита топлива на теплоисточниках//
Состояние и перспективы развития электротехнологий. Тезисы докладов Между-
народной научно-технической конференции. Иваново: ИГЭУ. 1999. С. 171.
121. Шарапов В.И., Ротов П.В. Компенсация недоотпуска тепла от
ТЭЦ городскими потребителями// Известия Вузов. Проблемы энергетики.
2000. № 9-10. С. 62-69.
122. Шарапов В.И., Ротов П.В. Кто и как осуществляет теплоснабже-
ние городов сегодня?// Новости теплоснабжения. 2001. № 2. С. 11—15.
123. Шарапов В.И., Ротов П.В. О зарубежном опыте экономии топ-
ливно-энергетических ресурсов в системах теплоснабжения//
Энергосбережение. 1999. № 2. С. 60-62.
124. Шарапов В.И., Ротов П.В. Тенденции развития технологий ре-
гулирования нагрузки систем теплоснабжения// Состояние и перспективы
развития электротехнологий. Тезисы докладов Международной научно-
технической конференции. Иваново: ИГЭУ. 2001. С. 147.
125. Шарапов В.И., Ротов П.В., Орлов М.Е. Об экономичности пи-
ковых водогрейных котельных// Материалы Третьей Российской научно-
технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве».
Ульяновск: УлГТУ. 2000. С. 232-242.
126. Шарапов В.И., Ротов П.В., Орлов М.Е. Количественное регулиро-
вание нагрузки систем теплоснабжения// Материалы докладов Российского на-
ционального симпозиума по энергетике. Казань: КГЭУ. 2001. Т. 5. С. 29-33.
127. Шарапов В.И., Ротов П.В., Орлов М.Е. Количественное регу-
лирование нагрузки открытых систем теплоснабжения на ТЭЦ//
Известия вузов. Проблемы энергетики. 2001. №7-8. С. 31-40.
128. Шойхен Б., Ставрицкая Л., Липовских В., Кашинский В. Теп-
ловая изоляция промышленных трубопроводов// Энергосбережение
в Поволжье. 2001. №1. С. 76-79.
129. Щеголев М.М., Гусев Ю.Л., Иванова М.С. Котельные
установки. М.: Стройиздат. 1966. 423 с.
130. Щепетильников М.И., Хлопушин В.И. Сборник задач по курсу
ТЭС: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат. 1983. 176 с.
131. Щеткин В.С., Петров И.В. Условия работы водогрейного котла
ПТВМ-180, включенного по двухконтурной схеме// Теплоэнергетика. 1992.
№ ЕС. 23-26.
132. Эккерт Э.Р., Дрейк Р.М. Основы теории тепло- и массообмена.
М.: Госэнергоиздат. 1962. 800 с.
133. Энергосбережение в Кемерове - реальность// Экономика и
управление. 1997. № 1-2. С. 35.
134. Яковлев Б.В. Повышение эффективности систем теплофикации
и теплоснабжения. Мн.: Адукацыя i выхаванне. 2002. 448 с.
160
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
135. Патент 2095581 (RU). МПК F 01 К 17/02. Система
теплоснабжения/ В.М. Чаховский, Б.М. Берлицкий, В.Б. Галежа и др.//
Бюллетень изобретений. 1997. № 31.
136. Патент 2147714 (RU). МПК F 24 К 3/02. Отопительная ко-
тельная/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень
изобретений. 2000. № 11.
137. Патент 2148174 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы теп-
ловой электрической станции/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов// Бюллетень изо-
бретений. 2000. № 12.
138. Патент 2159336 (RU). МПК F 01 К 17/02. Тепловая электриче-
ская станция/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень
изобретений. 2000. № 32.
139. Патент 2159337 (RU). МПК F 01 К 17/02. Тепловая электриче-
ская станция/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень
изобретений. 2000. № 32.
140. Патент 2159393 (RU). МПК F 24 D 9/02. Способ работы систе-
мы теплоснабжения/ В.И. Шарапов, П.В. Ротов, М.Е. Орлов//
Бюллетень изобретений. 2000. № 32.
141. Патент 2164604 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы теп-
ловой электрической станции/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов//
Бюллетень изобретений. 2001. № 9.
142. Патент 2164605 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы теп-
ловой электрической станции/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов//
Бюллетень изобретений. 2001. № 9.
143. Патент 2164606 (RU). МПК F 01 К 17/02. Тепловая электриче-
ская станция/ В.И. Шарапов, П.В. Ротов, М.Е. Орлов// Бюллетень
изобретений. 2001. № 9.
144. Патент 2164645 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы теп-
ловой электрической станции/ В.И. Шарапов, П.В. Ротов, М.Е. Орлов//
Бюллетень изобретений. 2001. № 13.
