Гидравлика Герц

5.3 Распределение тепла в здании

Классическое расположение веток трубопроводов при нижнем распределении является децентрализованным. Вследствие лучшей возможности расч¸та зат-

рат на отопление центральные стояки являются предпочтительными.

Каждая квартира обеспечивается от него, при необходимости через распределитель посредством горизонтальной системы труб, и, в данном случае, снабжается сч¸тчиком тепловой энергии.

6.1 Расч¸т параметров системы выработки тепла

Тепловую мощность отопительных котлов, теплообменников и подключений к централизованному теплоснабжению следует рассчитывать по максимально встречающейся потребности в тепле, при этом следует учитывать одновременность требующихся частичных тепловых мощностей.

Мощность выработки тепла (мощность генератора тепла) складывается из:

EB EBH W EBL EBS

ÔÅÂÍ - мощность выработки тепла на нужды отопления, Вт; ÔW - тепловая мощность, на нужды горячего водоснабжения, Вт; ÔEBL - доля мощности выработки тепла на нужды вентиляции, Вт; ÔEBS - доля мощности выработки тепла на прочие нужды, ВТ.

6.2 Расч¸т доли для отопления помещений

6.2.1 Отопительная нагрузка здания

Ôn

Основой расч¸та тепловой мощности доли системы выработки тепла, предназначенной для отопления помещений, является отопительная нагрузка здания, которая определяется по способу огибающих поверхностей согласно ЦNORM B 8135. Для этого можно также взять сумму отопительных нагрузок, определ¸нных по помещениям согласно ЦNORM M 7500. Эта сумма не совпадает с отопительной нагрузкой здания, рассчитанной согласно ЦNORM B 8135.

6.2.2 Мощность выработки генератора тепла

При определении мощности выработки тепла необходимо учесть следующее:

-перерывы в эксплуатации;

-тепловую характеристику здания;

-согласованные температурные отклонения, например, при превышении нормальных наружных температур, неполном использовании отдельных частей здания; приемлемости снижения температуры помещений.

6.2.2.1 Уч¸т снижения температуры

При длительном постоянном снижении температуры помещения до +5°C (только защита от замерзания) необходимо учитывать надбавку.

Охлаждение помещений из-за прерывания отопления, аккумулирования тепла, а также длительность нагрева редко используемых помещений следует компенсировать повышенной мощностью.

Временной характер охлаждения помещения зависит от многих факторов. Для температуры наружного воздуха можно приблизительно принять среднюю температуру во время всего отопительного периода, это будет примерно +4°C, или самую низкую среднемесячную температуру в отопительном периоде примерно -2°C (данные Австрийских норм).

Согласно СНиП /23/ суммарная величина дополнительных теплопотерь (потери в магистралях, дополнительные потери теплоты приборами, расположенными у наружных стен) должна быть не более 7% тепловой мощности системы отопления.

6.2.2.2 Определение мощности выработки тепла на нужды отопления

Мощность выработки тепла (мощность генератора тепла) на нужды отопления ÔÅÂÍ рассчитывается следующим образом:

EBH f H . n

ãäå:

ÔÅÂÍ - мощность выработки тепла для отопления помещений, Âò; fH - коэффициент надбавки на нагрев, Вт; Ôn - номинальная отопительная нагрузка, Вт.

6.3 Расч¸т параметров нагрева воды для нужд горячего водоснабжения

Мощность выработки тепла для накопительного или проточного нагревателя воды должна соответствовать, как минимум, их минимальной тепловой мощности Ômin.

W , min

ãäå:

ÔW - тепловая мощность, передаваемая к нагревателю питьевой воды (мощ-ность теплообменника), Вт; Ômin - минимальная тепловая мощность, минимально необходимая мощность - передаваемая системой выработки тепла, при заданной числовой характеристике потребности N, необходимая для покрытия периоди- ческой потребности в тепле Q2T нагре-

вателя воды (согласно ЦNORM H5150-1), Âò.

