РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВИХ ВТРАТ В АБОНЕНТСЬКІЙ МЕРЕЖІ ПРИ ТРАНСПОРТУВАННІ ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ

Теплові витрати в абонентській тепловій мережі Q_тв за звітній період визначаються як сума втрат теплової енергії з непродуктивним витіканням води з мережі Q_вит з продуктивним Q_{вит. пр} і втрат теплової енергії через ізоляцію в трубопроводах теплової мережі від межі розподілу до вузла обліку теплової енергії Q_із.

                      Q_тв = Q_вит + Q_{вит. пр} + Q_із

Значення продуктивного витікання визначається згідно з відповідними актами.

Довжина траси –236,4 п.м діаметром 159 мм та 299,5 п.м діаметром 89 мм. Прокладка – безканальна.

Нормативні значення середньорічних теплових втрат для цієї теплової мережі визначимо за формулою ----:

               Q_н = ∑ β х q_н  х L,

де: Q_н – середньорічні теплові втрати, ккал/год;

  β – коефіцієнт місцевих теплових втрат, який враховує теплові втрати арматури опор та компенсаторів. Згідно з діючим СНиП 2.04.07–86 „Тепловые сети” β = 1,2;

   L – довжина ділянки теплової мережі;

    q_н = q_п + q_з – норми густини теплового потоку через поверхню трубопроводів двохтрубних водяних теплових мереж при кількості годин роботи за рік більш як 5000, Вт/м, таблиця-----, додаток---[ ];

(1ккал/год = 1,163 Вт).

Згідно графіку температур в теплових мережах 150⁰С –70⁰С середньорічні температури води в водяних теплових мережах приймаємо по [ ]:

                             t_п = 90 ⁰С;       t_з = 50 ⁰С

q_п1 = 80 Вт/м; q_з1 = 43 Вт/м; – для діаметра 159 мм.

                           80 + 43

                 q_н = ––––––– = 105,76 ккал/м год;

                            1,163

 

q_п1= 61 Вт/м; q_з1 =34 Вт/м; – для діаметра 89 мм.

                          61 + 34

                 q_н = ––––––– = 81,68 ккал/м год;

                               1,163

                            

                          t_п ^ср.р + t_з ^ср.р

                 Δt = –––––––         Δt = 70⁰С  

                                2

Q _п ^ср.р = 1,2(105,76 х 236,4 + 81,68 х 299,5) = 59357,8

Перерахунок нормованих значень середньорічних теплових витрат на їх середньомісячні значення здійснюється за формулою ----- [ ]:

                          t_п ^ср.м + t_з ^ср.м–2t_гр ^ср.м                                                                      Q _підз ^ср.р = Q _н ^ср.р –––––––––––––––         ккал/год  

                           t_п ^ср.р + t_з ^ср.р–2t_гр ^ср.р

де: – очікувані середньомісячні та середньорічні температури води в подавальній та зворотній теплових мережах, які визначені при середньомісячній температурі зовнішнього повітря , яка визначається по СНиП 2.01.01–82 „Будівельна кліматологія та геофізика”.

Втрати теплової енергії з непродуктивним витіканням води визначаємо за формулою:

                            t_п  + t_з

    Q _вит  = G _вит [ –––––– – t_хв] 10^–3 n,   Гкал  

                                2

 

де: G _вит – непродуктивним витіканням води з системи теплоспоживання, яке визначається за формулою --- [ ]:

G _вит = 2,5 х 10^–3 х (V_в + V_з ) ρ

де: V_в – об’єм внутрішньої системи тепло споживання, м³

V_з –об’єм зовнішніх теплових мереж, м³

 ρ – густина води при (t_п  + t_з)/2,т/ м³

 n – тривалість роботи у звітній період, год.

Вихідні дані для розрахунку:

V_з = 236,4 х 0,01767 + 299,5 х 0,005153 =5,72 м³

G _вит =2,5 х 10^–3 х 5,72 х 0,98 = 0,014 т/год

Q _вит  = 0,014 х 65 х 10^–3 = 0,0009 Гкал/год.

Розрахунок теплових витрат виконано на проектні умови зовнішнього середовища та стану обладнання, ( ізоляція. Тип прокладки). Фактичні довжина траси та втрати визначаються теплопостачальною організацією на підставі випробувань та перевірки відповідності проектного та фактичного стану обладнання.

