Какой температурный график системы отопления и от чего он зависит

Параметры для расчета отопительных систем: радиаторы

Оптимизация отопления связана с тепловой мощностью отопительных приборов. У радиаторных батарей интервал — 140-220 Ватт.
Второй параметр для расчета можно найти в СНиПе, для обогрева 1 квадрата площади требуется 100 ватт. Это округлённая величина, помещения различаются степенью изоляции.

Виды радиаторов

Чугунные радиаторы

Чугунные батареи хорошо себя зарекомендовали. Надёжны, обладают хорошими тепловыми характеристиками. Инертны, долго нагреваются, но остывают дольше.

Мощность чугунных радиаторов считают по секциям, теплоотдача одной секции составляет 150 ватт.

Алюминиевые радиаторы

Хорошая теплоотдача до 200 ватт на секцию, быстро нагреваются, но не долговечны. Плохо контактируют с другими металлами, при контакте начинают разрушаться. Рабочая температура — 70 °C

Стальные радиаторы

Хорошее отопление, не обладает мощностными характеристиками, как алюминий, чугун. Мощность указывается в паспорте товара, зависит от размеров, конструкции: 200Вт-10кВт. Предназначены для работы при температуре теплоносителя 70 °C.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Кроме перечисленных выше факторов, температура воды в трубах теплоснабжения воздействует на ее характеристики. На этом базируется метод функционирования гравитационных систем отопления. При росте значения нагрева воды осуществляется ее расширение и появляется циркуляция.

ТЕПЛОНОСИТЕЛИ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Но при использовании антифризов превышение нормальных показателей температура в батареях отопления может привести к другим результатам. Поэтому для теплоснабжения с теплоносителем, который отличается от воды, необходим сначала определить допустимые значения его нагрева. Это не касается температуры радиаторов центрального теплоснабжения в квартире, так как в таких устройствах не используются жидкости на базе антифризов.

Антифриз применяется тогда, если будет наблюдаться риск воздействия низкой температуры на батареи отопления. В отличие от воды он не переходит из жидкого состояния в кристаллообразное при значении 0 градусов. Но если работа теплоснабжения выходит за нормы таблицы температур для отопления в большую сторону – могут наблюдаться следующие явления:

1. пенообразование. Это способствует росту объема теплоносителя и уровня давления. Обратного процесса при остывании антифриза не будет;
2. появление известкового налета. В составе антифриза присутствуют минеральные компоненты. При нарушении нормы температуры отопления в квартире происходит их выпадение в осадок. Со временем это приводит к засору труб и радиаторов;
3. увеличение показателя густоты. Могут происходить сбои в работе циркуляционного насоса, если его номинальная мощность не была предназначена на появление таких ситуаций.

Поэтому намного легче следить за температурой воды в системе теплоснабжения частного дома, чем контролировать уровень нагрева антифриза. Более того, вещества на базе этиленгликоля при испарении выделяют вредный для человека газ.

Сегодня их почти не используют в качестве теплоносителя в автономных системах теплообеспечения. Перед использованием антифриза в отоплении необходимо заменить все резиновые уплотнители на паранитовые. Это связано с высоким уровнем проницаемости этого вида теплоносителя.

ВАРИАНТЫ НОРМАЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ОТОПЛЕНИЯ

Минимальные показатели температуры воды в отопительной системе не считаются основной угрозой для ее работы. Это отражается на микроклимате в жилых комнатах, но не воздействует на работу теплоснабжения. При превышении нормы нагрева воды могут появиться аварийные ситуации.

ГРУППА БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ОТОПЛЕНИЯ

При создании схемы отопления нужно предусмотреть перечень мер, нацеленных на предотвращение критического увеличения температуры воды. В первую очередь, это приведет к увеличению давления и нагрузкам на внутреннюю часть труб и радиаторов. Если это случилось один раз и длилось недолгое время, то детали теплоснабжения не пострадают.

Но такие случаи появляются при постоянном влиянии конкретных факторов. Чаще всего это неправильная эксплуатация твердотопливного котла. Чтобы не появились поломки, необходимо модернизировать отопление таким образом:

• монтаж группы безопасности. Она состоит из воздухоотводчика, спускного клапана и манометра. Если температура воды дойдет до критического уровня – эти детали устранят избыток теплоносителя, тем самым, обеспечив нормальную циркуляцию жидкости для ее естественного охлаждения;
• смесительный узел. Он соединяет обратную и подающую трубу. Дополнительно монтируется двухходовой клапан с сервоприводом. Последний подсоединяется к датчику температуры. Если показатель уровня нагрева превышает норму – откроется клапан и возникнет смешение потоков горячей и остывшей воды;
• электронный блок управления отопления. Он распределяет температуру воды на разных участках системы. При нарушении теплового режима он подает соответствующий сигнал процессору котла для снижения мощности.

Эти меры позволят предотвратить неправильную работу отопления еще на начальном этапе появления проблемы. Труднее всего контролировать значение температуры воды в системах с твердотопливным котлом

Поэтому для них отдельное внимание необходимо уделить выбору показателей группы безопасности и смесительного узла

Регулировка

Автоматический контроль обеспечивается регулятором отопления.