145. Патент 2174610 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы теп-
ловой электрической станции/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов//
Бюллетень изобретений. 2001. № 28.
146. Патент 2190163 (RU). МПК F 24 D 19/10, 3/02. Способ работы
системы отопления/ В.И. Шарапов, П.В. Ротов, Э.У. Ямлеева//
Бюллетень изобретений. 2002. № 27.
147. Патент 2190164 (RU). МПК F 24 D 19/10, 3/02. Система ото-
пления/ В.И. Шарапов, П.В. Ротов, Э.У. Ямлеева// Бюллетень
изобретений. 2002. № 27.
148. Патент 2235250 (RU). МПК F 24 D 3/08. Система теплоснабже-
ния/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов, И.Н. Шепелев//
Бюллетень изобретений. 2004. № 24.
161
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
149. Патент 2235249 (RU). МПК F 24 D 3/08. Способ теплоснабже-
ния/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов, И.Н. Шепелев// Бюллетень
изобретений. 2004. № 24.
150. Einsatzbereiche und Markt// BWK: Brenst.-Warme - Kraft. -
1999. - Sondemum. 1. P. 16-17.
151. Kristensen O. Watertreatment. Hjallerup: Hydro-X A/S. 1985.
152. Laakso Jutta. District heating and combined heat and power in the Fin-
nish Energy System// Euroheat and Power: Femwarme int. 1999. № 3,- P. 12-14.
153. Madsen Mads. 45 000 km of prefabricated pipes in Europe//
Fjemvarmen. 1985. № 3.
154. Persson Tina, Jander Lars. Stockholm - the sity of largeheat
pumps// ASEA Jomal. 1985. № 2.
155. Pirvola Likka, Kimari Rito. Specific district heat consumption in
Finland// Energy Needs. Espect World Energy Conference. 13th Congress,
Cannes. 1986.
156. Sharapov V.I., Orlov M.E., Rotov P.V. Ways of ensuring the peak
thermal capaciti on power station// Russian national symposium on power
engineering. Kazan: Kazan State Power Eng. University. 2001. V. 1. P. 74—77.
157. Sharapov V.I., Rotov P.V., Orlov M.E. Quantitative regulation of
loading of heat supply systems// Russian national symposium on power engineering.
Kazan: Kazan State Power Eng. University. 2001. Volum V. P. 25-28.
158. Rudig Wolfgang. Combined heat and power for district heating//
Phis. Technol. 1986. № 3.
159. Vorteile der Kraft-Warme kopplung// BWK: Brenst.-Warme-Kraft.-
1999.-Sondemum. UP. 14—15.
160. Winkens H.P. Surveying report of the Study Committee for General
Questions: District heating development situation and future possibilities in the
Countries of UNICHAL during 1973 and 1982// Femwarme International 4th
Edition. 1985.
162
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
Глава первая. Системы теплоснабжения 6
1.1. Виды систем теплоснабжения 6
1.2. Теплоисточники систем теплоснабжения 8
1.3. Системы транспорта теплоты 13
1.4. Схемы присоединения теплопотребляющих установок к
тепловым сетям централизованной водяной системы теплоснабжения
1.4.1. Схемы присоединения систем отопления к водяным тепловым
сетям
1.4.2. Схемы присоединения установок горячего водоснабжения ?
к тепловым сетям
Глава вторая. Центральное регулирование тепловой нагрузки
систем теплоснабжения
2.1. Способы регулирования отпуска теплоты 25
2.2. Температурный график 26
2.3. Уравнение тепловой характеристики теплообменных аппаратов 35
2.4. Гидравлические характеристики тепловых сетей 37
2.5. Центральное регулирование отопительной нагрузки 39
2.6. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке
отопления и горячего водоснабжения
2.6.1. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке
в открытых системах теплоснабжения
2.6.2. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке
в закрытых системах теплоснабжения
2.7. Количественное и качественно-количественное регулирование
тепловой нагрузки
Глава третья. Современное состояние и концепция развития
способов регулирования тепловой нагрузки
3.1. Регулирование нагрузки систем теплоснабжения в период
экономического кризиса
3.2. Зарубежный опыт энергосбережения в системах
теплоснабжения
3.3. Концепция развития способов регулирования в отечественных g|
системах теплоснабжения
3.4. Технико-экономические показатели эффективности gg
количественного и качественно-количественного регулирования
Глава четвертая. Совершенствование технологий центрального дд
регулирования нагрузки систем теплоснабжения
4.1. Технология центрального качественного регулирования при дд
включении водогрейных котлов в замкнутый контур
4.2. Технологии количественного и качественно-количественного jqj
регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения
163
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
4.3. Методика расчета количественного регулирования тепловой
нагрузки открытых систем теплоснабжения
4.4. Стабилизация гидравлического режима абонентских установок
при количественном и качественно-количественном регулировании 114
тепловой нагрузки
4.5. Особенности режимов работы систем отопления при
количественном регулировании тепловой нагрузки
4.6. Технологии теплоснабжения при совместном центральном ^5
и местном регулировании
4.7. Эффективность применения частотных регулируемых ^7
приводов в системах теплоснабжения
Заключение 133
Приложения 135
Список литературы 152
164
Издательство «Новости теплоснабжения» представляет:
Технологии обеспечения пиковой нагрузки систем теплоснабжения
В.И. Шарапов, М.Е. Орлов
Приведены сведения о конструкциях пиковых водогрейных котлов и пиковых сетевых
подогревателей, их технико-экономические характеристики, схемы теплоисточников, их
режимы работы, методы расчета. Рассмотрены причины неэффективной работы
оборудования. Представлены технические решения, которые позволяют повысить
надежность, экономичность и экологическую безопасность пиковых теплоисточников.