 

 

5. ОСНОВНІ РІШЕННЯ ПО АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕПЛОПУНКТУ.

                    5.1. Технологічний контроль.

Для виміру температури в робочому просторі застосовані термометри опору QAD22 (поз.37-1, 38-1, 45-1, 46-1). Чутливий елемент Ni, дозволяє виміряти температуру в діапазоні (0 ¸ 150) °С, к.т. 0,5.

Для виміру температури повітря застосовані термометри опору QAС22  (поз. 40-1, 41-1). Чутливий елемент Lg-Ni, дозволяє виміряти температуру в діапазоні (-50 ¸ 70) °С, к.т. 0,5.

Всі датчики температури підключені за двопровідною схемою.

Керування температурою обох контурів – незалежне, і здійснюється шляхом подання керуючого сигналу на електродвигуни виконавчих механізмів, що встановлені на подаючих трубопроводах тепломережі.

 

                      5.2. Автоматичне регулювання.

Система автоматичного керування реалізована по централізованому принципу на базі устаткування заводу Siemens. Обчислювальним облад-нанням системи автоматичного керування теплопостачанням є контролер RMH760, що здійснює збір, обробку інформації від датчиків, і вироблення керуючих впливів. Для візуального спостереження за технологічними параметрами, введення завдань на контролер у системі передбачена панель диспетчера  RMZ790. Диспетчер за допомогою панелі може контролювати всю автоматику теплопункту, установлювати завдання регуляторам, управляти безпосередньо виконавчими механізмами. Також є можливість програмного вибору схеми керування, додаткового настроювання діапазонів значень вхідних та вихідних сигналів, програмного зниження регулюємих параметрів за часом.

Електронна панель диспнтчера RMZ790 має дисплей для візуального контролю параметрів системи. Дисплей відображає всю інформацію про стан

системи опалення та  ГВП.  Програмування часу та параметрів системи показані на одному з дисплеїв, який можна вибрати як робочий. Дисплей використовується також для установки параметрів регулювання.

Необхідне значення температури у приміщенні задається диспетчером.

Керування температурою в приміщенні здійснюється через регу-лювання витрати теплоносія.

Положення регулюючих клапанів управляється виконавчими меха-нізмами SQS 359.54.

У системі реалізовано 2 режими регулювання:

· автоматичний - керування виконавчими механізмами повністю здійснюється контролером;

· ручний - керування здійснюється диспетчером із панелі контролера.

 

 Основні сигнали значень температур потрапляють на аналогові входи контролеру.  Керуючі сигнали контролера подаються на обмотки виконавчих механізмів. Виконавчі механізми SQS359.54 (ВМ) – двоходові регулюючі клапани з реверсивнми електродвигунами з швидкістю ходу штоків 15 секунд. Дані електроприводи призначені для управління регулюючими клапанами VVG549 по імпульсному сигналу від трьохпозиційних електронних регуляторів фірми Siemens. Приводи забеспечують тривалу і безвідказну роботу регулюючих клапанів, наприклад, в системах опалення будівель та гарячого водопостачання. Деякі типи електроприводів мають пристрої захисту, які дозволяють закрити або відкрити регулюючий клапан при зникненні току в системі регулювання.

Окрім стандартних функцій, таких як ручне управління та індикація положення, приводи мають кінцеві вимикачі, які зупиняють їх роботу при виникненні перевантажень, у тому числі, у разі досягненя штоком клапана крайніх положень.  Позицію регулювального органа можна контролювати за показниками показника положення .

Таким чином, дана система регулювання підтримує задану температуру в приміщенні, реагуючи на зміну температури зовнішнього повітря.

 

             5.3. Технологічна сигналізація.

    У даному проекті передбачена технологічна сигналізація сигналів з датчиків, що вимірюють температуру теплоносія на подаючих та зворотніх трубопроводах систем опалення та ГВП.

    Сигналізація призначена для оповіщення оперативного персоналу про вихід одного з параметрів системи за припустимі межі . 

        

    5.4. Живлення приладів виміру й автоматизації.