В него входят следующие детали:

1. Вычислительная и согласующая панель.
2. Исполнительное устройство на отрезке подачи воды.
3. Исполнительное устройство, выполняющее функцию подмеса жидкости из возвращённой жидкости (обратки).
4. Повышающий насос и датчик на линии подачи воды.
5. Три датчика (на обратке, на улице, внутри здания). В помещении их может быть несколько.

Регулятором прикрывается подача жидкости, тем самым, увеличивается значение между обраткой и подачей до величины, предусмотренной датчиками.

Для увеличения подачи присутствует повышающий насос, и соответствующая команда от регулятора. Входящий поток регулируется «холодным перепуском». То есть происходит понижение температуры. На подачу отправляется некоторая часть жидкости, поциркулировавшая по контуру.

Датчиками снимается информация и передаётся на управляющие блоки, в результате чего, происходит перераспределение потоков, которые обеспечивают жёсткую температурную схему системы отопления.

Иногда, применяют вычислительное устройство, где совмещены регуляторы ГВС и отопления.

Регулятор на горячую воду имеет более простую схему управления. Датчик на горячем водоснабжении производит регулировку прохождения воды со стабильной величиной 50°C.

Плюсы регулятора:

1. Жёстко выдерживается температурная схема.
2. Исключение перегрева жидкости.
3. Экономичность топлива и энергии.
4. Потребитель, независимо от расстояния, равноценно получает тепло.

Теплоснабжение многоэтажного дома

Распределительный узел отопления многоквартирного дома

Разводка отопления в многоэтажном доме имеет важное значение для эксплуатационных параметров системы. Однако помимо этого следует учитывать характеристики теплоснабжения. Важным из них является способ подачи горячей воды – централизованный или автономный

Важным из них является способ подачи горячей воды – централизованный или автономный.

В подавляющих случаях делают подключение к центральной отопительной системе. Это позволяет уменьшить текущие затраты в смете на отопление многоэтажного дома. Но практически уровень качества подобных услуг остается крайне низким. Поэтому при возможности выбора предпочтение отдается автономному отоплению многоэтажного дома.

Автономное отопление многоэтажного дома

автономное отопление многоэтажного дома

В современных многоэтажных жилых зданиях существует возможность организации независимой системы теплоснабжения. Она может быть двух типов – поквартирное или общедомовое. В первом случае автономная отопительная система многоэтажного дома осуществляется в каждой квартире отдельно. Для этого делают независимую разводку трубопроводов и устанавливают котел (чаще всего — газовый). Общедомовая подразумевает монтаж котельной, к которой предъявляются особые требования.

Принцип ее организации ничем не отличается от аналогичной схемы для частного загородного дома. Однако есть ряд важных моментов, которые необходимо учесть:

• Установка нескольких котлов отопления. Обязательно один или несколько из них должны выполнять дублирующую функцию. В случае выхода из строя одного котла – другой должен заменить его;
• Монтаж двухтрубной отопительной системы многоэтажного дома, как наиболее эффективной;
• Составление графика проведения плановых ремонтных и профилактических работ. В особенности это актуально для отопительного нагревательного оборудования и групп безопасности.

Учитывая особенности отопительной схемы конкретного многоэтажного дома нужно организовать поквартирную систему учета тепла. Для этого на каждый входящий патрубок от центрального стояка нужно установить счетчики учета энергии. Именно поэтому ленинградская отопительная система многоэтажного дома не подходит для уменьшения текущих затрат.

Централизованное отопление многоэтажного дома

Схема элеваторного узла

Как может измениться разводка отопления в многоквартирном доме при подключении его к центральному теплоснабжению? Основным элементом этой системы является элеваторный узел, который выполняет функции нормализации параметров теплоносителя до приемлемых значений.

Общая протяженность центральных тепловых магистралей достаточно велика. Поэтому в тепловом пункте создают такие параметры теплоносителя, чтобы потери тепла были минимальны. Для этого повышают давление до 20 атм. что приводит к возрастанию температуры горячей воды до +120°С. Однако учитывая особенности системы отопления в многоквартирном доме, подача горячей воды с такими характеристиками к потребителям не разрешена. Для нормализации параметров теплоносителя устанавливают элеваторный узел.

Он может быть рассчитан как для двухтрубной, так и для однотрубной отопительной системы многоэтажного дома. Его основными функциями являются:

• Уменьшение давления с помощью элеватора. Специальная конусная задвижка регулирует объем притока теплоносителя в распределительную систему;
• Снижение уровня температуры до +90-85°С. Для этого предназначен узел смешивания горячей и остывшей воды;
• Фильтрация теплоносителя и уменьшение содержания кислорода.

Помимо этого элеваторный узел выполняет основную балансировку однотрубной системы отопления в доме. Для этого в нем предусмотрена запорная и регулирующая арматура, которая в автоматическом или полуавтоматическом режиме осуществляет регулировку давления и температуры.

Также нужно учитывать, что смета на централизованное отопление многоэтажного дома будет отличаться от автономной. В таблице показаны сравнительные характеристики этих систем.

Советы по оптимизации работы отопления

Даже у самого точного температурного графика котельной отопления в процессе работы будут наблюдаться отклонения расчетных и фактических данных. Это связано с особенностями эксплуатации системы. Какие факторы могут влиять на текущий температурный режим теплоснабжения?

• Загрязнение трубопроводов и радиаторов. Во избежание этого следует проводить периодическую очистку системы отопления;
• Неправильная работа регулирующей и запорной арматуры. Обязательно выполняется проверка работоспособности всех компонентов;
• Нарушение режима функционирования котла – резкие скачки температуры как следствие – давления.

