Doctor en Filosofía. Petrushchenkov V.A., Laboratorio de Investigación “Ingeniería de Energía Térmica Industrial”, Institución Educativa Autónoma de Educación Superior del Estado Federal “Universidad Politécnica Estatal Pedro el Grande de San Petersburgo”, San Petersburgo
1. El problema de reducir el programa de temperatura de diseño para regular los sistemas de suministro de calor en todo el país.
Durante las últimas décadas, en casi todas las ciudades de la Federación de Rusia ha habido una brecha muy significativa entre los programas de temperatura reales y de diseño para regular los sistemas de suministro de calor. Como es sabido, los sistemas de suministro de calor centralizados abiertos y cerrados en las ciudades de la URSS se diseñaron utilizando una regulación de alta calidad con un programa de temperatura para regulación de carga estacional de 150-70 ° C. Semejante gráfico de temperatura Ampliamente utilizado tanto para centrales térmicas como para salas de calderas de distrito. Pero, ya a partir de finales de los años 70, aparecieron desviaciones significativas de las temperaturas del agua de la red en los programas de control reales de sus valores de diseño en bajas temperaturas ah el aire exterior. En las condiciones de diseño basadas en la temperatura del aire exterior, la temperatura del agua en las tuberías de suministro de calefacción disminuyó de 150 °C a 85...115 °C. La reducción del programa de temperatura por parte de los propietarios de las fuentes de calor generalmente se formalizó como trabajo según el programa de diseño de 150-70°C con un "corte" a una temperatura más baja de 110...130°C. A temperaturas más bajas del refrigerante, se supuso que el sistema de suministro de calor funcionaría según el programa de despacho. El autor del artículo desconoce la justificación calculada para tal transición.
La transición a un régimen de temperatura más bajo, por ejemplo 110-70 °C, desde el régimen de diseño de 150-70 °C debería conllevar una serie de consecuencias graves, que están dictadas por las relaciones de equilibrio energético. Debido a la reducción en 2 veces la diferencia de temperatura calculada del agua de la red mientras se mantiene la carga térmica de calefacción y ventilación, es necesario garantizar que el consumo de agua de la red para estos consumidores también aumente 2 veces. Las pérdidas de presión correspondientes a través del agua de la red en la red de calefacción y en los equipos de intercambio de calor de la fuente de calor y los puntos de calefacción con la ley cuadrática de resistencia aumentarán 4 veces. El aumento requerido en la potencia de las bombas de red debería ser 8 veces mayor. Es obvio que tampoco rendimiento Las redes de calefacción diseñadas para un régimen de 150-70 °C, ni las bombas de red instaladas permitirán el suministro de refrigerante a los consumidores con el doble de caudal en comparación con el valor de diseño.
En este sentido, está absolutamente claro que para garantizar un rango de temperatura de 110-70 °C, no en el papel, sino en la realidad, será necesaria una reconstrucción radical tanto de las fuentes de calor como de la red de calefacción con puntos de calefacción, la cuyos costes son inasequibles para los propietarios de sistemas de suministro de calor.
La prohibición del uso de programas de control del suministro de calor para redes de calefacción con un "corte" por temperatura, que figura en el párrafo 7.11 del SNiP 41-02-2003 "Redes de calor", no podría afectar de ninguna manera la práctica generalizada de su usar. En la versión actualizada de este documento SP 124.13330.2012, el régimen con temperatura de “corte” no se menciona en absoluto, es decir, no existe una prohibición directa sobre este método de regulación. Esto significa que se deben elegir métodos para regular la carga estacional en los que se resuelva la tarea principal: garantizar temperaturas normalizadas en las instalaciones y una temperatura del agua normalizada para las necesidades de suministro de agua caliente.
En la Lista aprobada de normas y códigos de práctica nacionales (partes de dichas normas y códigos de práctica), como resultado de cuya aplicación se garantiza el cumplimiento de los requisitos de forma obligatoria Ley federal de 30 de diciembre de 2009 No. 384-FZ “Reglamento Técnico sobre Seguridad de Edificios y Estructuras” (Decreto del Gobierno de RF No. 1521 de 26 de diciembre de 2014) incluyó las revisiones de SNiP después de la actualización. Esto significa que el uso del "corte" de temperatura hoy en día es una medida completamente legal, tanto desde el punto de vista de la Lista de normas y conjuntos de reglas nacionales, como desde el punto de vista de la edición actualizada del perfil SNiP "Heat redes”.
Ley Federal N° 190-FZ de 27 de julio de 2010 “Sobre Suministro de Calor”, “Reglas y Estándares operación técnica parque de viviendas" (aprobado por el Decreto del Comité Estatal de Construcción de la Federación de Rusia de 27 de septiembre de 2003 No. 170), SO 153-34.20.501-2003 "Reglas para la operación técnica de estaciones y redes eléctricas Federación Rusa”tampoco prohíben la regulación de la carga de calor estacional con un “corte” de temperatura.
En los años 90, se consideró que las razones de peso que explicaban la disminución radical en el programa de temperatura de diseño eran el deterioro de las redes de calefacción, accesorios, compensadores, así como la incapacidad de proporcionar los parámetros necesarios en las fuentes de calor debido al estado del calor. equipo de intercambio. A pesar de los grandes volúmenes trabajo de reparacion, realizado constantemente en redes de calefacción y en fuentes de calor en las últimas décadas, esta razón sigue siendo relevante hoy para una parte importante de casi cualquier sistema de suministro de calor.
Cabe señalar que en condiciones tecnicas Para la conexión a redes de calefacción de la mayoría de las fuentes de calor, todavía se proporciona un programa de temperatura de diseño de 150-70 ° C, o cerca de él. Al coordinar los diseños de los puntos de calefacción central e individual, un requisito indispensable del propietario de la red de calefacción es limitar el flujo de agua de la red desde la tubería de suministro de calor de la red de calefacción durante todo el período de calefacción en estricta conformidad con el diseño, y no el programa de control de temperatura real.
Actualmente, en el país se están desarrollando a gran escala planes de suministro de calor para ciudades y asentamientos, en los que los cronogramas de diseño para la regulación de 150-70 °C, 130-70 °C se consideran no sólo relevantes, sino también válidos con 15 años de antelación. Al mismo tiempo, no hay explicaciones sobre cómo garantizar dichos horarios en la práctica, ni tampoco hay una justificación clara para la posibilidad de proporcionar una carga de calor conectada a temperaturas exteriores bajas en condiciones de regulación real de la carga de calor estacional.
Tal brecha entre las temperaturas declaradas y reales del refrigerante de la red de calefacción es anormal y no tiene nada que ver con la teoría del funcionamiento de los sistemas de suministro de calor, dada, por ejemplo, en.
En estas condiciones, es extremadamente importante analizar la situación real con el modo de funcionamiento hidráulico de las redes de calefacción y el microclima de las instalaciones con calefacción a la temperatura de diseño del aire exterior. La situación actual es que, a pesar de una disminución significativa en el programa de temperatura, cuando se garantiza el consumo de agua de red en los sistemas de calefacción urbana, por regla general, no hay una disminución significativa en las temperaturas de diseño en las instalaciones, lo que conduciría a Acusaciones resonantes de los propietarios de fuentes de calor por no cumplir con su tarea principal: garantizar temperaturas estándar en las habitaciones. En este sentido, surgen las siguientes preguntas naturales:
1. ¿Qué explica este conjunto de hechos?
2. ¿Es posible no sólo explicar la situación actual, sino también justificarla basándose en el cumplimiento de las exigencias de la modernidad? documentación reglamentaria, ¿un “recorte” del régimen de temperatura a 115°C o un nuevo régimen de temperatura de 115-70 (60) °C con una regulación de alta calidad de la carga estacional?
Este problema, naturalmente, atrae constantemente la atención de todos. Por lo tanto, aparecen publicaciones en publicaciones periódicas que brindan respuestas a las preguntas planteadas y brindan recomendaciones para cerrar la brecha entre el diseño y los parámetros reales del sistema de control de carga de calor. En algunas ciudades ya se han tomado medidas para reducir el horario de temperatura y se está intentando generalizar los resultados de dicha transición.
Desde nuestro punto de vista, este problema se analiza con mayor claridad y claridad en el artículo de V.F. .
Señala varias disposiciones extremadamente importantes, que son, entre otras cosas, una generalización de acciones prácticas para normalizar el funcionamiento de los sistemas de suministro de calor en condiciones de "corte" de baja temperatura. Cabe señalar que los intentos prácticos de aumentar el caudal en la red para adaptarlo al programa de temperatura reducida no han tenido éxito. Más bien, contribuyeron al desajuste hidráulico de la red de calefacción, como resultado de lo cual el flujo de agua de la red entre los consumidores se redistribuyó de manera desproporcionada con respecto a sus cargas térmicas.
