Расчет температуры наружного воздуха в точке излома температурного графика

Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома t._и., является характерной температурой, т.к. определяет время изменения центрального качественного регулирования на местное количественное. Это значение важно знать на стадии проектирования, реконструкции тепловой сети, что позволит проследить изменения в сети, принять решение о переходе на другой температурный график или вид регулирования, а также оценить возможный перерасход тепловой энергии.

При качественном режиме регулирования тепловой сети и отопительном графике температуру теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети ф₁, ^ОС при произвольной температуре наружного воздуха определяют по формуле [1].

где t_в — расчетная температура воздуха в помещениях, ^ОС; t_н — произвольная температура наружного воздуха, ^ОС; t_н._о — расчетная температура для проектирования отопления, ^ОС; т _1о — температура воды в подающей магистрали сети при t_н._о, ^ОС; ф_{р о} — средняя температура воды в отопительном приборе, ^ОС, определяемая по формуле:

ф_{р о} =½ (ф_см._о + ф_2о):

ф_см._о, ф_2о — температура воды в абонентской установке и в обратной магистрали системы теплоснабжения при расчетных параметрах системы отопления, ^ОС; n — эмпирический показатель, зависящий от типа отопительного прибора и схемы его подключения.

Для получения значения t_н._и. поступают следующим образом. Задаваясь температурами наружного воздуха t_н в интервале предполагаемой работы сети (от 8 (10) ^ОС до t_н._о) получают по формуле (1) искомые значения и строят график температур в подающей магистрали.

В случае двухтрубной сети (преобладающий тип для России) необходимо построить точку излома температурного графика, находящуюся на пересечении кривой T₁=f (t_н), и температуры, необходимой для обеспечения нагрузки горячего водоснабжения t_и с учетом требования нормативов [2, 3]. Обычно такая температура составляет 70 ^ОС [3]. Определять значение t_н.и.. рекомендуется графически [1, 4], что предполагает проведение однотипных расчетов по формуле (1), наложение результатов на координатную сетку и определение t_н.и.… Такой подход требует времени и полученное значение может иметь значительную погрешность.

Подставим в уравнение (1) следующие данные (г. Воронеж): t_в.=18 ⁰С, t_н._о=-26 ⁰С [5], ф_см._о=90 ^ОС [6], ф_1о=95 ^ОС, ф_2о=10 ^ОС, задавшись значением температуры воды в точке излома t_и.=70 ^ОС, показатель n примем 0,3. После преобразования получим выражение:

Выражение (2) представляет собой алгебраическое иррациональное уравнение. Искомое значение лежит на интервале -26?. t_н.и.?8. Корень уравнения находился численно с точностью до 0,001 методом хорд с предварительным аналитическим отделением корня. Искомое значение составляет t_н._и.=-9,136 ^ОС.

Согласно данным климатологии [5] для территории России расчетная температура для проектирования отопления лежит в интервале от -3 до -60 ^ОС.

Для указанного интервала проектных температур были найдены решения уравнения (1), определяющие значения t_н._и. при различных t_н.о.. Вычисления были проведены для температурных графиков 95/70, в диапазонах температур -3?. t_н.о. ?.30 и -31?. t_н.о. ?.60, т.к. проектная температура t_в в первом интервале составляет 18 ^ОС, а во втором 20 ^ОС. На рис. 1 представлены полученные графики зависимости t_н.и от t_н.о..

Из рис. 1 видно, что характер зависимости t_н.и =f (t_н.о.) линейный. Аппроксимация приводит к следующим уравнениям:

Полученные уравнения позволяют для любого города России при использовании температурного графика 95/70 найти наружную температуру воздуха, соответствующую температуре точки излома при известной t_н.о.

Следуя вышеописанному алгоритму, были найдены линейные уравнения зависимости для всех используемых в системах теплоснабжения температурных графиков. Следует отметить, что абсолютная погрешность полученных уравнений не превышает 0,1%. Результаты расчетов представлены в таблице 1 в виде коэффициентов уравнения прямой линии вида.

t_н.и = a* t_н.о. +b.

Представленные в табл. 1 зависимости позволяют найти температуры наружного воздуха в точке излома в зависимости от расчетной для проектирования отопления.

За последние несколько лет во многих городах России наблюдается тенденция перехода на пониженные температурные графики. Например в Городском округе Воронеж с 2012 г практически все источники теплоснабжения (включая ТЭЦ) перешли на утвержденный температурный график 95/70 или 95/65. Интерес представляет влияние изменения температурного графика тепловой сети на продолжительность возможного перетопа потребителя. Известно, что общей тенденцией является увеличение температуры излома при увеличении температурного графика.

Ввиду наличия температурного излома графика качественного регулирования, при наружных температурах больших, чем t_н._и, и отсутствии местного регулирования (часто встречается в регионах России) будет наблюдаться перетоп зданий [7]. Чем ниже значение t_н._и, тем больше продолжительность возможного перетопа. Из графика, представленного на рис. 2, построенного для г. Воронежа, видно, что значения уменьшаются с уменьшением температурного графика, следовательно, продолжительность перетопа увеличивается.

Например для Воронежа, используя уравнения табл., получим следующие данные: при графике 150/70 t_ни=2,7 ^ОС, при графике 130/70 t_ни =-0,2 ^ОС, при 110/70 t_ни.=-4,3 ⁰С, при 95/70 t_н._и=-9,1 ^ОС. Для рассматриваемой территории средние температуры наружного воздуха для декабря, января и февраля составляют -6,2, -9,8, -9,6 ^ОС соответственно, что означает при использовании графика 95/70 и существующих неавтоматизированных ИТП перетопы в течение большей части отопительного периода. Рассмотренный пример позволяет еще раз убедиться в необходимости реконструкции ИТП многоквартирных домов, особенно в условиях перехода источниками теплоснабжения на пониженные температурные графики.