В наше время самой распространенной обогревательной системой на территории Российской Федерации является водяная схема отопления. Данный способ подразумевает, что температура воды в батареях напрямую зависит от показателей воздуха на улице в рассматриваемое время года. В российском законодательстве предусмотрен специальный график расчета температуры, за основу которого берутся погодные условия места жительства, а также источник теплового снабжения.
Назначение температурного графика
Система центрального отопления и значение графика работы тепловых сетей определяются температурным графиком. Он показывает зависимость показателей величин теплоносителя в системе отопления (например, воды) от наружной температуры воздуха.
Специалисты вычисляют величины нагретости подающей и обратной воды-теплоносителя с помощью абонентского ввода на основе информации о температуре окружающей среды. Собственники каждого многоквартирного дома наравне с владельцами частных домов всегда подходят с ответственностью к составлению плана расчета температурного графика. Грамотные подсчеты помогают достигнуть значительного снижения расходов на отопление помещения.
Достичь оптимальных цифр на счетах не так уж сложно — главное составить температурный график, в значениях которого будет отражена зависимость степени нагревания теплоносителей от погодных условий на улице. Для каждого населенного пункта составляется индивидуальная отопительная диаграмма. Ее значение состоит в определении наиболее оптимальной для данного конкретного случая работы системы отопления. Любой хозяин может добиться предпочтительного распределения горячей воды-теплоносителя. Для этого нужно руководствоваться основным принципом составления температурного графика, суть которого в том, что чем холоднее на улице, тем выше уровень потери тепла.
Преимущества индивидуального температурного графика:
- Нормализация тепловых потерь во время подачи горячей воды в здания со среднесуточной температурой наружного воздуха;
- Предотвращение недостаточного уровня нагрева помещений;
- Тепловые станции обязуются поставлять потребителям услуги, которые соответствуют установленным технологическим условиям.
Все показатели утверждаются соответствующими нормативными документами. За основу берется информация о пяти самых холодных днях в году. Также рассматриваются данные последних пятидесяти лет, из которых выбираются восемь зим с наиболее низкими температурами. Система отопления подобного рода позволяет заранее подготовиться к морозам. Согласно статистике, их можно ждать как минимум раз в несколько лет. Именно по этим причинам температурный график позволяет значительно сэкономить средства во время разработки отопительной системы.
Ниже представлен файл с примерами температурных графиков и диаграмм для котельных:
Как рассчитывается?
При рассмотрении температурного графика используют две цифры. К примеру, 90-70°C. Подобные показатели означают следующее. В данном примере рассматриваются данные города Калуги. При расчетной температуре воздуха окружающей среды -22°C необходимо добиться наиболее оптимальной температуры внутри квартиры, которая равняется 20°C. Для этой цели в систему отопления внедряется специальный теплоноситель (в нашем случае — это вода), температура которого при входе соответствует 90°C, а при выходе — 70°C.
Стоит иметь в виду, что системы отопления многоквартирных помещений до десяти этажей, которые были построены на территории России в прошлом веке, были рассчитаны под отопительный график 95-70°C. Если количество этажей превышало данные показатели, температурная диаграмма строилась из расчета 105-70°C. В наши дни за назначение данных показателей отвечает проектировщик новостройки. В подобающем большинстве случаев показатели составляют 80-60°C или 90-70°C. Данные нередко варьируются и зависят от особенностей окружающей среды рассматриваемого населенного пункта.
В водяных системах отопления количество поступающего тепла можно изменять путем изменения расхода жидкости-теплоносителя G (количественное регулирование), а также температуры жидкости Т (качественное регулирование) или изменением G и Т одновременно (качественно-количественное регулирование).
Используется следующая формула:
Q = G(T1-T2) ккал/ч.
Вычисления подобного рода необходимы для помещений любой площади. Это могут быть как крупные многоэтажки, так и скромные дома в небольших населенных пунктах.
При расчете температурной диаграммы берется во внимание расчетно-зимний и обратный порядок поступления жидкости-теплоносителя, порядок в точке излома диаграммы и величина наружного воздуха. Могут иметь место два вида диаграмм. Первая предназначена только для системы отопления, а вторая для отопления с потреблением горячей воды.
Термины и обозначения
В качестве примера будет рассматриваться методическая разработка «Роскоммунэнерго».
Термины и обозначения, которые будут использованы во время вычислений:
- Т1 – теплоноситель от источника;
- Т2 – обратное поступление воды;
- Т3 – вход в здание;
- Тнв – величина наружного воздуха;
- Твн – воздух в помещении.
Стоит иметь в виду, что составление температурной диаграммы системы отопления следует начинать с выбора метода регулирования. Для этого необходимо знать отношение:
Qср.гвс/Qот
Согласно данной формуле:
- Qср.гвс – это среднее значение расхода тепла на ГВС (горячее водоснабжение) всех потребителей;
- Qот – суммарная расчетная нагрузка на отопление потребителей теплоэнергии населенного пункта, для которого рассчитываем температурный график.
Qср.гвс рассчитывается из формулы:
Qср.гвс = Qmax.гвс/Кч.