Al mismo tiempo, manteniendo el caudal de diseño en la red y reduciendo la temperatura del agua en la línea de suministro, incluso a bajas temperaturas exteriores, en varios casos fue posible garantizar la temperatura del aire interior en un nivel aceptable. El autor explica este hecho por el hecho de que en la carga de calefacción una parte muy importante de la potencia se destina al calentamiento del aire fresco, lo que garantiza un intercambio de aire normal en el local. El intercambio de aire real en los días fríos está lejos del valor estándar, ya que no se puede garantizar simplemente abriendo las rejillas de ventilación y las hojas de las unidades de ventana o de las ventanas de doble acristalamiento. El artículo destaca especialmente que los estándares rusos para el intercambio aéreo son varias veces más altos que los de Alemania, Finlandia, Suecia y Estados Unidos. Cabe señalar que en Kiev se implementó una reducción en el programa de temperatura debido a un “recorte” de 150 °C a 115 °C y no tuvo consecuencias negativas. Trabajos similares se llevaron a cabo en las redes de calefacción de Kazán y Minsk.
Este artículo analiza estado actual Requisitos rusos para la documentación reglamentaria sobre el intercambio de aire en las instalaciones. Usando el ejemplo de problemas modelo con parámetros promediados del sistema de suministro de calor, la influencia de varios factores sobre su comportamiento a una temperatura del agua en la línea de suministro de 115 °C en condiciones de diseño basadas en la temperatura del aire exterior, incluyendo:
Reducir la temperatura del aire en las instalaciones manteniendo el flujo de agua de diseño en la red;
Aumentar el caudal de agua en la red para mantener la temperatura del aire interior;
Reducir la potencia del sistema de calefacción reduciendo el intercambio de aire para el flujo de agua de diseño en la red garantizando al mismo tiempo la temperatura del aire de diseño en las instalaciones;
Evaluación de la potencia del sistema de calefacción reduciendo el intercambio de aire para lograr un mayor flujo de agua en la red, garantizando al mismo tiempo la temperatura calculada del aire en las instalaciones.
2. Datos iniciales para el análisis
Como datos iniciales, se supone que existe una fuente de suministro de calor con una carga dominante de calefacción y ventilación, una red de calefacción de dos tubos, subestaciones de calefacción y calefacción central, aparatos de calefacción, calentadores de aire y grifos de agua. El tipo de sistema de suministro de calor no es de fundamental importancia. Se supone que los parámetros de diseño de todas las partes del sistema de suministro de calor proporcionan trabajo normal sistemas de suministro de calor, es decir, en las instalaciones de todos los consumidores, se establece la temperatura de diseño t w.r = 18 ° C, sujeto al programa de temperatura de la red de calefacción de 150-70 ° C, el valor de diseño del flujo de agua de la red, intercambio de aire estándar y regulación de alta calidad de la carga estacional. La temperatura estimada del aire exterior es igual a la temperatura promedio de un período frío de cinco días con un coeficiente de suministro de 0,92 en el momento de la creación del sistema de suministro de calor. El coeficiente de mezcla de las unidades de ascensor está determinado por el programa de control de temperatura generalmente aceptado para sistemas de calefacción de 95 a 70 °C y es igual a 2,2.
Cabe señalar que en la edición actualizada de SNiP “Climatología de la construcción” SP 131.13330.2012 para muchas ciudades hubo un aumento de varios grados en la temperatura calculada del período frío de cinco días en comparación con la edición del documento SNiP 23 -01-99.
3. Cálculos de los modos de funcionamiento del sistema de suministro de calor a una temperatura del agua de suministro directo de 115 °C.
Se considera el funcionamiento en nuevas condiciones de un sistema de suministro de calor creado durante décadas según los estándares modernos para el período de construcción. El rango de temperatura de diseño para la regulación cualitativa de la carga estacional es de 150-70 °C. Se cree que en el momento de la puesta en servicio el sistema de suministro de calor cumplió exactamente sus funciones.
Como resultado del análisis del sistema de ecuaciones que describe los procesos en todas las partes del sistema de suministro de calor, se determina su comportamiento cuando temperatura máxima el agua en la línea de suministro es de 115 °C a la temperatura de diseño del aire exterior, los coeficientes de mezcla de las unidades de ascensor son 2,2.
Uno de los parámetros determinantes del estudio analítico es el consumo de agua de la red para calefacción y ventilación. Su valor se acepta en las siguientes opciones:
El caudal de diseño de acuerdo con el programa es de 150-70 °C y la carga de calefacción y ventilación declarada;
El valor del caudal que proporciona la temperatura del aire calculada en las instalaciones en las condiciones de diseño en función de la temperatura del aire exterior;
El valor máximo real posible del caudal de agua de la red, teniendo en cuenta las bombas de la red instaladas.
3.1. Reducir la temperatura del aire interior mientras se mantienen las cargas de calor adjuntas.
Determinemos cómo cambiará la temperatura promedio en las habitaciones a la temperatura del agua de la red en la línea de suministro t o 1 = 115 ° C, el consumo de diseño de agua de la red para calefacción (asumiremos que toda la carga se está calentando, ya que el la carga de ventilación es del mismo tipo), según el programa de diseño 150-70 °C, a temperatura del aire exterior t n.o = -25 °C. Suponemos que en todos los nodos de ascensor los coeficientes de mezcla u se calculan y son iguales
Para las condiciones de funcionamiento de diseño de diseño del sistema de suministro de calor ( , , , ) es válido siguiente sistema ecuaciones:
donde es el valor promedio del coeficiente de transferencia de calor de todos los dispositivos de calefacción con un área total de intercambio de calor F, es la diferencia de temperatura promedio entre el refrigerante de los dispositivos de calefacción y la temperatura del aire en las instalaciones, G o es el caudal estimado de la red agua que ingresa a las unidades de ascensor, G p es el caudal estimado de agua que ingresa a los dispositivos de calefacción, G p =(1+u)G o , c – capacidad calorífica isobárica de masa específica del agua, - valor promedio de diseño de la transferencia de calor del edificio coeficiente, teniendo en cuenta el transporte de energía térmica a través de vallas exteriores con un área total A y el coste de la energía térmica para calentar el consumo estándar de aire exterior.
A una temperatura reducida del agua de la red en la línea de suministro t o 1 =115 °C, manteniendo el intercambio de aire de diseño, la temperatura promedio del aire en las habitaciones disminuye al valor t in. El correspondiente sistema de ecuaciones para las condiciones de diseño para el aire exterior tendrá la forma
, (3)
donde n es el exponente en el criterio de dependencia del coeficiente de transferencia de calor de los dispositivos de calefacción de la presión de temperatura promedio, ver tabla. 9.2, pág.44. Para los dispositivos de calefacción más comunes en forma de radiadores seccionales de hierro fundido y convectores de paneles de acero del tipo RSV y RSG, cuando el refrigerante se mueve de arriba a abajo, n = 0,3.
Introduzcamos la notación 
, , 
.
De (1)-(3) se sigue el sistema de ecuaciones
,
,
cuyas soluciones tienen la forma:
, (4)
(5)
. (6)
Para valores de diseño dados de los parámetros del sistema de suministro de calor.
,
La ecuación (5), teniendo en cuenta (3) para una temperatura dada del agua directa en condiciones de diseño, nos permite obtener una relación para determinar la temperatura del aire en las instalaciones:
La solución a esta ecuación es t = 8,7°C.
La potencia térmica relativa del sistema de calefacción es igual a
En consecuencia, cuando la temperatura del agua de la red directa cambia de 150 °C a 115 °C, la temperatura media del aire interior disminuye de 18 °C a 8,7 °C y la potencia térmica del sistema de calefacción cae un 21,6%.
Los valores calculados de la temperatura del agua en el sistema de calefacción para la desviación aceptada del gráfico de temperatura son iguales a °C, °C.
El cálculo realizado corresponde al caso en que el caudal de aire exterior durante el funcionamiento del sistema de ventilación e infiltración corresponde a los valores estándar de diseño hasta la temperatura del aire exterior t n.o = -25°C. Dado que en los edificios residenciales, por regla general, se utiliza ventilación natural, organizada por los residentes cuando ventilan con la ayuda de rejillas de ventilación, hojas de ventanas y sistemas de microventilación para ventanas de doble acristalamiento, se puede argumentar que a bajas temperaturas exteriores el caudal entrada de aire frío en el local, especialmente después de prácticamente reemplazo completo Las unidades de ventana para ventanas de doble acristalamiento están lejos del valor estándar. Por lo tanto, la temperatura del aire en una vivienda es claramente superior a un determinado valor t = 8,7°C.
3.2 Determinación de la potencia del sistema de calefacción reduciendo la ventilación del aire interior al flujo estimado de agua de la red.
Determinemos cuánto es necesario reducir el costo de la energía térmica para la ventilación en el modo considerado no diseñado de temperatura reducida del agua de la red de calefacción para que la temperatura promedio del aire en las instalaciones se mantenga en el estándar. nivel, es decir, t in = t in.r = 18°C.
El sistema de ecuaciones que describe el proceso de funcionamiento del sistema de suministro de calor en estas condiciones tomará la forma
Una solución conjunta (2’) con los sistemas (1) y (3), similar al caso anterior, da las siguientes relaciones para las temperaturas de varios flujos de agua:
,
,
.
La ecuación para una temperatura directa dada del agua en condiciones de diseño basada en la temperatura del aire exterior nos permite encontrar la carga relativa reducida del sistema de calefacción (solo se redujo la potencia del sistema de ventilación, se conservó exactamente la transferencia de calor a través de los recintos externos) :
La solución de esta ecuación es =0,706.