Живлення електроенергією засобів виміру й автоматизації здійснюється від мережі змінного електричного струму 220 У, 50 Гц від розподільного щита, до якого підключається навантаження (електродвигуни). У лініях живлення встановлюють автоматичний вимикач або рубильник. Їх встановлюють у місцях приєднання до мережі живлення, а також на входах до щитів і збірника, у яких змонтовані засоби виміру й автоматизації. У мережах електродвигунів виконавчих механізмів встановлюють автоматичний вимикач або запобіжник і рубильник.

Автоматичні вимикачі призначені для захисту електричних установок при перевантаженнях і коротких замиканнях у ланцюгах постійний і змінний токи, а також для короткочасних оперативних включень і відключень електричних ланцюгів. Автоматичні вимикачі вибираються по струму споживання й по струму розриву, що може бути електромагнітний і тепловий.

Живлення від автоматичного вимикача подається на клеми й відтіля на засоби виміру й автоматизації.

 

                   5.5 КОНТРОЛЕР Siemens RMH760.

                 5.5.1. Призначення і основні функції.

Даний контролер (додаток 4) призначений для систем опалення та ГВП, він реалізує 28 стандартних запрограмованих функціональних схем регу-лювання систем опалення, ГВП. Контролер RMH760 є основним елементом комплексу модульних пристроїв Synco. Даний контроле є модульним, і в залежності від потреби, він комплектується такими додатковими модулями:

§ зйомний керуючий прилад (з дисплеєм) RMZ790;

§ бойлерний модуль RMZ781;

§ модуль нагріваючого кола RMZ782;

§ ГВП модуль RMZ783;

§ модуль подвійного насосу RMZ786;

§ універсальний модуль з 4 вхідними та 4 вихідними сигналами-реле RMZ787;

§ універсальний модуль з 4 універсальними вхідними сигналами, 2 аналоговими та 2 вихідними сигналами-реле RMZ788.

 

Область використання:

· ділові та адміністративні центри;

· комерційні будівлі та магазини;

· школи;

· лікарні;

· промислові будівлі;

· заводи;

· багатоповерхові та одноповерхові будівлі.

Контролер виконуює наступні основні функції:

· вимір і перетворення в цифрову форму сигналів, поступаючих від аналогових і дискретних датчиків технологічних параметрів;

 

· формування дискретних і аналогових вихідних сигналів для впливу на технологічний процес;

· формування алгоритмів функціонування, необхідних для керування конкретними технологічними процесами ;

· вивід інформації на дисплей.

В даному контролері є ще додаткові корисні функції:

o часова функція;

o функція святкових днів;

o готові сконфігуровані вхідні сигнали;

o вільно сконфігуровані вхідні сигнали;

o дистанційне керування;

o функції обмеження;

o функції переключення;

o контроль та захист;

o сервісні функції.

   5.5.2. Основні технічні дані й характеристики.

Умови експлуатації

Температура повітря - від 5 до 50 ⁰С;

Відносна вологість - не більше 80%, без конденсату;

Атмосферний тиск - від 86 до 106,7 кпа;

Вібрація - амплітуда не більше 0,1 мм із частотою не більше 25 Гц;

Агресивні й вибухонебезпечні компоненти в навколишнім повітрі

повинні бути відсутні.

Вимоги до живлення

Номінальна напруга змінного струму: 220 В

Відхилення напруги, що допускаються, живлення: 20%

Частота - від 50 до 60 Гц;

Споживана потужність - не більше 12 Вт.

 

Конструктивне виконання

Матеріал корпусу – полікарбонат;

Габаритні розміри - 153х66,4х80 мм;

Маса - не більше 0,5 кг;

Монтаж - на DIN-Рейку по стандарті DIN EN 50 022;

Підключення зовнішніх з'єднань:

- 46 клем під гвинт (максимальний перетин проводу 2,5 мм);

Ступінь захисту - IP20.

Дискретні входи

Кількість входів - 4;

Вид сигналу - “сухий” ключ;

Напруга на ключі - 30 В постійного струму;

Струм через ключ - 10 мА постійного струму;

 Аналогові входи

Кількість входів - 8;

 Дискретні виходи

Кількість виходів - 4;

Тип виходу - «сухий» транзисторний ключ;

Струм, що комутується - 0,15 А постійного струму;

Спадання напруги на відкритому ключі - не більше 1,2 В.