Для инженерно-технических и научных работников, занимающихся эксплуатацией и
проектированием систем теплоснабжения и теплогенерирующих установок, а также
студентов теплоэнергетических специальностей ВУЗов.
Технология очистки газа за рубежом (справочник)
Г.Я. Бернер
В книге приводятся материалы по наиболее актуальным проблемам защиты
окружающей среды: основные типы фильтров и их модернизация; новые материалы
для увеличения срока службы фильтров; усовершенствованные конструкции
аппаратов; новая технология очистки газов; способы уменьшения потребления энергии
очистными устройствами; катализаторы для очистки газов.
Справочник полезен специалистам по охране окружающей среды, инженерам
различных проектных институтов, научным сотрудникам НИИ, преподавателям и
интересен студентам ВУЗов.
Номенклатурный каталог оборудования и материалов, \у
используемых в теплоснабжении (изд. 5-е)
В каталоге собрана информация о следующих видах оборудования: теплообменное,
котельно-вспомогательное, резервуарное, оборудование водоподготовки,
мазутоподготовки, а также котлы, автономное теплоснабжение, топливосжигающие
устройства, тягодутьевые машины, трубопроводная арматура, КИПиА, приборы учета,
огнеупорные и теплоизоляционные изделия и материалы, прочее оборудование и
материалы, не вошедшие в предыдущие разделы. Адреса, телефоны и e-mail всех
заводов-изготовителей.
Альбом «Энергосберегающие системы теплоснабжения зданий на \/
основе современных технологий и материалов»
Издатель «Академический центр теплоэффективных технологий». Альбом для
специалистов, теплоэнергетических и жилищно-коммунальных служб, промышленных
предприятий, проектных, строительно-монтажных и эксплутационных организаций,
учебное пособие для преподавателей и учащихся средних и высших учебных
заведений, слушателей центров повышения квалификации. В альбоме собраны схемы
и решения энергосберегающих систем теплоснабжения зданий. Рекомендации по
применению современных технологий и материалов в энергосберегающих системах
теплоснабжения зданий.
100 лет теплофикации и централизованному теплоснабжению в
России
Книга посвящена истории теплоснабжения в России. Разделы книги: Российская и
мировая история развития теплоснабжения и теплофикации, вклад русских инженеров
в науку и технику отопления, перспективы развития теплофикации и теплоснабжения,
статьи, очерки, заметки.
Типовая инструкция по защите трубопроводов тепловых сетей
от наружной коррозии РД 153-34.0-20.518-2003
Введена в действие 5 февраля 2003 г.
Методические рекомендации по техническому диагностированию
трубопроводов тепловых сетей с использованием акустического
метода РД 153-34.0-20.673-2005
Введены в действие 25 августа 2005 г.
Заказать любое издание можно по телефону/факсу (495) 231-21-26 или
на сайте www.ntsn.ru, e-mail: reklama@ntsn.ru
«Новости теплоснабжения»
- ежемесячный научно-технический журнал
НТ
Журнал был создан в 2000 г. для оказания практической помощи
теплоснабжающим организациям, жилищно-коммунальным службам и
соответствующим органам администраций, отвечающим за качество
теплоснабжения.
На страницах журнала ежемесячно даются практические рекомендации по
вопросам совершенствования систем теплоснабжения и конкретного оборудования, его
эксплуатации, диагностики, ремонта, модернизации, увеличения ресурса и повышения
надежности в работе.
Редакция старается делать журнал максимально полезным, например, не
публикуются рекламные статьи (это принципиальная позиция), а информация от
производителей оборудования проверяется у эксплуатирующих его организаций.
