Как построить температурный график тепловой сети в excel
В материале, подготовленном экспертами Consultant.zhane, произведена оценка некоторых правовых вопросов применения температурных графиков в отношениях ресурсоснабжения.
В материале, подготовленном экспертами Consultant.zhane, произведена оценка некоторых правовых вопросов применения температурных графиков в отношениях ресурсоснабжения.
1. Виды температурных графиков
Параметры качества теплоснабжения являются существенным условием договора ресурсоснабжения, заключаемого между РСО и ИКУ (пп. «в» п. 17 Правил, обязательных при заключении договоров снабжения коммунальными ресурсами, утв. постановлением Правительства РФ от 14.02.2012 № 124 (далее – Правила № 124 ), абз. 3 п. 21 Правил организации теплоснабжения в Российской Федерации, утв. постановлением Правительства РФ от 08.08.2021 № 808 (далее – Правила № 808 )).
Параметры качества теплоснабжения включают в себя температуру в подающем трубопроводе, которая определяется по температурному графику регулирования отпуска тепла с источника тепловой энергии, предусмотренному схемой теплоснабжения (п. 24 Правил № 808).
При этом значение температуры теплоносителя, которое должно быть согласовано в договоре, определяется в точке поставки (п. 24, абз. 2 п. 124(2) Правил № 808).
Точка поставки определяется на границе теплопотребляющей установки или тепловой сети потребителя и внешней тепловой сети (абз. 11 п. 2 Правил № 808). В отношении ИКУ точка поставки определяется на границе между внутридомовыми сетями и сетями, к которым подключен МКД.
Из вышеизложенного следует, что в отношениях ресурсоснабжения (между РСО и ИКУ) могут фигурировать два вида температурных графиков :
- температурный график на источнике тепловой энергии;
- температурный график в точках поставки абонента.
Температурный график на источнике тепловой энергии устанавливается схемой теплоснабжения.
Температурный график в точках поставки согласуется в качестве существенного условия договора теплоснабжения и определяет обязательные для соблюдения РСО значения температуры теплоносителя в привязке к температуре наружного воздуха. При этом температурный график в точках поставки согласуется сторонами с учетом температурного графика на источнике тепловой энергии.
2. Оценка обязательности температурных графиков для РСО
Исходя из п. 20 ст. 2 Федерального закона от 27.07.2010 г. № 190-ФЗ «О теплоснабжении», схема теплоснабжения не носит нормативного характера .
С учетом п. 24 Правил 808 применительно к отношениям сторон по договору теплоснабжения схема теплоснабжения имеет обязательную силу только в части температурного графика отпуска тепла с источника тепловой энергии.
Вместе с тем, законодательство не содержит положений, в силу которых данные температурного графика отпуска энергии на источнике тепла были бы отнесены к целевым ориентирам качества тепла в точках ее поставки .
В соответствии с п. 1 ст. 422, п. 3 ст. 539 ГК РФ договор энергоснабжения должен соответствовать обязательным для сторон правилам (императивным нормам).
Поскольку положения схемы теплоснабжения в части температурных графиков в точках поставки тепла не имеют нормативного характера, они не обязательны для исполнения РСО .
Исключение составляют случаи, когда обязательность применения температурного графика на источнике тепла будет прямо предусмотрена в договоре ресурсоснабжения.
Таким образом, несоответствие температуры в точках поставки температурному графику на источнике тепловой энергии, утвержденному схемой теплоснабжения, само по себе не свидетельствует о поставке РСО тепловой энергии ненадлежащего качества.
Данный вывод вытекает также и из судебной практики (см., например, судебные акты по делам № А31-8913/2017, № А65-2807/2013, а также постановление Арбитражного суда Западно-Сибирского округа от 26.06.2020 г. № Ф04-1864/2020 по делу № А03-3044/2019).
3. Нарушение температурного графика и качество коммунальных услуг
В законодательстве отсутствуют нормы, устанавливающие конкретные значения температурного графика в точке поставки.
Однако в отношении договора ресурсоснабжения (заключаемого между РСО и ИКУ) законодательством установлены следующие требования.
Согласно п. 20 Правил № 124 при установлении в договоре ресурсоснабжения показателей качества коммунального ресурса учитывается, что его объем и качество должны позволять ИКУ обеспечить надлежащее содержание общего имущества в МКД, а также предоставление коммунальной услуги потребителям в соответствии с требованиями, предусмотренными Правилами предоставления коммунальных услуг.