En consecuencia, cuando la temperatura del agua de la red directa cambia de 150°C a 115°C, es posible mantener la temperatura del aire interior a 18°C reduciendo la potencia térmica total del sistema de calefacción a 0,706 del valor de diseño reduciendo el costo de calentar el aire exterior. La potencia térmica del sistema de calefacción cae un 29,4%.
Los valores calculados de la temperatura del agua para la desviación aceptada del gráfico de temperatura son iguales a °C, °C.
3.4 Incrementar el caudal de agua de la red para asegurar la temperatura estándar del aire en las instalaciones.
Determinemos cómo debería aumentar el consumo de agua de la red en la red de calefacción para las necesidades de calefacción cuando la temperatura del agua de la red en la línea de suministro disminuye a t o 1 = 115 ° C en las condiciones de diseño basadas en la temperatura del aire exterior t n.o = -25 °C, de modo que la temperatura promedio del aire interior se mantuvo en el nivel estándar, es decir, t in =t in.p =18°C. La ventilación del local corresponde al valor de diseño.
El sistema de ecuaciones que describe el proceso de funcionamiento del sistema de suministro de calor, en este caso, tomará la forma teniendo en cuenta el aumento en el valor del caudal de agua de la red a G o y y el caudal de agua a través del sistema de calefacción G. pu = G ou (1+u) con un valor constante del coeficiente de mezcla de las unidades de ascensor u= 2,2. Para mayor claridad, reproduzcamos las ecuaciones (1) en este sistema.
.
De (1), (2”), (3’) se sigue un sistema de ecuaciones de forma intermedia
La solución al sistema anterior tiene la forma:
°С, t o 2 =76,5°С,
Entonces, cuando la temperatura del agua de la red directa cambia de 150 °C a 115 °C, es posible mantener la temperatura promedio del aire interior en 18 °C aumentando el caudal de agua de la red en la línea de suministro (retorno) de la red de calefacción. para las necesidades de los sistemas de calefacción y ventilación en 2,08 veces.
Es obvio que no existe tal reserva para el consumo de agua de la red tanto en las fuentes de calor como en estaciones de bombeo si está disponible. Además, un aumento tan grande en el consumo de agua de la red conducirá a un aumento de más de 4 veces en las pérdidas de presión debido a la fricción en las tuberías de la red de calefacción y en los equipos de los puntos de calefacción y fuentes de calor, lo que no puede ser realizado debido a la falta de suministro de bombas de red en términos de presión y potencia del motor. En consecuencia, un aumento en el consumo de agua de la red en 2,08 veces debido a un aumento solo en el número de bombas de red instaladas manteniendo su presión conducirá inevitablemente a un funcionamiento insatisfactorio de las unidades de ascensor y los intercambiadores de calor de la mayoría de los puntos de calefacción del sistema de suministro de calefacción. .
3.5 Reducir la potencia del sistema de calefacción reduciendo la ventilación del aire interior en condiciones de mayor consumo de agua de la red.
Para algunas fuentes de calor, el caudal de agua de la red en la red puede ser superior al valor de diseño en decenas de por ciento. Esto se debe tanto a la reducción de las cargas térmicas que se ha producido en las últimas décadas como a la presencia de una cierta reserva de rendimiento de las bombas de red instaladas. Tomemos el valor relativo máximo del caudal de agua de la red igual a 
=1,35 del valor de diseño. Tengamos en cuenta también el posible aumento de la temperatura estimada del aire exterior según SP 131.13330.2012.
Determinemos cuánto es necesario reducir. consumo medio aire exterior para ventilación de locales en el modo de temperatura reducida del agua de la red de calefacción, de modo que la temperatura media del aire en los locales permanezca en el nivel estándar, es decir, t = 18 °C.
Para una temperatura reducida del agua de la red en la línea de suministro a 1 =115°C, el flujo de aire en las instalaciones se reduce para mantener el valor calculado de t =18°C en condiciones de aumento del flujo de la red. agua en 1,35 veces y un aumento en la temperatura de diseño del período frío de cinco días. El correspondiente sistema de ecuaciones para las nuevas condiciones tendrá la forma
La reducción relativa de la potencia térmica del sistema de calefacción es igual a
. (3’’)
De (1), (2''), (3'') se sigue la solución
,
,
.
Para valores dados de los parámetros del sistema de calefacción y =1,35:
; =115°C; =66°C; = 81,3 ºC.
Tengamos en cuenta también el aumento de la temperatura del quinquenio frío hasta el valor tn.o_ = -22 °C. La potencia térmica relativa del sistema de calefacción es igual a
El cambio relativo en los coeficientes totales de transferencia de calor es igual y se debe a una disminución en el flujo de aire del sistema de ventilación.
Para las casas construidas antes del año 2000, la proporción de los costos de energía térmica para la ventilación de locales en las regiones centrales de la Federación de Rusia es del 40...45%, respectivamente, la caída en el flujo de aire del sistema de ventilación debería ocurrir aproximadamente 1,4 veces para para que el coeficiente general de transferencia de calor sea del 89% del valor de diseño.
Para las casas construidas después del año 2000, la proporción de los costos de ventilación aumenta al 50...55%; una caída en el flujo de aire del sistema de ventilación de aproximadamente 1,3 veces mantendrá la temperatura del aire calculada en las instalaciones.
Arriba, en 3.2, se muestra que con los valores de diseño de los caudales de agua de la red, la temperatura del aire interior y la temperatura del aire exterior de diseño, una disminución de la temperatura del agua de la red a 115 °C corresponde a una potencia relativa del sistema de calefacción de 0,709 . Si esta disminución de potencia se atribuye a una disminución de la calefacción aire de ventilación, entonces, para las casas construidas antes de 2000, la caída en el flujo de aire del sistema de ventilación interior debería ser aproximadamente 3,2 veces, para las casas construidas después de 2000, 2,3 veces.
El análisis de los datos de medición de las unidades de medición de calor de edificios residenciales individuales muestra que una disminución en la energía térmica consumida en los días fríos corresponde a una disminución en el intercambio de aire estándar de 2,5 veces o más.
4. La necesidad de aclarar la carga de calefacción de diseño de los sistemas de suministro de calor.
Supongamos que la carga declarada del sistema de calefacción creado en las últimas décadas sea igual a . Esta carga corresponde a la temperatura de diseño del aire exterior, relevante durante el período de construcción, aceptada con certeza t n.o = -25 °C.
A continuación se muestra una evaluación de la reducción real de la carga de calefacción de diseño declarada, causada por la influencia de varios factores.
Aumentar la temperatura exterior de diseño a -22 °C reduce la carga de calefacción de diseño a (18+22)/(18+25)x100%=93%.
Además, los siguientes factores conducen a una reducción de la carga de calefacción de diseño.
1. Reemplazo de unidades de ventana por ventanas de doble acristalamiento, que se produjo en casi todas partes. La proporción de pérdidas por transmisión de energía térmica a través de ventanas es aproximadamente el 20% de la carga total de calefacción. La sustitución de unidades de ventana por ventanas de doble acristalamiento provocó un aumento de la resistencia térmica de 0,3 a 0,4 m 2 ∙K/W, por lo que la potencia térmica de pérdida de calor disminuyó al valor: x100% = 93,3%.
2. Para los edificios residenciales, la proporción de la carga de ventilación en la carga de calefacción en los proyectos terminados antes de principios de la década de 2000 es de aproximadamente el 40...45%, más tarde, aproximadamente el 50...55%. Consideremos que la proporción promedio del componente de ventilación en la carga de calefacción es el 45% de la carga de calefacción declarada. Corresponde a un tipo de cambio de aire de 1,0. Por estándares modernos El tipo de cambio de aire máximo de STO es de 0,5, el tipo de cambio de aire medio diario para un edificio residencial es de 0,35. En consecuencia, una disminución en la tasa de intercambio de aire de 1,0 a 0,35 conduce a una caída en la carga de calefacción de un edificio residencial al siguiente valor:
x100%=70,75%.
3. La carga de ventilación es demandada aleatoriamente por diferentes consumidores, por lo que, al igual que la carga de ACS para una fuente de calor, su valor no se suma de forma aditiva, sino teniendo en cuenta los coeficientes de desnivel horario. La proporción de la carga máxima de ventilación en la carga de calefacción declarada es 0,45x0,5/1,0=0,225 (22,5%). Estimaremos que el coeficiente de desnivel horario es el mismo que para el suministro de agua caliente, igual a K hora.vent = 2,4. En consecuencia, la carga total de los sistemas de calefacción para la fuente de calor, teniendo en cuenta la reducción de la carga máxima de ventilación, la sustitución de unidades de ventana por ventanas de doble acristalamiento y la demanda no simultánea de carga de ventilación, será de 0,933x( 0,55+0,225/2,4)x100%=60,1% de la carga declarada.
4. Tener en cuenta el aumento de la temperatura del aire exterior de diseño conducirá a una caída aún mayor en la carga de calefacción de diseño.
5. Las estimaciones realizadas muestran que aclarar la carga térmica de los sistemas de calefacción puede conducir a una reducción del 30...40%. Esta reducción en la carga de calefacción nos permite esperar que, manteniendo el caudal de diseño del agua de la red, la temperatura del aire de diseño en las instalaciones pueda garantizarse implementando un “corte” de la temperatura directa del agua a 115 °C para bajas temperaturas exteriores (ver resultados 3.2). Esto se puede afirmar con mayor justificación si existe una reserva en la cantidad de consumo de agua de la red en la fuente de calor del sistema de suministro de calefacción (ver resultados 3.4).