Поддержание оптимального температурного режима системы возможно только при правильном выборе ее компонентов. Для этого следует учитывать их эксплуатационные и технические свойства.

Регулировку нагрева батареи можно выполнять с помощью термостата, с принципом работы которого можно ознакомиться в видеоматериале:

Как происходит подача теплоносителя в систему отопления

Для домовой системы отопления характерны следующие ограничения:

1. Показатель максимального нагрева обуславливается ограниченным значением +95 градусов для двухтрубной системы, а также 105 градусов для однотрубной сети. В дошкольных воспитательных учреждениях действуют более строгие ограничения. Значение температуры воды в батарее не должно подниматься выше 37 градусов. Для компенсации пониженного значения температуры осуществляется наращивание дополнительных секций радиаторов. Детские сады, которые располагаются непосредственно в регионах с суровыми климатическими зонами, оснащены большим количеством радиаторов с многочисленным числом секций.
2. Оптимальным вариантом является достижение минимального значения «дельта», которая представляет разницу между подающим и отдаваемым значением температуры теплоносителя. Если не добиться такого значения, то степень нагревания радиаторов будет иметь высокую разницу. Чтобы снизить разницу, необходимо повысить скорость движения теплоносителя. Однако и при увеличении скорости перемещения теплоносителя возникает существенный недостаток, который обусловлен тем, что обратно к ТЭЦ вода будет возвращаться с излишне высокой температурой. Такое явление может привести к тому, что возникнут нарушения функционирования ТЭЦ.

Чтобы избавиться от такой проблемы, следует в каждом многоквартирном доме установить элеваторные модули. Посредством таковых устройств происходит разбавление порции подающей воды с обраткой. Эта смесь позволит получить ускоренную циркуляцию, исключив тем самым вероятность избыточного перегрева обратного трубопровода.

Если в частном доме установлен элеватор, то учет системы отопления задается при помощи индивидуального температурного графика. Для двухтрубных систем отопления частного дома характерны режимы 95-70, а для однотрубных – 105-70 градусов.

Почему происходят температурные колебания

Причины температурных изменений обуславливаются следующими факторами:

1. При изменении погодных условий происходит автоматическое изменение теплопотерь. Когда наступают холода, то для обеспечения оптимального микроклимата в многоквартирных домах необходимо затратить больше тепловой энергии, чем при потеплении. Уровень расходуемых теплопотерь рассчитывается значением «дельта», которая представляет собой разницу между улицей и внутри помещений.
2. Постоянство теплового потока от батарей обеспечивается стабильным значением температуры теплоносителя. Как только происходит снижение температуры, квартирные радиаторы будут становиться все теплее. Этому явлению способствует увеличение «дельты» между теплоносителем и воздухом в помещении.

Увеличение потерь теплоносителя необходимо осуществлять параллельно снижению температуры воздуха за окном. Чем холоднее за окном, тем выше должна быть температура воды в трубах отопления. Чтобы облегчить процессы расчета, была принята соответствующая таблица.

Общая информация

Здесь мы приведем основные положения и выдержки из действующих СНиП.

Температура наружного воздуха

Расчетная температура отопительного периода, которая закладывается в проект систем отопления — это ни много ни мало усредненная температура наиболее холодных пятидневок за восемь самых холодных зим из последних 50 лет.

Такой подход позволяет, с одной стороны, быть готовыми к сильным морозам, которые случаются лишь раз в несколько лет, с другой — не вкладывать в проект излишних средств. В масштабах массовой застройки речь идет о весьма значительных суммах.

Целевая температура в помещении

Стоит сразу оговорить, что на температуру в помещении влияет не только температура теплоносителя в системе отопления.

Параллельно действует несколько факторов:

• Температура воздуха на улице. Чем она ниже — тем больше утечка тепла через стены, окна и крыши.
• Наличие или отсутствие ветра. Сильный ветер увеличивает теплопотери зданий, продувая через неуплотненные двери и окна подъезды, подвалы и квартиры.
• Степень утепления фасада, окон и дверей в помещении. Понятно, что в случае герметично закрывающегося металлопластикового окна с двухкамерным стеклопакетом потери тепла будут куда ниже, чем с рассохшимся деревянным окном и остеклением в две нитки.

Фасад снаружи перекрывается плитами из базальтового волокна.

И, наконец, собственно температура радиаторов отопления в квартире.

Итак, каковы действующие нормативы температур в помещениях разного назначения?

• В квартире: угловые комнаты — не ниже 20С, прочие жилые комнаты — не ниже 18С, ванная комната — не ниже 25С. Нюанс: при расчетной температуре воздуха ниже -31С для угловой и прочих жилых комнат берутся более высокие значения, +22 и +20С (источник — постановление Правительства РФ от 23.05.2006 «Правила предоставления коммунальных услуг гражданам»).
• В детском саду: 18-23 градуса в зависимости от назначения помещения для туалетов, спален и игровых комнат; 12 градусов для прогулочных веранд; 30 градусов для помещений бассейнов.
• В учебных заведениях: от 16С для спален школ-интернатов до +21 в классных помещениях.
• В театрах, клубах, прочих увеселительных заведениях: 16-20 градусов для зрительного зала и +22С для сцены.
• Для библиотек (читальных залов и книгохранилищ) норма — 18 градусов.
• В продовольственных магазинах нормальная зимняя температура 12, а в непродовольственных — 15 градусов.
• В спортзалах поддерживается температура 15-18 градусов.

По понятным причинам жара в спортзале ни к чему.

В больницах поддерживаемая температура зависит от назначения помещения. Скажем, рекомендованная температура после отопластики или родов — +22 градуса, в палатах для недоношенных детей поддерживается +25, а для больных тиреотоксикозом (избыточным выделением гормонов щитовидной железой) — 15С. В хирургических палатах норма — +26С.

Температурный график

Какой должна быть температура воды в трубах отопления?

Она определяется четырьмя факторами:

1. Температурой воздуха на улице.
2. Типом системы отопления. Для однотрубной системы максимальная температура воды в системе отопления согласно действующим нормам — 105 градусов, для двухтрубной — 95. Максимальный перепад температур между подачей и обраткой — соответственно 105/70 и 95/70С.
3. Направлением подачи воды в радиаторы. Для домов верхнего розлива (с подачей на чердаке) и нижнего (с попарной закольцовкой стояков и расположением обеих ниток в подвале) температуры различаются на 2 — 3 градуса.
4. Типом отопительных приборов в доме. Радиаторы и газовые конвектора отопления имеют разную теплоотдачу; соответственно, для обеспечения одинаковой температуры в помещении температурный режим отопления должен различаться.

Конвектор несколько проигрывает радиатору в тепловой эффективности.

Итак, какой должна быть температура отопления — воды в трубах подачи и обратки — при разных уличных температурах?

Приведем лишь небольшую часть температурной таблицы для расчетной температуры окружающего воздуха -40 градусов.

• При нуле градусов температура подающего трубопровода для радиаторов с разной разводкой — 40-45С, обратного — 35-38. Для конвекторов 41-49 подача и 36-40 обратка.
• При -20 для радиаторов подача и обратка должны иметь температуру 67-77/53-55С. Для конвекторов 68-79/55-57.
• При -40С на улице для всех отопительных приборов температура достигает максимально допустимой: 95/105 в зависимости от типа системы отопления на подаче и 70С на обратном трубопроводе.

Коммунальный комплекс России

А.Р.Ексаев,

ИВЦ «ПОТОК»

Вот уже более полувека на рабочем столе любого уважающего себя теплотехника, в числе постоянно востребованных материалов, неизменно лежит книга профессора Е.Я.Соколова, гуру теплоэнергетики – «Теплофикация и тепловые сети» [1]. Это настоящая «библия теплотехника». С 1956 года, когда она вышла впервые в ее нынешнем виде, и по сей день в нашей стране, как и во всем мире, кардинально изменилось многое, но причина актуальности этой книги не изменилась: Россия – холодная северная страна с огромной территорией и высокой степенью урбанизации, которая в принципе не может обойтись без централизованного теплоснабжения. А значит, этому фундаментальному труду предстоит еще очень долгая жизнь. Математический аппарат, сформулированный Е.Я.Соколовым, не претерпел никаких изменений по сей день и признан классическим.

Применив к этому аппарату современные средства компьютерного анализа и моделирования на платформе CityCom, специалисты ИВЦ «Поток» разработали и апробировали методику для оптимизации эксплуатационного температурного графика любого конкретного теплоисточника в увязке с фактическим состоянием теплосетей, присоединенных нагрузок и требованиями, предъявляемыми к качеству теплоснабжения как услуги.

О чем вообще эта статья и какова задача?

1. Экономия котельного топлива. В структуре себестоимости теплоснабжения затраты на выработку тепла несопоставимо выше, чем затраты на перекачку теплоносителя по трубам. И если есть техническая возможность хоть на сколько-то снизить температуру теплоносителя, скомпенсировав это снижение увеличением расхода циркуляции, это позволило бы сэкономить немало денег.
2. Правила эксплуатации и регламентирующие документы [2] предписывают не реже одного раза в 5 лет проводить испытания на максимальную температуру. И если система теплоснабжения работает по утвержденному графику 150/70, то это означает, что испытания надо проводить на температуру 150°С. При том, что в реальной эксплуатации фактические температуры намного ниже. Эксплуатирующие предприятия боятся этих испытаний как огня – на старых изношенных сетях они могут привести к физическому разрушению трубопроводов и опорных конструкций. А если и «пронесёт» — запас ресурса прочности трубопроводов после таких испытаний неизбежно уменьшится, и опасность аварий в течение отопительного сезона возрастет. Хорошо бы перейти на пониженный график, утвердив его в схеме теплоснабжения. Тогда и испытания можно будет проводить на более щадящие температуры.

Оказывается, перейти на «более низкий» температурный график или даже просто на несколько градусов снизить температуру теплоносителя без нанесения серьезного ущерба теплоснабжению – вовсе не так просто, как это может показаться. В следующей главе будет достаточно подробно объяснено, почему. Квалифицированным теплотехникам и тем, кому это скучно – можно ее пропустить, перейдя сразу от вопроса «кто виноват?» к вопросу «что делать?»

Что такое «температурный график» и почему это так важно?

Житейское: если вода из смесителя на кухне недостаточно горяча, мы прикрываем вентиль холодной воды и сильнее открываем вентиль горячей – вплоть до полного закрытия первого и полного открытия второго (при этом счетчик ГВС крутится быстрее).