Именно реальный опыт, который получен в каждом предприятии методом проб и
ошибок (как положительный, так и отрицательный), на наш взгляд, представляет
наибольший интерес для специалистов столь многогранного и нужного дела как
теплоснабжение.
В разделе «Экономика и управление» рассматриваются вопросы
планирования, инвестиций, финансирования, снижения издержек и экономического
обоснования новых технологических решений.
В разделе «Техника и технологии» своим опытом по решению проблем при
эксплуатации и внедрении технологического оборудования, приспособлений и
механизмов делятся специалисты из России, стран СНГ и Балтии.
В рубрике журнала «Обзор научно-технических изданий» Вы можете
познакомиться с наиболее интересными материалами региональных и
центральных специализированных периодических изданий.
Не останется без внимания статистический анализ аварийности по стране с
разбором отдельных случаев, вопросы техники безопасности.
В журнале также публикуются материалы по темам, предложенным
читателями. Редакция готова рассмотреть любой интересующий Вас вопрос,
провести исследование и дать квалифицированный ответ с привлечением
специалистов научно-исследовательских и эксплуатационных организаций,
министерств и ведомств.
Если Вас заинтересовал журнал «Новости теплоснабжении», то Вы можете
заказать в редакции ознакомительный номер бесплатно. Заказ можно оформить
любым удобным способом: по телефону (495) 231-21-26, по e-mail: reklama@ntsn.ru,
на web-сайте: www.ntsn.ru.
Подписаться на журнал Вы можете
в любом почтовом отделении по каталогам:
• «Издания органов НТИ» Агентства «Роспечать» - индекс 58890
• «Газеты. Журналы. Книги» Агентства «Роспечать» - индекс 81182
• «Пресса России» - индексы 83137,16388
или через редакцию журнала.
Наш адрес: Россия, 127254, Москва, ул. Добролюбова, д. 21 А, корп. Б
ООО «Издательство «Новости теплоснабжения»
Телефоны: (495) 231-21-26, 741-20-28, 225-48-39
Факс: (495) 231-21-26
E-mail: info@ntsn.ru, reklama@ntsn.ru
Web-сайт: www.ntsn.ru,www.rosteplo.ru
Интернет-магазин «Технарь»
- самый полный профильный Интернет-магазин технической литературы,
где представлено более 1500 наименований изданий по 22 рубрикам,
таким, как:
S Энергетика. Общие вопросы
^Теплофикация и теплоснабжение
S Электроэнергетика
^Оборудование и технологии для энергоисточников
J Энергоисточники
SЗапорная и регулирующая арматура
^Тепловые сети
^Теплоэнергетика и теплотехника
^Проектирование
J Строительство и реконструкция
J Машиностроение
^Нормативные документы (СНиПы, ГОСТы)
JНадзор
^Техника безопасности и учет аварий (журналы)
J Энергосбережение
^Жилищно-коммунальное хозяйство
^Экология
^Экономика и управление
J Физика
S Юридическая литература
^Иностранные языки
^Учебная и справочная литература.
В Интернет-магазине действует накопительная система скидок.
С подробным описанием каждой книги (включая аннотацию и
оглавление) Вы можете ознакомиться на страницах Интернет-магазина по
адресу:
www.books.rosteplo.ru
Мы с удовольствием ответим на Ваши вопросы
по тел. (495) 360-39-59 или по e-mail: books@rosteplo.ru
SBN 978-5-94296-017-9
llllllllll lllllllllll
9 785942 960179 >
Монография рекомендована
Учебно-методическим объединением вузов РФ
по образованию в области строительства
в качестве учебного пособия для студентов,
обучающихся по специальности
«Теплогазоснабжение и вентиляция»
ШАРАПОВ Владимир Иванович
РОТОВ Павел Валерьевич
Регулирование нагрузки систем теплоснабжения
Выпускающий редактор
Хромова А.И.
Подписано в печать 17.08.2007. Формат 70хЮО’/щ. Бумага офсетная.
Гарнитура Таймс. Печать офсетная. Усл. печ. л. 10,5
Тираж 1000 экз. Заказ № 7457
Издательство «Новости теплоснабжения»
127254, Москва, ул. Добролюбова, д. 21А, корп. Б
Тел: (495) 231-21-26
Отпечатано в ордена Трудового Красного Знамени
типографии им. Скворцова-Степанова ФГУП Издательство «Известия»
Управления делами Президента Российской Федерации
Генеральный директор Э.А. Галумов
127994, ГСП-4, г. Москва, К-6, Пушкинская пл., д. 5
Контактные телефоны: 694-36-36, 694-30-20, e-mail: izd.izv@ru.net