Las estimaciones anteriores son de naturaleza ilustrativa, pero de ellas se desprende que, según los requisitos modernos de la documentación reglamentaria, se puede esperar tanto una reducción significativa en la carga de calefacción de diseño total de los consumidores existentes para una fuente de calor como un modo de funcionamiento técnicamente justificado. con un “corte” del horario de temperatura para regulación de carga estacional a 115°C. El grado requerido de reducción real de la carga declarada de los sistemas de calefacción debe determinarse durante pruebas a gran escala para los consumidores de una red de calefacción específica. La temperatura calculada del agua de la red de retorno también está sujeta a aclaración durante las pruebas de campo.
Hay que tener en cuenta que la regulación cualitativa de la carga estacional no es sostenible en términos de distribución de energía térmica entre los dispositivos de calefacción para verticales. sistemas de tubería única calefacción. Por lo tanto, en todos los cálculos anteriores, al tiempo que se garantiza la temperatura promedio del aire de diseño en las instalaciones, habrá algún cambio en la temperatura del aire en las instalaciones a lo largo del tubo ascendente durante el período de calefacción a diferentes temperaturas del aire exterior.
5. Dificultades para implementar el intercambio de aire estándar en las instalaciones.
Consideremos la estructura de costes de la energía térmica del sistema de calefacción de un edificio residencial. Los componentes principales de las pérdidas de calor, compensadas por el flujo de calor de los dispositivos de calefacción, son las pérdidas por transmisión a través de cercas externas, así como el costo de calentar el aire exterior que ingresa a las instalaciones. El consumo de aire fresco en edificios residenciales está determinado por los requisitos de las normas sanitarias e higiénicas, que se detallan en la sección 6.
En los edificios residenciales, el sistema de ventilación suele ser natural. El caudal de aire se garantiza mediante la apertura periódica de las rejillas de ventilación y las hojas de las ventanas. Debe tenerse en cuenta que desde el año 2000, los requisitos para las propiedades de protección térmica de las cercas exteriores, principalmente las paredes, han aumentado significativamente (2…3 veces).
De la práctica de desarrollar pasaportes energéticos para edificios residenciales se desprende que para los edificios construidos entre los años 50 y 80 del siglo pasado en las regiones central y noroeste, la proporción de energía térmica para la ventilación estándar (infiltración) era del 40... 45%, para edificios construidos posteriormente, 45...55%.
Antes de la llegada de las ventanas de doble acristalamiento, el intercambio de aire estaba regulado por conductos de ventilación y travesaños, y en los días fríos la frecuencia de apertura disminuía. Con el uso generalizado de ventanas de doble acristalamiento, garantizar un intercambio de aire estándar se ha vuelto aún más problema mayor. Esto se debe a una reducción diez veces mayor de la infiltración incontrolada a través de grietas y al hecho de que ventilación frecuente Al abrir las hojas de la ventana, lo único que puede garantizar un intercambio de aire normal, en realidad no se produce.
Hay publicaciones sobre este tema, ver, por ejemplo. Incluso con ventilación periódica no hay indicadores cuantitativos, indicando el intercambio de aire del local y su comparación con el valor estándar. En consecuencia, el intercambio de aire dista mucho de ser normal y surgen una serie de problemas: aumenta la humedad relativa, se forma condensación en el acristalamiento, aparece moho, olores persistentes, aumenta el contenido de dióxido de carbono en el aire, lo que en conjunto condujo a la aparición del término "síndrome del edificio enfermo". En algunos casos, debido a una fuerte disminución en el intercambio de aire, se produce un vacío en las instalaciones, lo que provoca el vuelco del movimiento del aire en los conductos de escape y la entrada de aire frío a las instalaciones, el flujo de aire sucio de un apartamento a otro. otro, y congelación de las paredes del conducto. Como resultado, los constructores se enfrentan al problema de utilizar sistemas de ventilación más avanzados que puedan ahorrar en costes de calefacción. En este sentido, es necesario utilizar sistemas de ventilación con suministro y extracción de aire controlados, sistemas de calefacción con control automático del suministro de calor a los dispositivos de calefacción (idealmente sistemas con conexiones entre apartamentos), ventanas selladas y puertas de entrada a apartamentos.
La confirmación de que el sistema de ventilación de los edificios residenciales funciona con un rendimiento significativamente menor que el de diseño es el menor consumo de energía térmica durante el período de calefacción, en comparación con el calculado, registrado por las unidades de medición de energía térmica de los edificios.
El cálculo del sistema de ventilación de un edificio residencial realizado por el personal de la Universidad Politécnica Estatal de San Petersburgo mostró lo siguiente. Ventilación natural en el modo de flujo de aire libre, en promedio durante el año, casi el 50% del tiempo es menor que el valor calculado (sección conducto de escape diseñado según estándares actuales ventilación de edificios residenciales de varios apartamentos para las condiciones de San Petersburgo para el intercambio de aire estándar para temperatura exterior+5 °C), en el 13% del tiempo la ventilación es más de 2 veces menor que la calculada, y en el 2% del tiempo no hay ventilación. Durante una parte importante del período de calefacción, cuando la temperatura del aire exterior es inferior a +5 °C, la ventilación supera el valor estándar. Es decir, sin un ajuste especial a bajas temperaturas del aire exterior es imposible garantizar un intercambio de aire estándar; a temperaturas del aire exterior superiores a +5°C, el intercambio de aire será inferior al estándar si no se utiliza un ventilador.
6. Evolución de los requisitos reglamentarios para el intercambio de aire interior.
Los costos de calentar el aire exterior están determinados por los requisitos establecidos en la documentación reglamentaria, que han sufrido una serie de cambios durante el largo período de construcción del edificio.
Veamos estos cambios usando el ejemplo de residencial. edificios de apartamentos.
En SNiP II-L.1-62, parte II, sección L, capítulo 1, vigente hasta abril de 1971, las normas de intercambio de aire para salas de estar fueron 3 m 3 / h por 1 m 2 de área de la habitación, para una cocina con estufas eléctricas la tasa de intercambio de aire fue 3, pero no menos de 60 m 3 / h, para una cocina con estufa de gas- 60 m 3 / h para estufas de dos fuegos, 75 m 3 / h - para estufas de tres fuegos, 90 m 3 / h - para estufas de cuatro fuegos. Temperatura estimada de la sala de estar +18 °C, cocina +15 °C.
SNiP II-L.1-71, parte II, sección L, capítulo 1, vigente hasta julio de 1986, especifica normas similares, pero para cocinas con estufas eléctricas se excluye la tasa de intercambio de aire de 3.
En SNiP 2.08.01-85, vigente hasta enero de 1990, los estándares de intercambio de aire para las salas de estar eran de 3 m 3 / h por 1 m 2 de área de la habitación, para una cocina sin especificar el tipo de estufas: 60 m 3 / h. A pesar de las diferentes temperaturas estándar en la vivienda y en la cocina, por ejemplo cálculos térmicos Se propone tomar la temperatura del aire interior +18°C.
En SNiP 2.08.01-89, vigente hasta octubre de 2003, los estándares de intercambio de aire son los mismos que en SNiP II-L.1-71, parte II, sección L, capítulo 1. La indicación de la temperatura del aire interno +18 ° se retiene CON.
En SNiP 31-01-2003, que todavía está vigente, aparecen nuevos requisitos, indicados en 9.2-9.4:
9.2 Los parámetros de diseño del aire en las instalaciones de un edificio residencial deben tomarse de acuerdo con los estándares óptimos de GOST 30494. La tasa de intercambio de aire en las instalaciones debe tomarse de acuerdo con la Tabla 9.1.
Tabla 9.1
| Habitación | Multiplicidad o magnitud intercambio de aire, m 3 por hora, no menos |
|
| en horas no laborables | en modo servicio |
|
| Dormitorio, sala común, habitación infantil. | 0,2 | 1,0 |
| biblioteca, oficina | 0,2 | 0,5 |
| Despensa, ropa blanca, vestidor. | 0,2 | 0,2 |
| Gimnasio, sala de billar. | 0,2 | 80m3 |
| Lavado, planchado, secado | 0,5 | 90m3 |
| Cocina con estufa eléctrica. | 0,5 | 60m3 |
| Sala con equipo que utiliza gas. | 1,0 | 1,0 + 100m3 |
| Sala con generadores de calor y estufas de combustible sólido. | 0,5 | 1,0 + 100m3 |
| Cuarto de baño, ducha, WC, WC combinado. | 0,5 | 25m3 |
| Sauna | 0,5 | 10m3 para 1 persona |
| Sala de maquinas del ascensor | - | Por cálculo |
| Aparcamiento | 1,0 | Por cálculo |
| Cámara de recogida de basura | 1,0 | 1,0 |
La tasa de intercambio de aire en todas las habitaciones ventiladas que no figuran en la tabla en modo inactivo debe ser de al menos 0,2 del volumen de la habitación por hora.
9.3 Al realizar cálculos de ingeniería térmica de las estructuras de cerramiento de edificios residenciales, la temperatura del aire interior de los locales con calefacción debe considerarse como mínimo de 20 °C.