Таким образом, нормативным критерием оценки качества поставляемого теплоносителя является возможность ИКУ обеспечить предоставление коммунальных услуг потребителям в соответствии с требованиями приложения № 1 к Правилам предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов, утвержденных постановлением Правительства РФ от 06.05.2011 № 354.
При этом качество коммунальной услуги отопления определяется температурой воздуха в помещении, а качество коммунальной услуги горячего водоснабжения – температурой горячей воды в точке водоразбора.
С учетом п. 20 Правил № 124 можно констатировать, что соблюдение РСО нормативной температуры воздуха в помещении и нормативной температуры горячей воды в точке водоразбора является доказательством поставки РСО тепловой энергии надлежащего качества.
Соответственно, если между РСО и ИКУ не согласован температурный график в точках поставки , то о поставке некачественной тепловой энергии может свидетельствовать только нарушение нормативной температуры в помещениях (для отопления) или нарушение нормативной температуры горячей воды в точке водоразбора (для горячего водоснабжения).
Само по себе нарушение РСО температурного графика на источнике тепловой энергии в данном случае правового значения не имеет.
Компьютеры уже давно и успешно работают не только на столах офисных работников, но и в системах управления производственными и технологическими процессами. Автоматика успешно управляет параметрами систем теплоснабжения зданий, обеспечивая внутри них.
. заданную необходимую температуру воздуха (иногда для экономии меняющуюся в течение суток).
Но автоматику необходимо грамотно настроить, дать ей исходные данные и алгоритмы для работы! В этой статье рассматривается оптимальный температурный график отопления – зависимость температуры теплоносителя водяной системы отопления при различных температурах наружного воздуха.
Эта тема уже рассматривалась в статье о водяном отоплении. Здесь мы не будем рассчитывать теплопотери объекта, а рассмотрим ситуацию, когда эти теплопотери известны из предшествующих расчетов или из данных фактической эксплуатации действующего объекта. Если объект действующий, то лучше взять значение теплопотерь при расчетной температуре наружного воздуха из статистических фактических данных предыдущих лет эксплуатации.
В упомянутой выше статье для построения зависимостей температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха решается численным методом система нелинейных уравнений. В этой статье будут представлены «прямые» формулы для вычисления температур воды на «подаче» и на «обратке», представляющие собой аналитическое решение задачи.
Предложенный далее расчет в Excel можно выполнить также в программе OOo Calc из пакета Open Office.
О цветах ячеек листа Excel, которые применены для форматирования в статьях, можно прочесть на странице « О блоге ».
Расчет в Excel температурного графика отопления.
Итак, при настройке работы котла и/или теплового узла от температуры наружного воздуха системе автоматики необходимо задать температурный график.
Возможно, правильнее датчик температуры воздуха разместить внутри здания и настроить работу системы управления температурой теплоносителя от температуры внутреннего воздуха. Но часто бывает сложно выбрать место установки датчика внутри из-за разных температур в различных помещениях объекта или из-за значительной удаленности этого места от теплового узла.
Рассмотрим пример. Допустим, у нас имеется объект – здание или группа зданий, получающие тепловую энергию от одного общего закрытого источника теплоснабжения – котельной и/или теплового узла. Закрытый источник – это источник, из которого запрещен отбор горячей воды на водоснабжение. В нашем примере будем считать, что кроме прямого отбора горячей воды отсутствует и отбор тепла на нагрев воды для горячего водоснабжения.
Для сравнения и проверки правильности расчетов возьмем исходные данные из вышеупомянутой статьи «Расчет водяного отопления за 5 минут!» и составим в Excel небольшую программу расчета температурного графика отопления.
Исходные данные:
1. Расчетные (или фактические) теплопотери объекта (здания) Qр в Гкал/час при расчетной температуре наружного воздуха tнр записываем
в ячейку D3: 0,004790
2. Расчетную температуру воздуха внутри объекта (здания) tвр в °C вводим
в ячейку D4: 20
3. Расчетную температуру наружного воздуха t нр в °C заносим
в ячейку D5: -37
4. Расчетную температуру воды на «подаче» tпр в °C вписываем
в ячейку D6: 90
5. Расчетную температуру воды на «обратке» tор в °C вводим
в ячейку D7: 70
6. Показатель нелинейности теплоотдачи примененных приборов отопления n записываем
в ячейку D8: 0,30
7. Текущую (интересующую нас) температуру наружного воздуха tн в °C заносим
в ячейку D9: -10
Значения в ячейках D3 – D8 для конкретного объекта записываются один раз и далее не меняются. Значение в ячейке D8 можно (и нужно) изменять, определяя параметры теплоносителя для различной погоды.