Аналогові виходи

Кількість виходів - 2;

Можливі діапазони сигналів:

- від 0(4) до 20мА постійного струму на навантаження не більше 0,5 кОм;

- від 0 до 5мА постійного струму на навантаження не більше 2 кОм;

- від 0 до 10В постійного струму на навантаження не менш 2 кОм.

 

Додатки

 

Элеваторный узел

 

Схема элеватора 1. сопло; 2. камера подмешивания; 3. камера смешения; 4. диффузор Для жилых зданий температура теплоносителя, поступающего в нагревательные приборы по санитарным нормам не должна превышать 95°С, а в магистралях тепловых сетей может подаваться перегретая вода температурой 130-150°С. Следовательно необходимо понижение температуры теплоносителя до требуемой величины. Достигается это с помощью элеватора, установленного в узле управления системой отопления здания. Принцип действия элеватора заключается в следующем: перегретая вода из подающей магистрали поступает в конусное съемное сопло, где скорость движения воды резко возрастает, в результате чего струя воды выходящая из сопла в камеру смешивания, подсасывает охлажденную воду из обратного трубопровода через перемычку в о внутреннюю полость элеватора. При этом в элеваторе происходит смешение перегретой и охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Таким образом, вода требуемой температуры поступает в нагревательные приборы системы отопления. Что бы защитить элеватор от попадания крупных частиц в конус, что может частично или полностью прекратить его работу, перед элеватором обязательно устанавливают грязевик. Широкое распространение элеваторов вызвано их постоянной устойчивой работой при изменении теплового и гидравлического режима в тепловых сетях. Так же элеваторы не требуют постоянного наблюдения, а регулировка его производительности заключается лишь в выборе правильного диаметра сопла. Подбор размеров и диаметров труб элеваторного узла, а так же выбор диаметра сопла должен осуществляться только в проектном бюро, имеющем соответствующую компетенцию.

Схема элеваторного узла

1 - подющий теплопровод; 2 - обратный теплопровод; 3 - задвижки; 4 - водомер; 5 - грязевики; 6 - манометры; 7 - термометры; 8 - элеватор; 9 - нагревательные приборы системы отопления.

 

Рассмотрим подробнее принцип действия элеватора:

1 – сопло; 2 – камера всасывания; 3 – камера смешения; 4 – диффузор.

Сетевая вода поступает в суживающееся сопло и на выходе приобретает значительную скорость, благодаря срабатыванию перепада давления в сопле от Р₁ до Р₀. В результате давление в камере всасывания становится ниже Р₂, и рабочая струя захватывает пассивные массы окружающей воды, передавая им часть своей энергии. Таким образом, происходит подсос воды из обратной линии. В камере смешения скорость потока выравнивается с некоторым возрастанием давления к концу камеры (примем это давление условно постоянным ввиду незначительности его повышения). В диффузоре поток тормозится, скорость снижается, а давление возрастает до Р₃.

Основной характеристикой элеватора является коэффициент смешения (инжекции) – отношение количества инжектируемой воды G₂ к количеству воды, поступающей из тепловой сети G₁:

U = G₂ / G₁.

Чаще применяется другое соотношение, выводимое из уравнения теплового баланса элеватора:

G₁c₁t₁ + G₂c₂t₂ = G₃c₃t₃.

При условии, что G₃ = G₂ + G₁,

U = (t₁ - t₃)/(t₃ - t₂).

Если тепловая сеть работает по графику 150 – 70⁰С, а система отопления по графику 95 - 70⁰С, то коэффициент смешения элеватора должен быть

U = (150 - 95)/(95 - 70) = 2,2.

Это означает, что на каждую единицу массы высокотемпературной сетевой воды должно приходиться при смешении 2,2 массы охлажденной обратной воды после системы отопления.

Схемы с элеватором уже не отвечают возросшим условиям надежности, качества и повышения экономичности систем теплоснабжения в целом. Кроме того, ограничивается возможность автоматического регулирования систем отопления.

Если для надежной работы элеватора перепад давлений между подающей и обратной линиями на абонентском вводе недостаточен, то применяют смесительные насосы. Они снизят температуру воды, подаваемой в систему отопления, и обеспечат циркуляцию.