РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ ПРИ СРЕЗЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАФИКА В СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Сложившиеся в последние годы условия эксплуатации систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) существенно отличаются от проектных. Строительство новых зданий, реконструкция действующих, как гражданских, так и промышленных в большинстве случаев идет без существенной реконструкции действующих инженерных сетей жизнеобеспечения.

В отечественных системах теплоснабжения наиболее широкое применение получил метод центрального качественного регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке. Центральное качественное регулирование заключается в регулировании отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя на входе в прибор, при сохранении постоянным количества теплоносителя подаваемого в регулирующую установку. При этом создаются наиболее благоприятные гидравлические условия тепловой сети и абонентских установок, — ввиду постоянства расхода сетевой воды в зимнем диапазоне. Эта особенность является основным преимуществом качественного регулирования. Поэтому, такой вид регулирования принят повсеместно на территории РФ и стран СНГ [1].

Как правило, при центральном качественном регулировании в паспортах источника теплоты регламентируется температурный график 130/70°С или 150/70°С. Однако, в последние годы предприятия, вырабатывающие тепловую энергию под предлогом экономии топлива, снижения потерь в сетях, либо по другим причинам прибегают к снижению расчетной температуры сетевой воды. В тепловых сетях г. Саратова температуру понижают от 130°С до 110°С, как в периоды резкого похолодания, так и в течение отопительного периода, т.е. проводят «срезку» температурного графика или переходят на пониженный температурный график.

«Срез» температурного графика – самый распространённый способ регулирования отпуска теплоты, применяемый на практике при теплоснабжении от ТЭЦ. Он заключается в намеренном занижении температуры воды в подающем трубопроводе и определяется для централизованных систем (с ТЭЦ) отсутствием или неготовностью пиковых мощностей.

Применение «срезки» участилось в последние 3-4 года и связано с массовым внедрением в системах отопления зданий трубопроводов из полимеров при их реконструкции, а также новом строительстве. В результате «срезки» и перехода на пониженный температурный график происходит снижение температурного напора теплоносителя, что приводит к недопоставке необходимого количества теплоты в системы отопления зданий и сооружений, спроектированных на более высокие температуры теплоносителя.

Срезка температурного графика сокращает период времени в течение отопительного сезона, когда осуществляется централизованное качественное регулирование.

Температурный график 130/70°С со срезкой до 110/58°С показан на рис. 1.

Рисунок 1. Температурный график, применяемый в СЦТ г. Саратова

На рис.2 показан график относительного расхода теплоты для климатических условий г. Саратова при срезке со 130 °С на 110 °С. Из рисунка видно, что только для 28,1 % отпускаемого количества теплоты в течение всего отопительного периода применяется центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке. Абонентскому регулированию, либо его отсутствию подвержено 43,83 % отпускаемого количества теплоты и отсутствию какого- либо регулирования в результате проводимой «срезки» - 28,1 %

.

Рисунок 2. График относительного расхода теплоты для климатических условий г. Саратова

В соответствии с техническими условиями на теплоснабжение ПАО «Т Плюс» в г. Саратов, расчетный расход воды остается постоянным, на уровне температурного графика 130/70 °С. В этом случае гидравлической перенастройки тепловых сетей не требуется, т.к. расчётный расход воды в них G_тс не меняется (G_тс = G_130/70 = G_110/58). Но источниками теплоты не обеспечивается расчётная тепловая нагрузка Q_O, т.к. снижение расчётной температуры не сопровождается пропорциональным увеличением расхода теплоносителя. В результате при работе по утверждённому температурному графику расход тепловой энергии, подаваемой в системы отопления, при расчётной температуре наружного воздуха ниже требуемой расчётной величины на 13,4 %:

                     (1)

где — относительное сокращение расчётной тепловой нагрузки системы отопления.