Ровно то же самое в более широком смысле делает любой объект теплопотребления. Разница лишь в том, что сетевая вода является средством транспортировки тепла – она не расходуется физически (исключение — ГВС по «открытой» схеме), а отдает свою тепловую энергию, нагревая водопроводную воду или воздух в теплообменных приборах. И чем ниже температура сетевой воды, тем больше и с большей скоростью ее нужно «прокачать» через теплообменную установку для отбора одного и того же требуемого количества теплоты. Так, если у вас в доме холодно, то вы открываете регулятор на батарее отопления до отказа, а если слишком жарко – наоборот, «прикручиваете» этот регулятор, тем самым изменяя расход теплоносителя.

Отсюда очевидный вывод: добиться отбора требуемого количества тепловой энергии можно тремя способами: (а) изменяя расход теплоносителя – «количественное регулирование», (б) изменяя его температуру – «качественное регулирование», (в) комбинируя изменение температуры с изменением расхода – «качественно-количественное регулирование». Запомним это.

Давление в подающем трубопроводе всегда должно быть выше, чем в обратном трубопроводе (по которому охлажденный теплоноситель возвращается обратно к теплоисточнику). Этой разницей давлений обеспечивается «проталкивание» теплоносителя через тепловые приборы потребителей, где он остывает, отдавая свое тепло благодарным людям. Разница давлений в подающем и обратном трубопроводах в точках подключения потребителей называется «располагаемый напор». Чем он выше, тем больше возможности для регулирования потребляемой тепловой энергии есть у объекта теплопотребления. Нет располагаемого напора, или он слишком мал, чтобы преодолеть сопротивление внутренних систем потребителя – нет теплоснабжения (услуга не оказана). Это тоже запомним.

Казалось бы, чего проще – поставить на источнике такие сетевые насосы, чтобы они создавали располагаемый напор, которого заведомо хватит всем потребителям, а теплоноситель нагреть до достаточно высокой температуры. И пусть каждый возьмет себе столько тепла, сколько ему нужно, регулируя расход на своих теплообменных установках и в отопительных приборах. Но нет, так не работает. И вот почему.

Из законов физики следует, что располагаемый напор снижается пропорционально квадрату увеличения расхода. Это очень сильное влияние, и к тому же неравномерное: при увеличении расхода в магистрали располагаемый напор потребителей этой магистрали очень быстро снижается по мере удаления от источника, они могут вовсе лишиться возможности получать свое тепло и замерзнут. При этом потребители, расположенные ближе к источнику, почти ничего не заметят и могут спать зимой с открытыми окнами. Это классический случай «разрегулировки» сетей, приводящий к большому количеству жалоб, избыточным затратам на выработку тепла и даже к авариям. Вот главная причина, по которой количественное регулирование в системах централизованного теплоснабжения не применяется: при существенно переменных расходах практически невозможно обеспечить устойчивый гидравлический режим для равномерного обеспечения тепловой энергией всех потребителей.

Поэтому обычно используется качественное регулирование отпуска тепла, к которому в отдельные «тяжелые» по гидравлике слишком холодные или слишком теплые дни добавляется количественное регулирование в небольшом заранее рассчитанном диапазоне допустимых расходов. Для практического обеспечения такого регулирования и служит Его Величество Температурный График.

Температурный график – это точно рассчитанная зависимость абсолютной температуры теплоносителя на выходе из источника от температуры наружного воздуха. Каждой среднесуточной температуре воздуха соответствует строго определенная температура сетевой воды в подающей и (для контроля) обратной магистралях. Идея, закладываемая в расчет температурного графика, состоит в том, чтобы на всем диапазоне наружных температур в течение отопительного периода в системе трубопроводов, транспортирующих теплоноситель от источника к потребителям, расходы оставались постоянными (ну или почти постоянными). Заложенное в температурный график постоянство расходов позволяет при проектировании системы теплоснабжения и в процессе ее эксплуатации рассчитывать и осуществлять «наладочные мероприятия» – установку на абонентских вводах специальных простых гидравлических устройств (дроссельных шайб и сопел элеваторов), обеспечивающих ровный и устойчивый гидравлический режим во всей системе теплоснабжения. Существенное изменение расходов, как уже отмечалось выше, ведет к эффекту «разрегулировки» сети. Для новых значений установившихся расходов и давлений эти устройства необходимо рассчитывать и устанавливать заново (т.е. «осуществлять переналадку»).

Классические отопительные температурные графики качественного регулирования обычно именуются значениями расчетных температур. Так, обозначение графика «150/70» говорит о том, что при наружной температуре воздуха -26°С (для Москвы) температура в подающем трубопроводе должна быть 150°С, а в обратном 70°С. Эти графики являются предопределенными для наборов значений констант, используемых при проектировании. Существуют модификации классических графиков с так называемыми «верхней срезкой» и «нижней срезкой». Факторы, влияющие на необходимость срезок, описаны в литературе [3], нам же лишь важно знать, что они искажают линейный вид графика, и именно в зонах срезок к качественному регулированию добавляется количественная составляющая (качественно-количественное регулирование) (рис.1).

Рис.1. Классический температурный график 150/70 со срезками – «нижняя» 70°С и «верхняя» 115°С

Так в чем, собственно, проблема, и как ее решить?