9.4 El sistema de calefacción y ventilación del edificio debe diseñarse de modo que la temperatura del aire interno del local durante el período de calefacción esté dentro de los límites parámetros óptimos, establecido por GOST 30494, con los parámetros calculados del aire exterior para las áreas de construcción correspondientes.
De esto se puede ver que, en primer lugar, aparecen los conceptos de modo de mantenimiento de la habitación y modo de no funcionamiento, durante los cuales, por regla general, se imponen requisitos cuantitativos muy diferentes para el intercambio de aire. Para locales residenciales (dormitorios, salas comunes, habitaciones para niños), que constituyen una parte importante del área del apartamento, los tipos de cambio de aire en diferentes modos difieren 5 veces. Al calcular las pérdidas de calor del edificio que se está diseñando, se debe considerar que la temperatura del aire en el local es de al menos 20°C. En las viviendas, la frecuencia del intercambio de aire está estandarizada, independientemente de la zona y el número de habitantes.
La versión actualizada de SP 54.13330.2011 reproduce parcialmente la información de SNiP 31-01-2003 en su edición original. Normas de intercambio de aire para dormitorios, salas comunes y habitaciones para niños. área total apartamentos para una persona de menos de 20 m2 - 3 m3 / h por 1 m2 de superficie de habitación; lo mismo si el área total del apartamento por persona es superior a 20 m 2 - 30 m 3 / h por persona, pero no menos de 0,35 h -1; para una cocina con estufa eléctrica 60 m 3 / h, para una cocina con estufa de gas 100 m 3 / h.
Por lo tanto, para determinar el intercambio de aire promedio diario por hora, es necesario asignar la duración de cada modo, determinar el flujo de aire en diferentes habitaciones durante cada modo y luego calcular la demanda promedio por hora del apartamento para aire fresco, y luego la casa en general. Múltiples cambios en el intercambio de aire en un apartamento específico durante el día, por ejemplo, en ausencia de personas en el apartamento en horas de trabajo o los fines de semana provocará un intercambio de aire significativamente desigual durante el día. Al mismo tiempo, es obvio que la acción no simultánea de estos modos en diferentes apartamentos conducirá a la igualación de la carga de la casa para las necesidades de ventilación y a una suma no aditiva de esta carga para diferentes consumidores.
Se puede establecer una analogía con el uso no simultáneo de la carga de ACS por parte de los consumidores, lo que requiere la introducción de un coeficiente de desnivel horario al determinar la carga de ACS para una fuente de calor. Como saben, su valor para un número importante de consumidores en la documentación reglamentaria se considera 2,4. Un valor similar para el componente de ventilación de la carga de calefacción nos permite suponer que la carga total correspondiente también disminuirá al menos 2,4 veces debido a la apertura no simultánea de rejillas de ventilación y ventanas en diferentes edificios residenciales. En público y naves industriales Se observa un cuadro similar con la diferencia de que durante las horas no laborables la ventilación es mínima y está determinada únicamente por la infiltración a través de filtraciones en barreras de luz y puertas exteriores.
Tener en cuenta la inercia térmica de los edificios también permite centrarse en los valores medios diarios de consumo de energía térmica para calentar el aire. Además, la mayoría de los sistemas de calefacción no tienen termostatos para mantener la temperatura del aire interior. También se sabe que el control central de la temperatura del agua de la red en la línea de suministro de sistemas de calefacción se lleva a cabo de acuerdo con la temperatura del aire exterior, promediada durante un período de aproximadamente 6 a 12 horas y, a veces, durante un período más largo. de tiempo.
Por lo tanto, es necesario realizar cálculos del intercambio de aire promedio estándar para edificios residenciales de diferentes series para aclarar la carga de calefacción de diseño de los edificios. Es necesario realizar un trabajo similar para los edificios públicos e industriales.
Cabe señalar que estos documentos reglamentarios actuales se aplican a edificios de nuevo diseño en términos de diseño de sistemas de ventilación para locales, pero indirectamente no solo pueden, sino que también deben ser una guía de acción a la hora de aclarar las cargas térmicas de todos los edificios, incluidos aquellos que fueron construidos de acuerdo con otros estándares enumerados anteriormente.
Se han desarrollado y publicado estándares organizativos que regulan los estándares de intercambio de aire en las instalaciones de edificios residenciales de varios apartamentos. Por ejemplo, STO NPO AVOK 2.1-2008, STO SRO NP SPAS-05-2013, Ahorro energético en edificios. Cálculo y diseño de sistemas de ventilación residencial. edificios de apartamentos(Aprobado por la junta general de SRO NP SPAS de 27 de marzo de 2014).
Básicamente, los estándares dados en estos documentos corresponden a SP 54.13330.2011 con algunas reducciones en los requisitos individuales (por ejemplo, para una cocina con estufa de gas, un solo intercambio de aire no agrega 90 (100) m 3 / h; durante En horario no laborable, en una cocina de este tipo se permite un intercambio de aire de 0,5 h -1, mientras que en SP 54.13330.2011 – 1,0 h -1).
El Apéndice B de referencia STO SRO NP SPAS-05-2013 proporciona un ejemplo de cómo calcular el intercambio de aire requerido para un apartamento de tres habitaciones.
Datos iniciales:
Área total del apartamento F total = 82,29 m2;
Área residencial F habitada = 43,42 m2;
Área de cocina – Fkh = 12,33 m2;
Área de baño – F text = 2,82 m2;
Área de baños – Fub = 1,11 m2;
Altura de la habitación h = 2,6 m;
La cocina tiene estufa eléctrica.
Características geométricas:
Volumen del local con calefacción V = 221,8 m 3 ;
El volumen de la vivienda V habitada = 112,9 m 3;
Volumen de la cocina V kx = 32,1 m 3;
El volumen del baño Vub = 2,9 m3;
Volumen del baño Vin = 7,3 m3.
Del cálculo anterior del intercambio de aire se deduce que el sistema de ventilación del apartamento debe proporcionar el intercambio de aire calculado en modo de servicio (en operación de diseño) – L tr esclavo = 110,0 m 3 /h; en modo inactivo - L tr esclavo = 22,6 m 3 / h. Los caudales de aire indicados corresponden a una tasa de intercambio de aire de 110,0/221,8 = 0,5 h -1 para el modo de mantenimiento y 22,6/221,8 = 0,1 h -1 para el modo de no funcionamiento.
La información proporcionada en esta sección muestra que en las documentos reglamentarios con diferente ocupación de apartamentos, la tasa máxima de intercambio de aire está en el rango de 0,35...0,5 h -1 para el volumen calentado del edificio, en modo no operativo, en el nivel de 0,1 h -1. Esto significa que a la hora de determinar la potencia del sistema de calefacción, que compensa las pérdidas por transmisión de energía térmica y el coste de calentar el aire exterior, así como el consumo de agua de la red para las necesidades de calefacción, se puede centrarse, como primera aproximación, en sobre el valor medio diario del tipo de cambio de aire de los edificios de apartamentos residenciales de 0,35 horas - 1.
Un análisis de los pasaportes energéticos de los edificios residenciales, desarrollado de acuerdo con SNiP 23-02-2003 "Protección térmica de los edificios", muestra que al calcular la carga de calefacción de una casa, la tasa de intercambio de aire corresponde al nivel de 0,7 h. 1, que es 2 veces superior al valor recomendado anteriormente, no contradice los requisitos de las estaciones de servicio modernas.
Es necesario aclarar la carga de calefacción de los edificios construidos según diseños estándar, basándose en un valor medio reducido de la tasa de intercambio de aire, que cumplirá con las normas rusas existentes y nos permitirá acercarnos a las normas de varios países europeos. Países de la Unión y Estados Unidos.
7. Justificación para reducir el horario de temperatura
La sección 1 muestra que el gráfico de temperatura es 150-70 °C debido a la imposibilidad real de su uso en condiciones modernas debe reducirse o modificarse justificando el “recorte” de temperatura.
Los cálculos anteriores de varios modos de funcionamiento del sistema de suministro de calor en condiciones fuera de diseño nos permiten proponer la siguiente estrategia para realizar cambios en la regulación de la carga de calor de los consumidores.
1. Para el período de transición, ingrese un programa de temperatura de 150-70 °C con un “límite” de 115 °C. Con este cronograma, el consumo de agua de la red de calefacción para las necesidades de calefacción y ventilación debe mantenerse en el nivel existente correspondiente al valor de diseño, o con un ligero exceso, en función del rendimiento de las bombas de la red instaladas. En el rango de temperaturas del aire exterior correspondiente al "límite", considere que la carga de calefacción calculada de los consumidores se reduce en comparación con el valor de diseño. La reducción de la carga de calefacción se atribuye a la reducción de los costes de energía térmica para la ventilación, basada en garantizar el intercambio de aire diario medio necesario en los edificios residenciales de varios apartamentos según los estándares modernos en el nivel de 0,35 h -1.
2. Organizar trabajos para aclarar las cargas de los sistemas de calefacción de los edificios mediante el desarrollo de pasaportes energéticos para edificios residenciales. organizaciones publicas y empresas, prestando atención, en primer lugar, a la carga de ventilación de los edificios, que se incluye en la carga de los sistemas de calefacción, teniendo en cuenta los requisitos reglamentarios modernos para el intercambio de aire en las instalaciones. Para ello, en casas de diferentes plantas es necesario, en primer lugar, serie estándar realizar cálculos de pérdidas de calor, tanto por transmisión como por ventilación, de acuerdo con los requisitos modernos de la documentación reglamentaria de la Federación de Rusia.
