Присоединение водяных систем отопления

1.

Присоединение водяных систем
отопления

2.

Системы отопления делятся на:
зависимые в которых сетевая вода
используется непосредственно в системе
отопления,
независимые в которых система
отопления отделена от сетевой системы
теплоснабжения теплообменником.

3.

TTR
TTR

4.

Достоинства независимых систем:
простота контроля герметичности системы
отопления по величине подпитки;
стабильность
гидравлического
режима
системы;
постоянное количество циркулирующей в
системе отопления воды и низкие затраты на
водоподготовку.
Достоинства зависимых систем:
не
требуются
дополнительные
теплообменники.

5.

Зависимое присоединение может быть без
смешения и со смешением обратного
теплоносителя.
p12
G1
p1
Gот
tот
t1
G2
2
p2
t2
p21
1

6.

Зависимое
присоединение
отопительных
установок без смешения применяют
• в системах теплоснабжения промышленных
предприятий,
• для отопления жилых и общественных зданий
небольшого
населенного
пункта,
если
температура сетевой воды в подающем
трубопроводе не превышает 95°С.

7.

Для организации смешения двух потоков
необходимо, чтобы давления p12 < p21, но для
того чтобы полученный теплоноситель
с
температурой tот циркулировал через систему
отопления
необходимо,
чтобы
давления
p12 > p21.
Для
решения
этого
противоречия
применяют дополнительные устройства:
• гидроэлеватор,
• центробежный насос.

8.

Гидроэлеватор (струйный насос)

9.

10.

Достоинства:
обеспечивает смешивание и циркуляцию
полученного теплоносителя без внешнего
источника энергии,
простота и дешевизна.
Недостатки:
большие гидравлические потери (1-1,5 атм),
обеспечивает качественное смешение
теплоносителей только при постоянном
гидравлическом режиме (постоянном
перепаде давления на вводе в тепловой пункт
и расходе в системе отопления).

11.

В системах с гидроэлеватором регулировать
коэффициент смешения можно следующими
способами:
• изменением проходного сечения сопла путем
установки игольчатого клапана (рис. 6.6, б),
• понижением давления в патрубке высокого
давления путем установки регулирующего
клапана на подающем трубопроводе
• повышением давления в патрубке низкого
давления путем установки регулирующего
клапана на обратном трубопроводе.

12.

Регулируемый гидроэлеватор (струйный
насос)

13.

Недостатки:
большие гидравлические потери (2-3 атм),
энергозависимость,
низкая надежность.
При любых способах регулирования
гидроэлеватор не способен поддерживать
постоянный перепад давления на выходе из
него и на входе в патрубок низкого давления, а,
следовательно, расход Gот через систему
отопления будет меняться.

14.

Элеваторные узлы в современных проектных
решениях
используются
редко
из-за
практической
невозможности
обеспечения
надежных
и
комфортных
условий
теплопотребления.

15.

Расчет зависимой системы теплоснабжения
TTR
G1 t1
Gот tот
Gп
t2
TTR
G1 t1
Gотtот
Gп
t2

16.

Схема с расположением насоса на
перемычке считается наиболее экономичной,
так как через перемычку проходит меньший
расход воды, чем в подающем либо обратном
трубопроводе.
Следовательно, применяется меньший
насос и меньше потребляется электроэнергии.

17.

Перепад давления, развиваемый центробежным
насосом при постоянной частоте вращения
рабочего колеса, можно приближено выразить
следующей зависимостью
pн p0 SнG ,
2
н
где Δp0 условный перепад давлений,
развиваемый насосом при нулевой подаче, Па;
Sн условное внутреннее сопротивление
центробежного насоса, Па с2/кг2;
Gн расход воды перекачиваемой насосом, кг/с.

18.

Рабочая характеристика насоса

19.

Потери давления в системе отопления
подчиняются квадратичному закону и
определяются по уравнению
pот SотGот2 ,
где Sот удельное сопротивление системы
отопления, Па с2/кг2;
Gн расход воды через систему отопления, кг/с.

20.

Выражение для определения расхода воды через
систему отопления можно получить путем
решения задачи для двух параллельных линий
перемычки и системы отопления, для которых
перепад давления постоянен
Δp = p12 p21 = const.
Тогда имеем выражение для системы с насосом
установленным на перемычке
p12 p0 Sн Sп Gп2 SотGот2 ,
установленным на линии отопления
p12 SпGп2 p0 Sн Sот Gот2 ,

21.

где Sп удельное сопротивление перемычки,
Па с2/кг2;
Gп = Gот G1 расход воды через перемычку,
кг/с;
G1 расход сетевой воды на вводе в тепловой
пункт, кг/с.

22.

Тогда получим выражения для расчета расхода
воды на систему отопления
2
Gот G1 f п Gн0
/ G12 f п f от G1 1 u ,
где fп, fот коэффициент сопротивления
перемычки и системы отопления;
G н 0 p0 / Sн Sп Sот
0,5
расход насоса при полностью закрытом
регулирующем клапане (насос работает на
циркуляцию воды перемычка система
отопления перемычка), кг/с;
u = (Gот − G1) / G1 = (t1 − tот) / (tот − t2)
коэффициент смешения, 0 < u < .

23.

Коэффициенты сопротивления для системы с
насосом установленным на перемычке
fп Sн Sп / Sн Sп Sот ,
fот Sот / Sн Sп Sот ,
установленным на линии отопления
fп Sп / Sн Sп Sот ,
fот Sн Sот / Sн Sп Sот .
При этом fп + fот = 1.

24.

Расход через систему отопления Gот меняется
в диапазоне от Gн0 (регулирующий клапан
закрыт) до Gотmax (расход через перемычку
отсутствует Gп = 0).
Максимальное значение Gот можно найти из
условия Gот = G1, p12 = p21
max
от
G
Gн0
,
f от

25.

Для системы с насосом, установленным на
линии fот 1 (обеспечивается практически
постоянный
гидравлический
режим
Gот const).
Для
обеспечения
постоянного
гидравлического режима системы с насосом,
установленным на перемычке, необходимо
чтобы Sн 0, что возможно осуществить
применением насоса :
1. с регулируемой частотой вращения,
2. с практически горизонтальной рабочей
характеристикой (Δpн Δp0 при любом
расходе).

26.

Первый
подход
усложняет
систему
регулировки и снижает надежность системы
отопления, а второй трудно реализуем.
Таким образом, не смотря на свою
энергоэффективность установка насоса на
перемычку между подающим и обратным
трубопроводами в современных системах
отопления практически не применяется.

27.

Определим
зависимость
температуры
теплоносителя tот на входе в зависимую систему
отопления от расхода сетевой воды G1
пропускаемого регулирующим клапаном.
Воспользуемся уравнением теплового баланса
G1 t1 Gот G1 t2 Gот tот ,
Тогда
tот G1 t1 Gот G1 t2 / Gот ,

28.

Уравнение для определения температуры
обратной воды получено нами ранее
kF
t2 tп tот tп exp
Gот c
Тогда
1
kF
tот tп t1 tп 1 u 1 exp
,
1
u
G
c
1
где
2
u Gн0
/ G12 f п f от f от

29.

Подбор насоса
Для перекачивания теплоносителя в
системах
теплоснабжения
используются
центробежные насосы.
Зависимость
подачи
и
напора,
развиваемых насосом, от диаметра рабочего
колеса и скорости его вращения описывается
выражением
Н1 / Н2 = G12 / G22 = n12 / n22 = D12 / D22

30.

При выборе смесительных насосов для зависимых
систем отопления следует принимать:
1. напор насоса на 2 – 3 м.в.ст больше потерь в контуре
отопления;
2. производительность, м3/ч,
• при установке насоса на перемычке между подающим
и обратным трубопроводами
Gн = 1,1 G1 u
TTR
G1 t1
Gотtот
Gп
t2

31.

• при установке насоса на подающем и обратном
трубопроводах
Gн = 1,1 G1 (1 + u)
TTR
G1 t1
Gот tот
Gп
t2

32.

Проблемы регулирования тепловой нагрузки
в зависимой системе теплоснабжения
Зависимые системы отопления нашли широкое
применение еще с советских времен, как
наиболее простые и не требующие наличие
теплообменного аппарата.
TTR

33.

В зависимых системах отопления происходит
подмес в сетевую воду из теплосети
теплоносителя из обратного трубопровода
происходит
снижение
энергетического
потенциала
теплоносителя
за
счет
снижения
его
температуры,
увеличение потенциала за счет роста его
расхода.
При этом увеличение расхода не компенсирует
энергетические потери теплоносителя за счет
снижения температуры.

34.

Например, при температурном графике тепловой
сети 110/70 и температуре в отопительных
приборах t1 = 90 С при подмесе увеличение
расхода составит 100% (в два раза), а снижение
разности температур (t1 tп) составит 28,5%.
При этом тепловая мощность отопительной
системы за счет снижение температуры
уменьшится также на 28,5%, а за счет роста
расхода согласно формуле увеличится только на
15,5%.
В результате за счет подмеса обратной сетевой
воды тепловая мощность отопительной системы
уменьшится на 13%.

35.

Действительно,
согласно
законом
термодинамики,
смешение
двух
разнотемпературных потоков всегда приводит к
снижению их общего энергетического потенциала
(уменьшению суммарной эксэргии потоков).
Поэтому применение зависимой системы
теплоснабжения с подмесом обратной сетевой
воды с точки зрения энергоэффективности не
целесообразно.