6.4 Вентиляционные установки и кондиционеры

Следует принимать потребление мощности в неблагоприятной расч¸тной точ- ке, причем необходимо учесть коэффициент мощности fL, в зависимости от количества подключенных потребителей

Страница 72

ãäå:

ÔEBL - доля мощности выработки тепла, расходуемая на вентиляцию, Âò; ÔL - ра- сч¸тная отопительная нагрузка для вентиляции, Вт.

fL = 1,00 для количества потребляющих устройств от 1 до 3

fL = 0,95 для количества потребляющих устройств от 4 до 10

fL = 0,90 для количества потребляющих устройств более 10.

6.5 Прочее технологическое тепло

При расч¸те параметров прочих систем теплоотдачи (технологическое тепло) следует, главным образом, учитывать одновременность потребления с общей системой отопления, например, при нагреве воды в плавательном бассейне (с перекрытием или без него) следует принимать в расчет только потери тепла.

EBS f S . S

- доля мощности выработки тепла, расходуемой на прочее, Âò;

fS - коэффициент доли прочих мощностей; ÔS - ðàñ÷¸тная отопительная нагрузка прочих мощностей, например, технологическое тепло, Âò.

6.6 Установки с несколькими котлами

Для достижения оптимального согласования с требующейся в данный момент тепловой мощностью при высокой степе-

ни использования и минимизации выброса вредных веществ, а также из соображений эксплуатационной над¸жности предпочтительно применение установок с несколькими котлами. Схема, представленная на рис. 6-1, пригодна только для обычных котлов.

7.1. Основные положения, термины

7.1.1 Что такое регулирование?

На этот вопрос необходимо ответить с помощью практического примера.

Открывается ручной смеситель с вентилями холодной и горячей воды. Через наш орган осязания, поверхность руки, и через нервную систему головному мозгу сообщается о температуре воды. Теперь мозгом принимается решение, совпадает ли температура воды с желаемым заданным значением для горячей воды. Если налицо разница между желаемой заданной температурой и фактической (действительной) температурой, то мозг через нервную систему передает мышцам решение изменить вентилями соотношение смешивания холодной и горя- чей воды.

На этом примере можно прояснить сущность регулирования.

Задачей регулирования является такое воздействие на какие-либо физические величины, например, давление, уровень, температуру, влажность, количество вещества или энергии, свойства вещества, чтобы было достигнуто желаемое заранее заданное значение. Относительно нашего примера это температура смешивания воды.

Автоматическое регулирование имеет задачу самостоятельно регулировать какие-либо физические величины, то есть, оно берет на себя задачу, которая раньше выполнялась людьми.

Какими элементами должно обладать такое самостоятельное регулировочное устройство, чтобы оно могло выполнять свои задачи?

Постановка задачи технического регулирования для регулятора температуры в подающей линии представлена на рис. 7-1. Прежде всего, ясно, что необходимо устройство, с помощью которого можно настроить желаемую температуру.

Говорят о так называемом задатчике заданного значения (SW). Кроме того, необходим орган, который измеряет температуру воды, так называемый датчик. Задатчик заданного значения и датчик (MF) передают свои значения регулятору (TC ).

1.1.2 Расч¸т параметров и термины (ЦNORM H 5012)

Приведенные ниже термины взяты из ЦNORM H 5012.

Регулировка / регулирование

Это процесс, при котором регулируемая величина X (величина, подвергаемая регулированию) непрерывно регистрируется, сравнивается с другой величи- ной, заданной значением W, и подвергается воздействию для уравнивания с ней. Условное обозначение регулировки - это замкнутый процесс воздействия, при котором регулируемая величина, находящаяся в цепи воздействий регулировочного контура, непрерывно влияет сама на себя.

Самостоятельное регулирование: Все процессы в регулировочном контуре протекают без вмешательства человека. («Самостоятельность» применяется только в том, чтобы подчеркнуть отли- чие от ручного регулирования.)

Ручное регулирование:

Задачу, как минимум, одного звена регулировочного контура берет на себя че- ловек.

Регулировочный контур:

Образуется в совокупности всех звеньев, принимающих участие в закрытом процессе регулирующего воздействия. Регулировочный контур состоит из объекта регулирования и регулировочного устройства.