• Просто так, волютнаристски, взять и снизить температуру на несколько градусов, увеличив расход циркуляции, не обеспечив это точным расчетом последствий – нельзя. Есть множество примеров, когда, поступив таким образом и сэкономив на выработке тепла, теплоснабжающее предприятие впоследствии сталкивается с вмененными штрафными санкциями по многочисленным судебным искам потребителей за не оказанную или некачественно оказанную услугу, и суммы этих штрафов в разы превышает экономию, полученную на выработке тепловой энергии. Причина – упомянутая в предыдущей главе «квадратичная зависимость» в гидравлике и, как следствие, разбалансировка режима. Надо аккуратно считать.
• Есть ли техническая возможность для понижения графика – зависит от резервов пропускной способности сетей. Их можно оценить только с помощью гидравлического расчета тепловой сети на электронной модели производственного назначения (ЭМПН) [4] (рис.2), хорошо откалиброванной и ежедневно эксплуатируемой. А она в большинстве случаев отсутствует. Та электронная модель, которая, возможно, есть в виде обосновывающих материалов к схеме теплоснабжения, с точки зрения эксплуатации сетей не выдерживает критики в силу ее «укрупненности» и «обобщенности». Если она вообще работоспособна.

Рис.2. Электронная модель производственного назначения (ЭМПН) на платформе «CityCom-ТеплоГраф»

• Всё фактически эксплуатируемое теплотехническое оборудование абонентских вводов спроектировано, смонтировано и налажено для того температурного графика, который был утвержден при проектировании всей системы теплоснабжения от данного источника. Это значит, что при проектных расчетах как существующих, так и вновь вводимых объектов теплопотребления используется набор технических параметров (констант), характерных именно для этого температурного графика. Поэтому просто взять и перейти, например, с графика «150/70 с верхней срезкой 130°С» на график «130/70» без переналадки и модернизации всех потребителей невозможно в принципе – гидравлику «перекосит», система теплоснабжения перестанет работать и выполнять свою функцию.

Подход к решению

При проектировании систем теплоснабжения всегда используется классический температурный график – со срезками или без. Это продиктовано самим «проектным» подходом, при котором известно гипотетическое (проектное) теплопотребление по видам тепловой нагрузки, а характеристики трубопроводной сети выбираются исходя из предполагаемой по расчету (проектной) гидравлики.

С течением времени в силу естественных причин изменяются гидравлические характеристики трубопроводов, абсолютные величины и соотношения видов тепловых нагрузок, характеристики оборудования абонентских вводов и т.д. Поэтому при фактической эксплуатации существующей системы теплоснабжения параметры режима в сетях всегда отличаются от проектных, и это совершенно нормально. В то же время диспетчерские службы имеют обратную связь в виде жалоб от потребителей в те моменты, когда режим фактического отпуска тепловой энергии с источника или гидравлический режим в сети не обеспечивают надлежащего качества теплоснабжения.

Как правило, на централизованных источниках тепла ведутся журналы, в которых ежесуточно фиксируются измеряемые значения расходов, давлений и температур в подающем, обратном и подпиточном трубопроводах, а также среднесуточная температура наружного воздуха. Оказалось, что, анализируя данные такого журнала на большом временном промежутке (желательно за несколько лет), можно статистически с большой степенью достоверности идентифицировать фактические абсолютные нагрузки по видам теплопотребления, а также тепловые потери, и их реальные соотношения на различных интервалах температур наружного воздуха. Последующий пересчет полученных ежедневных «мгновенных» нагрузок в так называемые «расчетные» (т.е. максимальные проектные на температуру наружного воздуха самой холодной пятидневки) дает основания для пересчета температурного графика. Интересное наблюдение: расчетные нагрузки, полученные на основании анализа фактических режимов, как правило, оказываются существенно ниже проектных, даже с учетом тепловых потерь, что позволяет предполагать возможность разработки и обоснования пониженного температурного графика для теплоисточника.

Далее, вместо использования «предопределенного» классического графика, мы задаемся лишь характерными для него расчетными константами (чтобы исключить необходимость переналадки сетей) и требуемой температурой в отапливаемых помещениях, и для каждой температуры наружного воздуха на всем диапазоне температур отопительного периода решается полная система уравнений «имени Е.Я.Соколова» [1] (рис.3). Если в качестве изменяемого параметра использовать расход и характер его изменений в допустимых пределах, то можно получить несколько вариантов новых температурных графиков, приемлемых для эксплуатации, из которых выбирается наиболее подходящий с точки зрения диспетчерской службы и/или экономических соображений (рис.4). Адекватность гидравлики для каждого из вариантов нового графика в обязательном порядке должна быть проверена на откалиброванной электронной модели – ЭМПН [4] (рис.2). Варианты, неприемлемые по «гидравлическим» соображениям, либо сразу отклоняются, либо сопровождаются необходимыми мероприятиями по модернизации (перекладке) критических участков сетей.

Рис.3. Система уравнений (классические соотношения предметной области) [1]

Рис.4. Пониженный график (условное название – «115/55 нелинейный»), рассчитанный на основании анализа фактических режимов и предложенный к применению вместо графика «150(115)/70» (Рис.1)

Для того, чтобы были основания для утверждения полученного графика в качестве эксплуатационного, необходимо временно принять его к исполнению в качестве «диспетчерского» внутренним распорядительным документом, и отработать на нем не менее одного полного отопительного сезона (Рис.5), тщательно фиксируя как параметры режима на источнике, так и (по возможности) температуры в отапливаемых помещениях хотя бы по нескольким характеристическим потребителям, а также отслеживая и фиксируя поступающие жалобы, если они будут.