В этой формуле Qmax.гвс – это суммарная расчетная нагрузка на ГВС населенного пункта. Кч – это коэффициент часовой неравномерности, вообще правильно рассчитывать его на основе фактических данных. Если отношение Qср.гвс/Qот меньше чем 0,15, то следует применять центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке. То есть применяется температурная диаграмма центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке. В подавляющем большинстве случаев для пользователей центральной отопительной системы применяется именно такой график.
План расчета
В качестве примера расчета температурного графика будут использованы показатели 130-70°C. Величины температур прямой и обратной сетевой жидкости-теплоносителя в расчетно-зимнем режиме составляют: 130°C и 70°С, температура жидкости на ГВС tг = 65°С.
Для построения диаграммы температур прямой и обратной сетевой воды-теплоносителя принято рассматривать значения следующих характерных схем: расчетно-зимняя система, система при значениях температуры обратной воды-теплоносителя равной 65°С, система при расчетной температуре наружного воздуха на вентиляцию, схема в точке излома температурного графика, а также режим при значении температуры окружающей среды, которая равна 8°С.
Для расчета Т1 и Т2 используем следующие формулы:
- Т1 = tвн + Δtр x Õˆ0,8 + ( δtр – 0,5 x υр ) x Õ;
- Т2 = tвн + Δtр x Õˆ0,8 — 0,5 x υр x Õ.
Значение данных, используемых в формулах выше:
- tвн – значение расчетной температуры воздуха в помещении, tвн = 20 ˚С;
- Õ – относительная отопительная нагрузка;
- Õ = tвн – tн/ tвн – t р.о;
- tн – значение температуры воздуха окружающей среды;
- Δtр — расчетно–температурный напор при передаче тепла от отопительных приборов (Δtр = (95+70)/2 – 20 = 62,5 ˚С);
- δtр – разность температур прямой и обратной воды-теплоносителя в расчетно–зимнем режиме (δtр = 130 — 70 = 60 °С);
- υр – разность температур жидкости в отопительном приборе на входе и выходе в расчетно – зимнем режиме (υр = 95 – 70 = 25 °С).
План расчета:
- Рассматриваются известные данные для расчетно-зимней схемы. В нашем случае — это tро = -43 °С, T1 = 130 °С, T2 = 70 °С;
- Значение величин при температуре обратной воды-теплоносителя равно 65°С. Подставляем известные величины в вышеуказанные формулы и делаем следующие вычисления:
Т1 = 20 + 62,5 x Õˆ0,8 + (60 – 0,5 x 25) x Õ = 20 + 62,5 x Õˆ0,8 + 47,5 x Õ,
T2 = 20 + 62,5 x Õˆ0,8 – 12,5 x Õ; - Величина температуры в обратке Т2 для этого режима равна 65°С. Отсюда: 65 = 20 + 62,5 x Õˆ0,8 – 12,5 x Õ, методом последовательных приближений определяем Õ. Õ = 0,869. Тогда Т1 = 65 + 60 х 0,869 = 117,14 °С;
- Значение температуры воздуха окружающей среды в этом случае будет равно: tн = tвн — Õ х (tвн – tро) = 20 – 0,869 х (20- (-43)) = — 34, 75 °С;
- Схема, когда tн = tрвент = -30 °С:
Õот = (20- (-30))/(20- (-43)) = 50/63 = 0,794
Т1 = 20 + 62,5 x 0,794 ˆ0,8 + 47,05 х 0,794 = 109,67°С
T2 = Т1 – 60 х Õ = 109,67 – 60 х 0,794 = 62,03°С; - Схема, когда Т1 = 65 °С (излом температурной диаграммы):
65 = 20 + 62,5 x Õˆ0,8 + 47,5 x Õ, методом последовательных приближений определяем Õ. Õ = 0,3628.
Т2 = 65 – 60 х 0,3628 = 43,23°С
В этом случае температура наружного воздуха tн = 20 – 0,3628 х (20- (-43)) = -2,86°С; - Схема, когда tн = 8 °С
Õот = (20-8)/(20- (-43)) = 0,1905. С учетом срезки температурного графика на горячее водоснабжение принимаем Т1 = 65 °С. Температуру Т2 в обратном трубопроводе в диапазоне от +8 °С до точки излома графика рассчитываем по формуле: t2 = t1 – (t1 – tн)/(t1’ — tн) x (t1’ — t2’),
где t1’ , t2’ — температуры прямой и обратной воды-теплоносителя без учета срезки на ГВС.
T2 = 65 – (65 – 8)/(45,64 – 8) х (45,63 – 34,21) = 47,7°С.
На этом расчет температурного графика для характерных режимов считается законченным. Остальные температуры прямой и обратной воды-теплоносителя для диапазона температур наружного воздуха рассчитываются по аналогичной системе.
Температурный график
Режим работы котлов напрямую зависит от погоды окружающей среды. Если брать различные объекты, например, заводское помещение, многоэтажный и частный дом, все будут иметь индивидуальную тепловую диаграмму.
В таблице ниже представлена схема зависимости температуры отопления помещения от температуры наружного воздуха:
