3.3 Построение интегральных графиков потребления и выработки теплоты

Режим работы теплоаккумулирующей установки и расчетный тепловой запас аккумуляторов горячей воды определяется графо-аналитическим способом. Этот способ основан на построении и совместном рассмотрении графиков потребления и выработки теплоты в системе.

График потребления теплоты поселком может быть построен по общим закономерностям потребления горячей воды в жилых зданиях. Несмотря на то, что режим горячего водопотребления в каждом отдельном доме зависит от ряда факторов, например, от режима работы и отдыха его жильцов, тем не менее, имеются общие закономерности. Минимальное водопотребление в·жилом доме приходится на ночные часы суток, максимальное – на время между 18 и 23 часами, которые условно называют "временами основного купания". Между этими периодами горячий водоразбор тоже имеет свои часовые пики и спады, но они не выходят за указанные пределы.

Для жилого микрорайона в целом общие закономерности в режиме тепло-водопотребления сохраняются, но его график имеет более равномерный характер благодаря взаимному сглаживанию неравномерностей водопотребления отдельными зданиями.

Мощность водоподогревательной установки диктуется не только графиком водопотребления, но и режимом подачи энергоносителя к ТПС. Все это вместе позволяет при проектных разработках пользоваться опорной обобщенной гистограммой тепловых потоков горячего водоснабжения по часам расчетных суток. Такая опорная гистограмма приведена на рис.6.

Рис 6 Обобщенная гистограмма тепловых потоков горячего водоснабжения

Площадь каждого столбика гистограммы прямо пропорциональна (а в масштабе - равна) потреблению теплоты ЦСГВ за соответствующий час, а сумма площадей ее столбцов - суточному потреблению теплоты на горячее водоснабжение поселком, таким образом:

, (14)

где: Ф₂₄ и Q_i - суточный и часовые потребности поселка в теплоте для нужд горячего водоснабжения, Дж.

Если теперь суммировать осредненные значения тепловых потоков Q_i гистограммы рис.6 и изобразить результаты такого последовательного суммирования графически, то получим интегральный график теплопотребления, показывающий динамику роста теплопотребления во времени расчетных суток.

На рис.7. ломанная линия Ф и является интегральным графиком теплопотребления ЦСГВ, построенным по данным опорной гистограммы рис.6.

В таблице 6. дана сводка значений тепловых потоков и расходов теплоты на расчетные часы суток, используемые для построения опорной гистограммы тепловых потоков и интегрального графика потребления теплоты ЦСГВ.

Таблица 6

Опорный режим отпуска теплоты в систему ГВ

Интервал времени суток, ч.	Продолжительность интервала, ч.	Тепловой поток в интервале, Дж/ч	Потребление теплоты, Дж
			за интервал времени	с начала суток
0 - 6	6
6 - 20	14
20 - 22	2
22 - 24	2

Рис. 7 Интегральные графики потребления и выработки теплоты

Из совместного рассмотрения гистограммы и интегрального графика тепловых потоков видно, что с ростом последних увеличивается и угол наклона отрезков интегрального графика к оси абсцисс.

При круглосуточной, без ограничения, подаче энергоносителя к ТПС применять аккумуляторы горячей воды - нет необходимости. В этих условиях мощность ВПУ определяется по значению теплового потока в часы максимального водоразбора. В остальное время суток тепловая мощность ВПУ нуждается в регулировании в соответствии с переменной потребностью поселка в горячей воде.

Таким образом, в безаккумуляторных системах горячего водоснабжения примерно 90% времени суток водонагревательная установка используется не на полную мощность, что неблагоприятно влияет на технико-экономические показатели таких систем и источника теплоснабжения.

Если, все же, руководствуясь экономическими соображениями, в этих системах·установить аккумуляторы горячей воды, то водонагревательная установка может работать с постоянной среднесуточной нагрузкой.

Когда подача энергоносителя к ТПС производится периодически, а потребление горячей воды круглосуточное, как это имеет место в нашем случае, установка аккумуляторов горячей воды обязательна. Необходимая мощность ВПУ при таких условиях вычисляется по формуле:

, (15)

где: Q_впу - тепловая мощность ВПУ, Вт;

Z - заданное число часов подачи энергоносителя к ВПУ в сутки.

Графически Q_впу определяется угловым коэффициентом прямой проходящей через точку начала координат интегрального графика потребления теплоты и точку, лежащую на ординате Ф = Ф₂₄ и имеющую абсциссу равную Z. Для наглядности будем называть эту прямую линией мощности, обозначив ее через W.

Построив интегральный график теплопотребления Ф и линию мощности W приступаем к построению интегрального графика выработки теплоты Ω.

График Ω начинаем строить из точки лежащей на оси абсцисс и имеющий координату времени начала подачи энергоносителя в ТПС. Так, например если по заданию время подачи энергоносителя указано в часах 3-6; 12-16; 20-23, то координата точки начала построения графика выработки теплоты на оси абсцисс будет 3 час.

График выработки теплоты Ω, выходящий из точки на оси абсцисс в часы подачи энергоносителя, идет параллельно линии мощности W, а в часы отсутствия подачи энергоносителя - параллельно оси абсцисс. Конечная точка графика расположится на ординате Ф = Ф₂₄, а ее абсцисса определится временем конца последнего часа подачи энергоносителя в ТПС (в нашем случае 23 час)

В большинстве случаев графики Ф и Ω,·построенные по изложенной выше методике, пересекаются в одной или нескольких точках. Для определения запаса теплоты, который должен быть аккумулирован на ТПС необходимо график Ω переместить параллельно самому себе по вертикали вверх настолько, чтобы у графиков Ф и Ω,·оказалась только одна общая точка (на рис. 7 – точка б).

Ломаная линия Ω', повторяющая конфигурацию графика Ω с достроенными на своих концах горизонтальными участками (которые возникают только тогда, когда время начала и конца подачи энергоносителя не совпадает со временем начала и конца суток), есть интегральный график теплопотребления ЦСГВ, с учетом необходимого запаса теплоты, которая должна быть аккумулирована на ТПС.

Таким образом, разность ординат графиков Ω' и Ф есть количество теплоты Ф_а находящейся в данный момент времени в аккумуляторной установке.

(16)

Максимальным значением этой разницы и определится расчетное значение запаса теплоты в баках аккумуляторах .

Результаты проведенных расчетов сводятся в таблицу 7, данные которой являются исходными режимными параметрами для выбора и поверочного расчета основного оборудования теплоподготовительной станции.