Рис.5. Мониторинг и анализ фактических температур при работе по пониженному графику в течение отопительного сезона

В случае удовлетворительной отработки отопительного сезона по новому графику его можно утверждать в качестве эксплуатационного графика в схеме теплоснабжения. Заметим, что «проектный» график при этом никуда не девается, он остается в качестве такового для целей проектирования и новых присоединений.

Хотите попробовать?

Все, что написано выше – результат большой научно-исследовательской и практической работы на протяжении нескольких лет. На результаты получено положительное экспертное заключение ОАО «ВТИ», объект внедрения – реальная система теплоснабжения крупного российского города, запитанная от ТЭЦ, с населением территории покрытия в несколько сотен тысяч жителей. Получены хорошие результаты, приобретен необходимый опыт и отработаны инструментарий и методология, которыми наверняка заинтересуются многие теплоснабжающие предприятия, и которыми наша , готова делиться к взаимной выгоде и на благо отрасли.

Литература:

1. Соколов Е.Я.«Теплофикация и тепловые сети» — 7-е изд., стереот. — М.: Издательство МЭИ, 2001.
2. РД 153-34.1-20.329-2001. Методические указания по испытанию водяных тепловых сетей на максимальную температуру теплоносителя (УДК 621.311)
3. «Обоснованное снижение температуры теплоносителя (срезка)» – НП «Энергоэффективный город», https://www.energosovet.ru/entech.php?idd=38
4. Ексаев А.Р., Шумяцкий М.Г. Электронные модели производственного назначения, журнал «Коммунальный комплекс России» № 1 (127), 2015 – М.: ИД «ККР», 2015.

Методы регулирования параметров

Регулирование системы
Отопление поддаётся регулированию. Методы:

1. количественный;

Параметры изменяются за счёт увеличения, уменьшения количества подачи теплоносителя. Насосы увеличивают давление в системе, задвижки уменьшают скорость перемещения носителя.

1. качественный;

При качественном изменяются параметры теплоносителя, добавляют присадки, изменяющие свойственные показатели.

1. смешанный.

Использует методику обоих способов.

Способ снижения теплопотерь

Первое, главное условие для сокращения теплопотерь – хорошая теплоизоляция.

Необходимо оптимизировать систему. Отрегулировать комфортную температуру внутри жилых комнат, следовать рекомендациям температурного режима в хозяйственных, нежилых помещениях.

Уют в доме

Таблица температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха

Для того, чтобы рассчитать оптимальный температурный режим, нужно учесть и характеристики, имеющиеся у отопительных приборов — батарей и радиаторов. Важнее всего необходимо посчитать их удельную мощность, она будет выражаться в Вт/см2. Это будет сказываться самым прямым образом на отдаче тепла от нагретой воды к нагреваемому воздуху в помещении

Важно учесть их поверхностную мощность и коэффициент сопротивления, имеющийся у оконных проемов и наружных стен

После того, как будут учтены все значения, нужно рассчитать разницу между температурой в двух трубах — на вводе в дом и на выходе из него. Чем выше будет значение в трубе входа, тем выше — в обратной. Соответственно, отопление внутри помещения будет расти под этими значениями.

Грамотное использование теплоносителя подразумевает попытки жителей дома уменьшить разницу температур между трубой входа и выхода. Это может быть строительная работа по утеплению стены снаружи или теплоизоляция внешних теплоснабжающих труб, утепление перекрытий над холодным гаражом или подвалом, утепление внутренней части дома или несколько выполняемых одновременно работ.

Отопление в радиаторе также должна соответствовать нормам. В центральных отопительных системах обычно варьируется от 70 С до 90 С в зависимости от температуры воздуха на улице

Важно учитывать, что в угловых комнатах не может быть менее 20 С, хотя в иных комнатах квартиры допускается снижение до 18 С. Если на улице температура снижается до -30 С, то в комнатах отопление должно подняться на 2 С

В остальных комнатах тоже должна вырасти температура при условии, что в комнатах разного назначения она может быть разной. Если в помещении находится ребенок, то она может колебаться от 18 С до 23 С. В кладовых и коридорах отопление может варьироваться от 12 С до 18 С.

Как влияют климатические пояса на температуру воздуха

Основной фактор, который учитывается при расчете температурного графика, представлен в виде расчетной температуры в зимний период. При расчете отопления температура наружного воздуха берется из специальной таблицы для климатических зон.

Таблицу температурного теплоносителя следует составлять так, чтобы максимальное ее значение удовлетворяло СНиП температуру в жилых помещениях. Для примера используем следующие данные:

• В качестве отопительных приборов используются радиаторы, которые обеспечивают подачу теплоносителя снизу вверх.
• Тип отопления квартир двухтрубный, оснащенный стояночной разводкой труб.
• Расчетные значения температуры наружного воздуха равняются -15 градусов.

