2.2.8. Потери напора в кольцах сети

Если расходы воды по участкам сети найдены верно, то алгебраическая сумма потерь напора в любом кольце сети должна равняться нулю в соответствии со вторым законом Кирхгофа. Однако, если использовать известные методики ручного расчета сетей [7] или созданные на их основе итерационные программы для ЭВМ, возникает так называемая невязка сети, полностью устранить которую итерационными способами невозможно, а можно лишь свести к некоторому приемлемому значению, причем, возможны случаи, когда сведение этой невязки к минимуму в одном кольце вызывает ее рост в другом.

Рассчитывая сеть, следует представлять, что в действительности невязки в сети нет, и расходы на участках устанавливаются единственным образом, удовлетворяющим одновременно первому и второму законам Кирхгофа, а так называемая увязка сети является результатом невозможности решить без использования ЭВМ системы с большим числом уравнений. Поэтому студенты, использующие для расчета ЭВМ, сразу получают окончательные значения расходов на участках. Подтверждением достоверности найденных расходов является равенство нулю потерь напора в кольцах (алгебраическая сумма чисел 9-го столбца табл. 7). В этом случае п.п. 2.2.9-2.2.10 не выполняют и переходят к построению пьезометрического графика сети п. 2.2.11.

2.2.9.Внутренняя увязка сети (производится при ручном расчете сети)

Складывают алгебраически подсчитанные значения потерь напора (графа 9 табл. 7) на участках каждого независимого кольца и находят невязку сети. Если эта невязка превышает 0,5 м, то проводят увязку данного (и одновременно соседнего) кольца. Для этого вычисляют величину поправочного расхода по формуле:

где h - невязка по кольцу в м вод.ст.(алгебраическая сумма чисел 9-го столбца табл.7),

SV - сумма произведений сопротивлений, входящих в кольцо участков сети, на величину расходов в них (сумма чисел 8-го столбца табл. 7).

Поправочный расход берут со знаком противоположным знаку невязки, т. е., если преобладают потери напора, вызванные потоками, протекающими против движения часовой стрелки, поправочный поток, призванный скорректировать потери, должен протекать по часовой стрелке.

2.2.10.Уточнение расходов. Окончательная увязка сети. Поправочный расход, рассчитанный выше для каждого кольца, заносят в графу 3 табл. 5 со знаком <плюс>, если его направление совпадает с направлением потока в данном участке, и со знаком <минус>, если направления основного потока и увязывающего противоположны. Следует учитывать, что в смежных участках соседних колец протекают два поправочных потока.

Поправочный расход алгебраически прибавляют к расходу на данном участке (графа 6 табл. 3). Скорректированные расходы заносят в графу 4 таблицы 8, уточняют величины <SV> (графа 5 табл.8) и потери напора h=(SV)*V –(графа 6 табл. 8).

Таблица8

№ кольца	№ участка	V л/с	V л/с	SV	h=(SV)*V
1	2	3	4	5	6
I	I-II
	II-III
	III-IV
	IV-V
	V-VI
	VI-XII
	XII-XIII
	XIII-I
				 SV	 h
II	VI-VII
	VII-VIII
	VIII-IX
	IX-X
	X-XI
	XI-I
	I-XIII
	XIII-XII
	XII-VI
				 SV	 h

После уточнения потерь напора на участках сети находят сумму потерь в кольце и, если она вновь превышает 0,5 м, проводят второе исправление. Окончательные значения расходов наносят на схему сети и производят, если необходимо, уточнение диаметров труб по участкам и новый расчет сети с учетом изменившихся сопротивлений участков. Если после уточнения расходов, решено не менять диаметры труб, дается необходимое обоснование этому решению.

2.2.11.Построение пьезометрического графика сети.

Для предварительного определения требуемого напора сетевых насосов надо знать свободные напоры в наиболее удаленных и высоких точках сети.

При этом следует учитывать основные требования к режиму давлений в водяных тепловых сетях, которые сводятся к следующему:

1.Давление в водонагревательном оборудовании котельной, тепловых сетях и в абонентских вводах не должно превышать 1,6 –2,5 МПа (160-250 м вод.ст).