Одновременно с этим происходит гидравлическая разрегулировка отопительных систем из-за уменьшения расхода воды в них G_O на 70%:

                 (2)

где — относительное изменение расхода воды в системе отопления; G_O110/58, u_110/58— расход воды в системе отопления и коэффициент смешения элеваторного узла при графике 110/58 °С; G_O130/70,u_130/70 — расход воды в системе отопления и коэффициент смешения элеваторного узла при графике 130/70 °С.

Поэтому поставщики тепловой энергии недопоставку теплоты вследствие понижения температурного напора пытаются компенсировать увеличением расхода теплоносителя, включая в работу дополнительные насосные группы. Применяемая температурная «срезка» при той или иной температуре наружного воздуха сопровождается разовым увеличением расхода сетевой воды для всего диапазона наружных температур от температуры срезки до расчетной температуры на отопление. Происходит увеличение расчётного расхода сетевой воды G_C на 15 %:

                                  (3)

Однако увеличением расхода не всегда удается восполнить дефицит теплоты. Повышенный расход сетевой воды нарушает стабильный гидравлический режим системы и приводит к разрегулировке тепловой сети. Качество отпускаемого тепла в таких случаях значительно отличается от нормативного. Однако одновременно с этим гидравлической перенастройки отопительных систем не требуется, т.к. расход воды G_O в них не меняется.

Как видно, каждый из вариантов функционирования по утверждённому температурному графику требует переналадки гидравлических режимов. В одном случае необходима переналадка гидравлических режимов тепловых сетей, во втором — систем отопления.

Соответственно возникает вопрос о надежности системы централизованного теплоснабжения во времена «температурных срезок». Надежность теплоснабжающей системы определяется как ее свойство бесперебойно удовлетворять потребности в теплоте необходимого качества и не допускать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. Средства обеспечения надежности систем теплоснабжения во многом определяются принятой ее структурной схемой, способами резервирования, а также нагрузочным резервированием отдельных ее элементов.

Рассмотрим основной критерий надежности СЦТ - показатель надежности [R]. Данный показатель отражает сохранение качеств рассматриваемым элементом или системой во времени. Показатель надежности рассчитывался по формуле [1]:

                                 (4)

 –сниженнаяя тепловая нагрузка для различных состояний системы, МВт; – суммарная тепловая нагрузка, МВт; – расчетное время, год;  –параметр потока отказов элементов сети:

                                                    (5)

Расчетное значение параметра потока отказов с доверительной вероятностью в 0,95 было получено равным

При расчете надежности определены недопоставки теплоты, связанные с отключением потребителей, и рассчитаны показатели надежности системы. При расчете показателя надежности был определен параметр потока отказов всех элементов ω_i и расчетное время. Недопоставки теплоты для различных состояний системы определены для принятой (существующей) схемы тепловой сети. Результаты расчетов приведены на рис. 3.

Рисунок 3. Зависимость показателя надежности СЦТ от температуры наружного воздуха

Полученные значения показателя надежности для СЦТ с применением среза (существующей) и без среза тепловой сети ниже допустимого, равного 0,9 [2, 3]. Однако в целом, СЦТ со срезом температурного графика более надежно, чем без его применения.

Таким образом, можно сказать, что технические условия на теплоснабжение должны составляться так, чтобы они без противоречий с утверждённым температурным графиком стимулировали рациональное использование тепловой энергии при сохранении сложившегося в тепловых сетях гидравлического режима и в то же время повышали общий уровень надежности на уровень обозначенный СП 124.13330.2012. Этому может способствовать внедрение закольцованных тепловых сетей или повсеместное использование автоматических систем регулирования.

Список литературы

1. Ионин, А. А. Надежность систем тепловых сетей: научное издание / А. А. Ионин. - М.: Стройиздат, 1989. - 268 с.

2. Российская Федерация. Свод правил. СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003 [Текст]: нормативно-технический материал. – М.: ОАО «ЦПП», 2016 – 72 с.

3. Российская Федерация. Руководящий документ РД-7-ВЭП Проектирование систем централизованного теплоснабжения по заданным уровням надежности (безотказность, готовность, живучесть) [Текст]: нормативно-технический материал. – М.: Госгортехнадзор России, 2000 – 34 с.