3. Con base en pruebas a gran escala, tener en cuenta la duración de los modos de funcionamiento característicos de los sistemas de ventilación y la no simultaneidad de su funcionamiento para diferentes consumidores.
4. Después de aclarar las cargas de calor de los sistemas de calefacción de consumo, desarrolle un programa para regular la carga estacional de 150-70 °C con un "corte" a 115 °C. La posibilidad de cambiar al horario clásico de 115-70 °C sin “cortar” con una regulación de alta calidad debe determinarse después de especificar las cargas de calefacción reducidas. Se deberá aclarar la temperatura del agua de la red de retorno a la hora de desarrollar un horario reducido.
5. Recomendar a diseñadores, desarrolladores de nuevos edificios residenciales y organizaciones de reparación que realicen renovación importante antiguo parque de viviendas, solicitud sistemas modernos ventilación, que permite regular el intercambio de aire, incluidos los mecánicos con sistemas de recuperación de energía térmica del aire contaminado, así como la introducción de termostatos para regular la potencia de los dispositivos de calefacción.
Literatura
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2. Gershkovich V.F. “Ciento cincuenta… ¿Es normal o es demasiado? Reflexiones sobre los parámetros del refrigerante…” // Ahorro energético en la edificación. – 2004 - N° 3 (22), Kyiv.
3. Instalaciones sanitarias interiores. A las 3 en punto. Parte 1 Calefacción / V.N. Bogoslovsky, B.A. Krupnov, A.N. Scanavi y otros; Ed. IG Staroverova y Yu.I. Schiller, - 4ª ed., revisada. y adicional - M.: Stroyizdat, 1990. -344 p.: enfermo. – (Manual del diseñador).
4. Samarin O.D. Termofísica. Ahorro de energía. Eficiencia energética / Monografía. M.: Editorial ASV, 2011.
6. d.C. Krivoshein, Ahorro energético en edificios: estructuras translúcidas y ventilación de locales // Arquitectura y construcción de la región de Omsk, No. 10 (61), 2008.
7. N.I. Vatin, T.V. Samoplyas “Sistemas de ventilación para viviendas de edificios de apartamentos”, San Petersburgo, 2004.
El agua se calienta en calentadores de red, vapor seleccionado, en calderas de agua de pico, después de lo cual el agua de la red ingresa a la línea de suministro y luego a las instalaciones de calefacción, ventilación y suministro de agua caliente del abonado.
Las cargas de calor de calefacción y ventilación dependen claramente de la temperatura del aire exterior tn.v. Por tanto, es necesario regular el suministro de calor de acuerdo con los cambios de carga. Se utiliza principalmente regulación central, realizada en centrales térmicas, complementada por reguladores automáticos locales.
Con la regulación central, es posible utilizar una regulación cuantitativa, que se reduce a cambiar el flujo de agua de la red en la línea de suministro a una temperatura constante, o una regulación cualitativa, en la que el flujo de agua permanece constante, pero su temperatura cambia.
Un grave inconveniente de la regulación cuantitativa es el desajuste vertical de los sistemas de calefacción, lo que significa una redistribución desigual del agua de la red entre los pisos. Por tanto, se suele utilizar una regulación cualitativa, para la cual se deben calcular los gráficos de temperatura de la red de calefacción para la carga de calefacción en función de la temperatura exterior.
El gráfico de temperatura para las líneas de suministro y retorno se caracteriza por los valores de las temperaturas calculadas en las líneas de suministro y retorno τ1 y τ2 y la temperatura externa calculada tн.o. Así, una gráfica de 150-70°C significa que a la temperatura exterior calculada tn.o. la temperatura máxima (calculada) en la línea de suministro es τ1 = 150 y en la línea de retorno τ2 - 70°C. En consecuencia, la diferencia de temperatura calculada es 150-70 = 80°C. Temperatura calculada más baja del gráfico de temperatura 70 °C determinado por la necesidad de calentar agua del grifo para el suministro de agua caliente a tg. = 60°C, que es lo que dictan las normas sanitarias.
La temperatura de diseño superior determina la presión de agua mínima permitida en las líneas de suministro, que excluye la ebullición del agua y, por lo tanto, los requisitos de resistencia, y puede variar en un cierto rango: 130, 150, 180, 200 °C. Es posible que se requiera un mayor horario de temperatura (180, 200 °C) al conectar abonados según un circuito independiente, lo que permitirá mantener el horario habitual de 150-70 en el segundo circuito. °C. Un aumento en la temperatura de diseño del agua de la red en la línea de suministro conduce a una disminución en el consumo de agua de la red, lo que reduce el costo de la red de calefacción, pero también reduce la generación de electricidad a partir del consumo térmico. La elección del programa de temperatura para el sistema de suministro de calor debe confirmarse mediante un cálculo técnico y económico basado en los costes mínimos reducidos para la planta de cogeneración y la red de calefacción.
El suministro de calor al sitio industrial de CHPP-2 se realiza según un programa de temperatura de 150/70 °C con un corte de 115/70 °C, por lo que la temperatura del agua de la red se controla automáticamente solo hasta la temperatura del aire exterior es de “-20 °C”. El consumo de agua de la red es demasiado elevado. Superar el consumo real de agua de la red sobre el calculado provoca un consumo excesivo de energía eléctrica para bombear el refrigerante. La temperatura y la presión en el tubo de retorno no se corresponden con la curva de temperatura.
El nivel de carga térmica de los consumidores actualmente conectados a la planta de cogeneración es significativamente menor de lo previsto en el proyecto. Como resultado, la CHPP-2 tiene una reserva de energía térmica superior al 40% de la capacidad térmica instalada.
Debido a daños en las redes de distribución pertenecientes a TMUP TTS, drenaje de los sistemas de suministro de calor debido a la falta de la caída de presión requerida entre los consumidores y fugas en las superficies de calentamiento de los calentadores de agua, se produce un mayor flujo de agua de reposición en el central térmica, superando el valor calculado de 2,2 - 4, 1 vez. La presión en la tubería de calefacción de retorno también supera el valor calculado entre 1,18 y 1,34 veces.
Lo anterior indica que el sistema de suministro de calor a los consumidores externos no está ajustado y requiere ajuste y ajuste.
Dependencia de la temperatura del agua de la red de la temperatura del aire exterior
Tabla 6.1.
|
Valores de temperatura |
Valores de temperatura |
||||||||||||
|
aire exterior |
presentando maestría |
despues del ascensor |
maestría inversa |
aire exterior |
aplicando maestría |
despues del ascensor |
A la espalda el maestro Ali |
||||||
¿Qué leyes gobiernan los cambios en la temperatura del refrigerante en los sistemas? calefacción central? ¿Qué es: el gráfico de temperatura del sistema de calefacción es 95-70? ¿Cómo adaptar los parámetros de calefacción al cronograma? Intentemos responder a estas preguntas.
Qué es
Comencemos con un par de puntos abstractos.
- A medida que cambian las condiciones climáticas, la pérdida de calor de cualquier edificio cambia junto con ellas.. En climas helados, para mantener una temperatura constante en el apartamento, se requiere mucha más energía térmica que en climas cálidos.
Aclaremos: los costes de calefacción no están determinados por el valor absoluto de la temperatura del aire exterior, sino por el delta entre la calle y el interior.
Entonces, a +25 ° C en el apartamento y -20 ° C en el jardín, los costos de calefacción serán exactamente los mismos que a +18 y -27 ° C, respectivamente.
- Flujo de calor de dispositivo de calentamiento a una temperatura constante del refrigerante también será constante.
Una caída de la temperatura en la habitación la aumentará ligeramente (nuevamente debido a un aumento en el delta entre el refrigerante y el aire de la habitación); sin embargo, este aumento será absolutamente insuficiente para compensar las mayores pérdidas de calor a través de la envolvente del edificio. Simplemente porque el umbral de temperatura más bajo en el apartamento. SNiP actual limitado a 18-22 grados.
Una solución obvia al problema del aumento de las pérdidas es aumentar la temperatura del refrigerante.
Evidentemente, su aumento debe ser proporcional al descenso de la temperatura exterior: cuanto más frío haga afuera, mayor será la pérdida de calor que habrá que compensar. Lo que, de hecho, nos lleva a la idea de crear una tabla específica para conciliar ambos valores.
Entonces, el horario sistema de temperatura La calefacción es una descripción de la dependencia de las temperaturas de las tuberías de suministro y retorno del clima exterior actual.
como funciona todo
hay dos diferentes tipos gráficos:
- Para redes de calefacción.
- Para sistema de calefacción interior.
Para aclarar la diferencia entre estos conceptos, podría valer la pena comenzar con excursión corta sobre cómo funciona la calefacción central.
CHP - redes de calefacción
La función de este paquete es calentar el refrigerante y entregarlo al usuario final. La longitud de la red de calefacción se suele medir en kilómetros, la superficie total, en miles y miles. metros cuadrados. A pesar de las medidas de aislamiento de las tuberías, la pérdida de calor es inevitable: después de viajar desde la central térmica o la sala de calderas hasta el borde de la casa, el agua industrial tendrá tiempo de enfriarse parcialmente.