Параметры регулировочного контура: -x - регулируемая величина

-w - задающая величина

-y - регулирующее воздействие

-yR - выходная регулирующая величина

-r - параметр обратной связи -z - возмущающее воздействие

Задачей регулятора является сравнение заданного и действительного значения (действительное значение - значение датчика) между собой и через последующий элемент регулировочного устройства изменение соотношения смешивания холодной и горячей воды.

Это происходит следующим образом: Выходной сигнал регулятора (TC) воздействует на сервопривод (SA), который механически связан с исполнительным элементом (SG). Изменение соотношения смешивания реализуется исполнительным элементом (SG). В нашем примере исполнительным элементом может быть тр¸хходовой кран или тр¸х- ходовой клапан.

Рис. 7-1. Регулирование с управлением по наружной температуре

Рассмотрим коротко ход процесса:

Регулятор созда¸т рассогласование (заданное значение за вычетом действительного), в зависимости от величины рассогласования выдается управляющий сигнал на сервопривод (SA) и вызывается изменение соотношения смешивания воды, поступающей из подающей линии котла, и воды обратной линии. Изменением соотношения смешивания вызывается изменение регулируемой величины, в нашем примере температуры воды подающей линии. Это новое значение регулируемой величины через датчик снова сообщается регулятору, и теперь предписанный процесс воздейст-

вия может быть начат снова. Специалист по регулированию говорит о замкнутом контуре, так называемом регулировочном контуре (7-2).

Объект регулирования (объект) - это элемент системы, на который оказывается воздействие в соответствии с задачей.

В начале объекта находится исполнительный элемент (входная величина y), в конце измерительная точка с датчиком (выходная величина x).

Пропорциональная зона XP:

это зона, в которой должно изменяться рассогласование (X) при постоянном значении задающей величины, чтобы изменять регулирующее воздействие в диапазоне регулирования YR.

7.1.3 Что такое устройство управления?

При регулировании мы говорили о замкнутом процессе воздействия. Противоположностью замкнутому процессу воздействия является разомкнутый процесс воздействия, которым характеризуется управление.

Таким образом, регулирование и управление это не идентичные понятия.

При регулировании регулятору (ТС) непрерывно сообщается регулируемая величина. При управлении управляемая величина не контролируется. Сказанное выше поясняется с помощью примера управления калорифером согласно рис. 7-3.

Температурный датчик (TE) регистрирует температуру наружного воздухаAUL и сообщает это управляющему прибору (TC). Задачей управления является преобразовать величину температуры наружного воздуха AUL по совершенно определенной закономерности в управляющий сигнал, как это было представлено, например, в диаграмме функционирования клапана, изобра- ж¸нной на рис. 7-3 справа.

Регулируемая величина, то есть, температура нагретого воздуха, не сообщается управляющему прибору (TC). Следовательно, замкнутый контур регулирования не образуется.

Важным применением является управление обводным насосом для повышения температуры обратной линии котла с целью предотвращения коррозии котельной установки со стороны дымовых газов (рис. 7-4). В температурный регулятор TC зада¸тся минимальная температура обратной линии котла.

7.1.4 Термостатические регуляторы, функционирование и конструкция

Пропорциональный регулятор

Термостатический клапан совместно с термостатической головкой является пропорциональным регулятором прямого действия (работает без вспомогательной энергии). Он должен подбираться и монтироваться со всей тщательностью.

В пропорциональном регуляторе выходная величина пропорционально входной, то есть, в термостатическом клапане любому изменению температуры помещения (регулируемая величина x) ставится в соответствие пропорциональное изменение хода вентиля (регулирующее воздействие y). Этим изменением хода вызывается соответствующее изменение поступления горячей воды.

При этом осуществляется дроссельное регулирование радиатора.

Рис. 7-5 показывает принцип функционирования в упрощенной форме. Если заданное значение, настроено на 20 °C, то при температуре 23 °C вентиль полностью закрыт (ход вентиля = 0 %), а при температуре помещения 17 °C полностью открыт (ход вентиля = 100 %). Датчик (1) может быть заполнен жидкостью, газом или восковой массой. При повышении температуры происходит увеличение объ¸ма жидкости или восковой массы или, соответственно, повышение давления газа, вследствие чего конус вентиля перемещается в направлении закрытия. При падении температуры происходит обратное в направлении открытия.