При этом получаем следующую информацию:

• Отопление будет запущено, когда среднесуточная температура не будет превышать +10 градусов на протяжении 3-5 дней. Подача теплоносителя будет осуществляться со значением в 30 градусов, а обратка будет равна 25 градусов.
• При снижении температуры до 0 градусов, повышается значение теплоносителя до 57 градусов, а обратка при этом составит 46 градусов.
• При -15 будет осуществляться подача воды температурой 95 градусов, а обратка равна 70 градусов.

Это интересно! При определении среднесуточной температуры берется информация, как с дневных показаний термометра, так и с ночных измерений.

Регулирование температуры

За параметры теплотрассы отвечают сотрудники теплосетей и ТЭЦ, а температурные показатели внутри строений находятся в ведомстве ЖЭКа. Для регулирования температуры помещения в отопительный период можно использовать два метода.

Первый называется количественным и предполагает изменение расхода воды при ее постоянных температурных показателях. Если используется качественный метод, то объем расходуемого теплоносителя остается постоянным, а меняется его тепловой параметр.

Именно второй вариант применяется чаще всего, так как является максимально экономным. Качественный способ регулирования тепла позволяет обеспечить комфортные условия проживания даже при резких скачках температуры на улице.

Потребителю теплоэнергии знания норм подачи теплоносителя могут пригодиться. Это связано с тем, что при несоблюдении параметров графика можно потребовать перерасчет за коммунальные услуги. Чтобы измерить тепловой показатель теплоносителя, необязательно устанавливать сложные приборы учета тепла в квартире. Достаточно слить в емкость небольшое количество воды из радиатора, после чего провести замер.

Как регулируется тепло воды в батареях?

Понятно, что если есть зависимость от внешних факторов, значит, должны быть и способы регулировки. На сегодняшний день существует два варианта контроля над температурой воды в системе: количественный и качественный.

• Количественный метод предполагает изменение объема циркулирующей в системе воды при сохранении ее температуры. Когда Вы крутите регулятор, расположенный на радиаторе в Вашей квартире, используете именно этот способ.
• Качественный метод заключается в сохранении общего объема жидкости при изменении ее температуры. Этот метод обеспечивает большую независимость системы отопления от резких перепадов погоды, он эффективнее и рациональнее, поэтому применяется при организации работы ТЭЦ, а сам процесс сбора данных и регулирования работы автоматизирован.

Температурный график работы источников и тепловых сетей

График зависимости может быть различный. Конкретная диаграмма имеет зависимость от:

1. Технико-экономических показателей.
2. Оборудования ТЭЦ или котельной.
3. Климата.

Высокие показатели теплоносителя обеспечивают потребителя большой тепловой энергией. Ниже показан пример схемы, где Т1 – температура теплоносителя, Тнв – наружного воздуха: Применяется также, диаграмма возвращённого теплоносителя.

Котельная или ТЭЦ по такой схеме может оценить КПД источника. Он считается высоким, когда возвращённая жидкость поступает охлаждённая. Стабильность схемы зависит от проектных значений расхода жидкости высотными домами. Если увеличивается расход через отопительный контур, вода будет возвращаться не охлаждённой, так как возрастёт скорость поступления. И наоборот, при минимальном расходе, обратная вода будет достаточно охлаждена.

Заинтересованность поставщика, конечно, в поступлении обратной воды в охлаждённом состоянии. Но для уменьшения расхода существуют определённые пределы, так как уменьшение ведёт к потерям количества тепла.

У потребителя начнётся опускаться внутренний градус в квартире, который приведёт к нарушению строительных норм и дискомфорту обывателей. От чего зависит? Температурная кривая зависит от двух величин: наружного воздуха и теплоносителя. Морозная погода ведёт за собой увеличение градуса теплоносителя. При проектировании центрального источника учитывается размер оборудования, здания и сечение труб. Величина температуры, выходящей из котельной, составляет 90 градусов, для того, чтобы при минусе 23°C, в квартирах было тепло и имело величину в 22°C. Тогда обратная вода возвращается на 70 градусов. Такие нормы соответствуют нормальному и комфортному проживанию в доме.

Как рассчитывается?

Выбирается метод регулирования, затем делается расчёт. Во внимание берётся расчётно-зимний и обратный порядок поступления воды, величина наружного воздуха, порядок в точке излома диаграммы. Существуют две диаграммы, когда в одной из них рассматривается только отопление, во второй отопление с потреблением горячей воды.

Для примера расчёта, воспользуемся методической разработкой «Роскоммунэнерго».

Исходными данными на теплогенерирующую станцию будут:

1. Тнв – величина наружного воздуха.
2. Твн – воздух в помещении.
3. Т1 – теплоноситель от источника.
4. Т2 – обратное поступление воды.
5. Т3 – вход в здание.

Мы рассмотрим несколько вариантов подачи тепла с величиной 150, 130 и 115 градусов.

При этом, на выходе они будут иметь 70°C.

Полученные результаты сносятся в единую таблицу, для последующего построения кривой:

Итак, мы получили три различные схемы, которые можно взять за основу. Диаграмму правильней будет рассчитывать индивидуально на каждую систему. Здесь мы рассмотрели рекомендованные значения, без учёта климатических особенностей региона и характеристик здания.

Чтобы уменьшить расход электроэнергии, достаточно выбрать низкотемпературный порядок в 70 градусов и будет обеспечиваться равномерное распределение тепла по отопительному контуру. Котёл следует брать с запасом мощности, чтобы нагрузка системы не влияла на качественную работу агрегата.