De ahí la conclusión: para que llegue al consumidor manteniendo una temperatura aceptable, el suministro de la tubería de calefacción a la salida de la central térmica debe estar lo más caliente posible. El factor limitante es el punto de ebullición; sin embargo, a medida que aumenta la presión, se desplaza hacia un aumento de temperatura:
| Presión, atmósfera | Punto de ebullición, grados Celsius |
| 1 | 100 |
| 1,5 | 110 |
| 2 | 119 |
| 2,5 | 127 |
| 3 | 132 |
| 4 | 142 |
| 5 | 151 |
| 6 | 158 |
| 7 | 164 |
| 8 | 169 |
La presión típica en la tubería de suministro de una tubería de calefacción es de 7 a 8 atmósferas. Este valor, incluso teniendo en cuenta las pérdidas de presión durante el transporte, permite poner en marcha el sistema de calefacción en edificios de hasta 16 pisos de altura sin bombas adicionales. Al mismo tiempo, es seguro para vías, canalizaciones y conexiones, mangueras mezcladoras y otros elementos de los sistemas de calefacción y agua caliente.
Con cierto margen, el límite superior de la temperatura de suministro se considera 150 grados. Las curvas de temperatura de calefacción más típicas para la red de calefacción se encuentran en el rango 150/70 - 105/70 (temperaturas de ida y retorno).
Casa
Hay una serie de factores limitantes adicionales en un sistema de calefacción doméstico.
- La temperatura máxima del refrigerante que contiene no puede exceder los 95 C para dos tubos y los 105 C para uno.
Por cierto: en las instituciones de educación preescolar la restricción es mucho más estricta: 37 C.
El precio de reducir la temperatura del suministro es aumentar el número de secciones de radiadores: en las regiones del norte del país, las salas de grupos de los jardines de infancia están literalmente rodeadas de ellos.
- Por razones obvias, el delta de temperatura entre las tuberías de suministro y retorno debe ser lo más pequeño posible; de lo contrario, la temperatura de las baterías en el edificio variará mucho. Esto implica una rápida circulación del refrigerante.
Sin embargo, una circulación demasiado rápida a través sistema de la casa El calentamiento conducirá al hecho de que el agua de retorno regresará a la ruta con un precio exorbitante. temperatura alta, lo cual es inaceptable debido a una serie de limitaciones técnicas en el funcionamiento de las centrales térmicas.
El problema se resuelve instalando una o más unidades de ascensor en cada casa, en las que el agua de retorno se mezcla con el flujo de agua de la tubería de suministro. La mezcla resultante, de hecho, asegura una rápida circulación de un gran volumen de refrigerante sin sobrecalentar la tubería de retorno de la ruta.
Para las redes internas, se establece un programa de temperatura separado, teniendo en cuenta el esquema de funcionamiento del ascensor. Para circuitos de dos tubos un programa de temperatura de calefacción típico es 95-70, para sistemas de una sola tubería (lo cual, sin embargo, es raro en edificios de apartamentos) — 105-70.
Zonas climáticas
El principal factor que determina el algoritmo de programación es la temperatura estimada en invierno. La tabla de temperatura del refrigerante debe elaborarse de tal manera que los valores máximos (95/70 y 105/70) en el pico de las heladas proporcionen la temperatura en las viviendas correspondiente a SNiP.
Pongamos un ejemplo de un gráfico interno para las siguientes condiciones:
- Dispositivos de calefacción: radiadores con suministro de refrigerante de abajo hacia arriba.
- La calefacción es bitubo, con .
- La temperatura exterior estimada es de -15 C.
| Temperatura del aire exterior, C | alimentación, C | Regreso, C |
| +10 | 30 | 25 |
| +5 | 44 | 37 |
| 0 | 57 | 46 |
| -5 | 70 | 54 |
| -10 | 83 | 62 |
| -15 | 95 | 70 |
Un matiz: al determinar los parámetros de la ruta y el sistema de calefacción interior de la casa, se toma la temperatura media diaria.
Si hace -15 por la noche y -5 durante el día, la temperatura exterior es -10C.
Y aquí hay algunos valores calculados. temperaturas invernales para las ciudades rusas.
| Ciudad | Temperatura de diseño, C |
| Arkhangelsk | -18 |
| Bélgorod | -13 |
| Volgogrado | -17 |
| Verjoyansk | -53 |
| Irkutsk | -26 |
| Krasnodar | -7 |
| Moscú | -15 |
| Novosibirsk | -24 |
| Rostov del Don | -11 |
| Sochi | +1 |
| Tiumén | -22 |
| Jabárovsk | -27 |
| Yakutsk | -48 |
La foto muestra el invierno en Verkhoyansk.
Ajuste
Si la gestión de la central térmica y las redes de calefacción es responsable de los parámetros de la ruta, entonces la responsabilidad de los parámetros de la red interna recae en los residentes de la vivienda. Una situación muy típica es cuando, cuando los residentes se quejan del frío en sus apartamentos, las mediciones muestran desviaciones del horario hacia abajo. Un poco menos frecuente es que las mediciones en pozos térmicos muestren una temperatura de retorno elevada de la casa.
¿Cómo adaptar los parámetros de calefacción al cronograma con sus propias manos?
Escariando la boquilla
Cuando la temperatura de la mezcla y del retorno es baja, la solución obvia es aumentar el diámetro de la boquilla del elevador. ¿Cómo se hace esto?
Las instrucciones están a disposición del lector.
- Todas las válvulas o válvulas están cerradas. unidad de ascensor(entrada, vivienda y suministro de agua caliente).
- El ascensor está siendo desmantelado.
- La boquilla se retira y se perfora entre 0,5 y 1 mm.
- El ascensor se monta y se inicia con la purga de aire en orden inverso.
Consejo: en lugar de juntas de paronita, se pueden colocar juntas de goma en las bridas, cortadas al tamaño de la brida de la cámara de aire de un automóvil.
Una alternativa es instalar un elevador con boquilla ajustable.
supresión de estrangulamiento
En situaciones críticas (frío extremo y apartamentos helados), la boquilla se puede quitar por completo. Para evitar que la succión se convierta en puente, se suprime con una tortita hecha de una chapa de acero de al menos un milímetro de espesor.
Atención: esta es una medida de emergencia que se utiliza en casos extremos, ya que en este caso la temperatura de los radiadores de la casa puede alcanzar los 120-130 grados.
Ajuste diferencial
A temperaturas elevadas como medida temporal hasta el final. temporada de calefacción Se practica ajustar el diferencial en el ascensor mediante una válvula.
- El agua caliente sanitaria pasa a la tubería de suministro.
- Se instala un manómetro en la línea de retorno.
- La válvula de entrada en la tubería de retorno se cierra completamente y luego se abre gradualmente con la presión controlada por un manómetro. Si simplemente cierras la válvula, el hundimiento de las mejillas en la varilla puede detener y descongelar el circuito. La diferencia se reduce aumentando la presión de retorno en 0,2 atmósferas por día con control diario de temperatura.
Conclusión
La mayoría de los apartamentos urbanos están conectados a la red de calefacción central. La principal fuente de calor en ciudades principales generalmente salas de calderas y centrales térmicas. Se utiliza un refrigerante para proporcionar calor a la casa. Como regla general, esto es agua. Se calienta a una temperatura determinada y se introduce en el sistema de calefacción. Pero la temperatura en el sistema de calefacción puede ser diferente y está relacionada con la temperatura del aire exterior.
Para proporcionar calor de forma eficaz a los apartamentos de la ciudad, es necesaria una regulación. El programa de temperatura ayuda a mantener el modo de calefacción configurado. ¿Qué es un programa de temperatura de calefacción, qué tipos existen, dónde se utiliza y cómo elaborarlo? El artículo le informará sobre todo esto.
Se entiende por gráfico de temperatura un gráfico que muestra la temperatura requerida del agua en el sistema de calefacción en función del nivel de temperatura del aire exterior. En la mayoría de los casos, el programa de temperatura de calefacción se determina para la calefacción central. Según este cronograma, se suministra calor a los apartamentos de la ciudad y otros objetos utilizados por las personas. Este horario le permite mantener la temperatura óptima y ahorrar recursos de calefacción.
¿Cuándo se necesita un gráfico de temperatura?
Además de en la calefacción central, el horario se utiliza mucho en los sistemas de calefacción domésticos autónomos. Además de la necesidad de regular la temperatura en la habitación, el horario también se utiliza para proporcionar medidas de seguridad al operar los sistemas de calefacción domésticos. Esto es especialmente cierto para quienes instalan el sistema. Dado que la elección de los parámetros del equipo para calentar un apartamento depende directamente del programa de temperatura.
Según las condiciones climáticas y el programa de temperatura de la región, se seleccionan una caldera y tuberías de calefacción. La potencia del radiador, la longitud del sistema y el número de secciones también dependen de establecido por la norma temperatura. Después de todo, la temperatura de los radiadores de calefacción del apartamento debe estar dentro de los límites estándar. ACERCA DE especificaciones técnicas Se pueden leer radiadores de hierro fundido.
¿Qué son las tablas de temperatura?
Los horarios pueden variar. La temperatura estándar de los radiadores de calefacción de un apartamento depende de la opción elegida.
La elección de un horario específico depende de:
- clima de la región;
- equipo de sala de calderas;
- técnico y indicadores económicos sistema de calefacción.