2. Избыточное давление во всех элементах отопительной системы во избежание подсосов воздуха в систему должно быть не менее 50 кПа (5 м водяного столба).

3. Давление в нагревательных приборах не должно превышать 0,6 МПа (60 м водяного столба).

4. Для надежной работы элеваторов располагаемый напор на вводе абонента должен быть не менее 150 кПа (15 м водяного столба).

Разработку пьезометрического графика тепловой сети начинают с гидростатического режима, когда циркуляция воды в системе отсутствует. Для обеспечения второго требования пьезометрический напор в верхних точках отопительных батарей, расположенных на последнем этаже самого высокого и наиболее высоко расположенного здания, должен быть не менее 5 м водяного столба. При этом полный статический напор в этом здании H_ст (рис.6, здание № 25) составит сумму геодезической отметки данного здания H₀ (относительно нулевого уровня, за который принимается уровень установки сетевых насосов), высоты здания Н_З и необходимого пьезометрического напора - 5 м.

Так, для показанной на рис.1 тепловой сети, определяющий статический напор создает здание № 25 высотой 30 м с геодезической отметкой 6 м

H₂ = 30 + 6 + 5 = 41 м вод.ст.

Под таким статическим напором окажутся все элементы тепловой сети, а также cетевые подогреватели и водогрейные котлы, расположенные на нулевой отметке котельной. Здания, геодезическая отметка которых ниже нуля, окажутся под дополнительным давлением. При этом необходимо, чтобы статический напор на нижних этажах наиболее низко расположенных зданий не превысил 60 м водяного столба (по условию прочности чугунных отопительных радиаторов).

Гидродинамический напор в подающем трубопроводе создается сетевым насосом и расходуется на преодоление сопротивления водогрейной установки (водогрейный котел или сетевые подогреватели) H₁ (рис. 6), на создание требуемого статического напора у наиболее удаленного абонента H₂ и на преодоление потерь напора в подающем трубопроводе от котельной до данного абонента H₃.

H = H₁ + H₂ + H₃ м вод. ст. (6)

Поэтому выбирают наиболее удаленную от котельной точку встречи потоков (так называемую диктующую точку), в которой величину гидродинамического напора у подключенных к этой точке абонентов принимают равной требуемому статическому напору H₂ для наиболее высокого здания, подключенного к этой точке. Статический напор у данного абонента находят по формуле (5).

Для построения пьезометрического графика подающей тепловой сети находят пьезометрические отметки в остальных точках сети, двигаясь от диктующей точки против движения воды и прибавляя каждый раз к пьезометрической отметке узла потери напора на участке между этим узлом и предыдущим. Построенный таким образом график позволяет найти пьезометрические напоры (и соответствующие давления) на вводах каждого абонента. При этом, если у отдельных абонентов гидродинамический напор превысит необходимый статический, необходимо прикрыть задвижку на подающем ответвлении (при наладке сети), c другой стороны, если этот напор оказался меньше требуемого статического, необходимо установить подкачивающий насос в самом здании. Замыкает пьезометрический график подающей сети участок от коллектора подающей магистрали до нагнетательной стороны сетевого насоса. На этом участке расположено водонагревательное оборудование потери напора в нем принимаются 20-25 м вод. ст. Построение пьезометрического графика обратной линии сети начинают от диктующей точки. Поскольку для нормальной работы элеватора располагаемый напор на вводе абонента (разность напоров в подающем и обратном трубопроводах) должен быть не менее 15 м [3], то на графике откладывают от диктующей точки вниз напор Н₄= 15 м и получают начальную точку обратной линии теплосети. Очевидно, что максимальный расход воды в обратной линии будет в ночное время суток, когда отсутствует отбор воды на горячее водоснабжение. В это время расход воды в обратной линии будет равен расходу воды в подающем трубопроводе, а поскольку диаметры участков прямого и обратного трубопровода приняты одинаковыми, одинаковыми будут и сопротивления на соответствующих участках прямой и обратной линий. Поэтому отрезки пьезометрического графика обратной линии будут располагаться симметрично по отношению к соответствующим участкам графика подающей сети (рис.6)