Hay solteros y sistema de dos tubos suministro de calor.
El gráfico de temperatura de calentamiento se indica con dos números. Por ejemplo, el gráfico de temperatura de calentamiento 95-70 se descifra de la siguiente manera. para mantener temperatura deseada aire en el apartamento, el refrigerante debe ingresar al sistema a una temperatura de +95 grados y salir a una temperatura de +70 grados. Como regla general, este programa se utiliza para la calefacción autónoma. Todas las casas antiguas de hasta 10 pisos de altura están diseñadas para horario de calefacción 95 70. Pero si la casa tiene una gran cantidad de pisos, entonces el programa de temperatura de calefacción de 130 70 es más adecuado.
En los edificios nuevos y modernos, al calcular los sistemas de calefacción, se adopta con mayor frecuencia el horario 90-70 u 80-60. Es cierto que se puede aprobar otra opción a discreción del diseñador. Cuanto menor sea la temperatura del aire, mayor será la temperatura del refrigerante que ingresa al sistema de calefacción. El programa de temperatura se selecciona, por regla general, al diseñar el sistema de calefacción de una estructura.
Características de la programación.
Los indicadores del gráfico de temperatura se desarrollan en función de las capacidades del sistema de calefacción, la caldera de calefacción y los cambios de temperatura exterior. Al crear un equilibrio de temperatura, podrá utilizar el sistema con más cuidado, lo que significa que durará mucho más. De hecho, dependiendo de los materiales de las tuberías y del combustible utilizado, no todos los dispositivos son ni siempre son capaces de soportar cambios bruscos de temperatura.
A la hora de elegir la temperatura óptima, suele guiarse por los siguientes factores:
Cabe señalar que la temperatura del agua en los radiadores de la calefacción central debe ser tal que permita que el edificio se caliente bien. Para diferentes habitaciones Se han desarrollado varios valores normativos. Por ejemplo, para un apartamento residencial la temperatura del aire no debe ser inferior a +18 grados. En guarderías y hospitales esta cifra es mayor: +21 grados.
Cuando la temperatura de los radiadores de calefacción del apartamento es baja y no permite calentar la habitación a +18 grados, el propietario del apartamento tiene derecho a ponerse en contacto con el servicio público para aumentar la eficiencia de la calefacción.
Dado que la temperatura ambiente depende de la estación y de las condiciones climáticas, el estándar de temperatura para calentar radiadores puede ser diferente. El calentamiento de agua en el sistema de calefacción de un edificio puede variar de +30 a +90 grados. Cuando la temperatura del agua en el sistema de calefacción es superior a +90 grados, comienza la descomposición de la pintura y el polvo. Por lo tanto, las normas sanitarias prohíben calentar el refrigerante por encima de esta marca.
Hay que decir que la temperatura del aire exterior calculada para el diseño de calefacción depende del diámetro de las tuberías de distribución, el tamaño dispositivos de calefacción y el flujo de refrigerante en el sistema de calefacción. Existe una tabla especial de temperaturas de calefacción que facilita el cálculo del horario.
La temperatura óptima en los radiadores de calefacción, cuyas normas se establecen de acuerdo con el programa de temperatura de calefacción, le permite crear condiciones confortables alojamiento. Más detalles sobre radiadores bimetálicos La calefacción se puede descubrir.
El programa de temperatura se establece para cada sistema de calefacción.
Gracias a ello la temperatura en el hogar se mantiene en un nivel óptimo. Los horarios pueden variar. Se tienen en cuenta muchos factores para desarrollarlos. Cualquier cronograma debe ser aprobado por una agencia municipal autorizada antes de ponerse en práctica.
Después de instalar el sistema de calefacción, debe configurar régimen de temperatura. Este procedimiento debe realizarse de acuerdo con las normas vigentes.
Los requisitos para la temperatura del refrigerante se establecen en documentos reglamentarios que establecen el diseño, instalación y uso de sistemas de ingenieria edificios residenciales y públicos. Se describen en los Códigos y Normas de Construcción del Estado:
- DBN (V. 2.5-39 Redes de calor);
- SNiP 2.04.05 “Calefacción, ventilación y aire acondicionado”.
Para calcular la temperatura del agua de suministro se toma la cifra que es igual a la temperatura del agua a la salida de la caldera, según sus datos de pasaporte.
Para calefacción individual Para decidir cuál debe ser la temperatura del refrigerante se deben tener en cuenta los siguientes factores:
- Inicio y fin de la temporada de calefacción. temperatura media diaria en el exterior +8 °C durante 3 días;
- La temperatura media en el interior de los locales con calefacción de importancia residencial, comunitaria y pública debe ser de 20 °C, y en los edificios industriales de 16 °C;
- La temperatura promedio de diseño debe cumplir con los requisitos de DBN V.2.2-10, DBN V.2.2.-4, DSanPiN 5.5.2.008, SP No. 3231-85.
Según SNiP 2.04.05 "Calefacción, ventilación y aire acondicionado" (cláusula 3.20), los valores límite del refrigerante son los siguientes:
Dependiendo de factores externos, la temperatura del agua en el sistema de calefacción puede oscilar entre 30 y 90 °C. Cuando se calienta por encima de 90 °C, el polvo y revestimiento de pintura. Por estas razones normas sanitarias Está prohibido calentar más.
Para el cálculo rendimiento óptimo Se pueden utilizar gráficos y tablas especiales que definen las normas según la temporada:
- Con una lectura media fuera de la ventana de 0 °C, la alimentación para radiadores con diferente cableado se fija entre 40 y 45 °C, y la temperatura de retorno entre 35 y 38 °C;
- A -20 °C, el suministro se calienta de 67 a 77 °C, y la tasa de retorno debe ser de 53 a 55 °C;
- A -40 °C fuera de la ventana, todos los dispositivos de calefacción están ajustados al máximo valores válidos. En el lado de suministro es de 95 a 105 °C, y en el lado de retorno es de 70 °C.
Valores óptimos en un sistema de calefacción individual.
H2_2Calefacción autónoma ayuda a evitar muchos problemas que surgen con una red centralizada, y temperatura optima El refrigerante se puede ajustar según la temporada. En el caso de la calefacción individual, el concepto de normas incluye la transferencia de calor de un dispositivo de calefacción por unidad de área de la habitación donde se encuentra este dispositivo. El régimen térmico en esta situación está asegurado. características de diseño dispositivos de calefacción.
Es importante asegurarse de que el refrigerante de la red no se enfríe por debajo de 70 °C. Se considera que la temperatura óptima es 80 °C. CON caldera de gas Es más fácil controlar el calentamiento porque los fabricantes limitan la capacidad de calentar el refrigerante a 90 °C. Utilizando sensores para regular el suministro de gas, se puede ajustar el calentamiento del refrigerante.
Es un poco más complicado con los dispositivos de combustible sólido; no regulan el calentamiento del líquido y pueden convertirlo fácilmente en vapor. Y en tal situación es imposible reducir el calor del carbón o la madera girando la perilla. El control del calentamiento del refrigerante es bastante condicional, con errores elevados, y se realiza mediante termostatos giratorios y amortiguadores mecánicos.
Las calderas eléctricas permiten regular suavemente el calentamiento del refrigerante de 30 a 90 °C. Están equipados con un excelente sistema de protección contra sobrecalentamiento.
Líneas monotubo y bitubo
Las características de diseño de una red de calefacción de una o dos tuberías determinan diferentes estándares para calentar el refrigerante.
Por ejemplo, para una tubería monotubo la norma máxima es 105 °C, y para una tubería doble es 95 °C, mientras que la diferencia entre el retorno y el suministro debe ser respectivamente: 105 - 70 °C y 95 - 70 ºC.
Coordinación de temperaturas de refrigerante y caldera.
Los reguladores ayudan a coordinar la temperatura del refrigerante y la caldera. Estos son dispositivos que crean control y ajuste automático de las temperaturas de retorno y suministro.
La temperatura de retorno depende de la cantidad de líquido que lo atraviesa. Los reguladores cubren el suministro de líquido y aumentan la diferencia entre el retorno y el suministro al nivel requerido, y los indicadores necesarios están instalados en el sensor.
Si es necesario aumentar el caudal, se puede añadir a la red una bomba de refuerzo, que está controlada por un regulador. Para reducir el calentamiento del suministro se utiliza un “arranque en frío”: esa parte del líquido que ha pasado por la red se transporta nuevamente desde el retorno a la entrada.
El regulador redistribuye los flujos de suministro y retorno de acuerdo con los datos recopilados por el sensor y garantiza una estricta estándares de temperatura Redes de calefacción.
Formas de reducir la pérdida de calor.
La información anterior ayudará a ser utilizada para cálculo correcto estándares de temperatura del refrigerante y le indicará cómo determinar situaciones en las que necesite utilizar un regulador.
Pero es importante recordar que la temperatura interior se ve afectada no solo por la temperatura del refrigerante, el aire de la calle y la fuerza del viento. También se debe tener en cuenta el grado de aislamiento de la fachada, puertas y ventanas de la casa.
Para reducir la pérdida de calor de tu hogar, debes preocuparte por su máximo aislamiento térmico. Las paredes aisladas, las puertas selladas y las ventanas de metal y plástico ayudarán a reducir la pérdida de calor. Esto también reducirá los costos de calefacción.