Результаты расчетов:
8. Расчетный расход воды в системе Gр в т/час вычисляем
в ячейке D11: =D3*1000/(D6-D7) =0,239
Gр = Qр *1000/( tпр — tор )
9. Относительный тепловой поток q определяем
в ячейке D12: =(D4-D9)/(D4-D5) =0,53
q =( tвр — tн )/( tвр — tнр )
10. Температуру воды на «подаче» tп в °C рассчитываем
в ячейке D13: =D4+0,5*(D6-D7)*D12+0,5*(D6+D7-2*D4)*D12^(1/(1+D8)) =61,9
tп = tвр +0,5*( tпр – tор )* q +0,5*( tпр + tор -2* tвр )* q (1/(1+ n ))
11. Температуру воды на "обратке " tо в °C вычисляем
в ячейке D14: =D4-0,5*(D6-D7)*D12+0,5*(D6+D7-2*D4)*D12^(1/(1+D8)) =51,4
tо = tвр -0,5*( tпр – tор )* q +0,5*( tпр + tор -2* tвр )* q (1/(1+ n ))
Расчет в Excel температуры воды на «подаче» tп и на «обратке» tо для выбранной температуры наружного воздуха tн выполнен.
Сделаем аналогичный расчет для нескольких различных наружных температур и построим температурный график отопления. (О том, как строить графики в Excel можно прочитать здесь.)
Произведем сверку полученных значений температурного графика отопления с результатами, полученными в статье «Расчет водяного отопления за 5 минут!» — значения совпадают!
Итоги.
Практическая ценность представленного расчета температурного графика отопления заключается в том, что он учитывает тип установленных приборов и направление движения теплоносителя в этих приборах. Коэффициент нелинейности теплоотдачи n , оказывающий заметное влияние на температурный график отопления у разных приборов различный:
у чугунных радиаторов n =0,15…0,30 (зависит от способа подключения);
у конвекторов n =0,30…0,35 (зависит от марки прибора).
Для любых приборов отопления коэффициент нелинейности теплоотдачи n можно найти в технической документации заводов-изготовителей.
По величине относительного теплового потока q можно понять, что, например, при температуре наружного воздуха tн =-8 °С в нашем примере котел или система должны работать на 50% номинальной мощности для поддержания в помещении температуры внутреннего воздуха tвр =+20 °С.
Используя температурный график отопления, можно быстро выполнить экспресс-аудит системы и понять есть недогрев «подачи» или перегрев «обратки», а так же оценить величину расхода теплоносителя.
Конечно, теплопотери здания зависят от переменных в течение суток и месяцев силы ветра, влажности воздуха, инсоляции, однако главнейшим влияющим фактором все-таки на 90…95% является температура наружного воздуха.
Прошу уважающих труд автора скачивать файл после подписки на анонсы статей!
Ссылка на скачивание файла: temperaturnyy-grafik-otopleniya (xls 26,0KB).
Кто виноват, и что делать, если в здании холодно? Виновными в ситуации могут быть: проектировщики ограждающих конструкций здания, строители, разработчики и монтажники систем вентиляции и отопления, теплоснабжающая организация. Поняв, кто виноват, можно принять решение.
. – что делать. Прочитав статью до конца, вы сможете разобраться в этом вопросе максимум за час. Если не сможете – обращайтесь, поможем.
В установившемся режиме, когда в течение достаточно длительного промежутка времени остаются неизменными температура наружного воздуха, температура воздуха в здании, расход теплоносителя в системе отопления и его температуры на подаче и обратке, мощность системы отопления является величиной постоянной. Макросистема, состоящая из окружающей среды, здания и водяной системы отопления, находится в равновесном состоянии, ничего не изменяется. Вся поступающая тепловая энергия рассеивается в окружающее пространство через ограждающие конструкции (стены, пол, потолок, окна, двери), при этом внутри помещений температура воздуха стабильно сохраняется неизменной.
Опираясь на вышесказанное, можно достаточно просто создать укрупненный алгоритм анализа работы системы отопления любого здания при различных температурных условиях, используя замеры параметров, которые нужно сделать всего 1 раз, затратив на это не более 15 минут!
Для обеспечения приемлемой точности результатов расчетов из-за инерционности элементов выше обозначенной макросистемы желательно чтобы установившийся режим существовал не менее 10…15 часов для малогабаритных плохо утепленных строений и не менее 3…4 суток для больших хорошо утепленных корпусов.
Экспресс-анализ системы водяного отопления в Excel.
Запустим программу MS Excel и рассмотрим пример анализа отопления реального здания.
Исходные данные:
1. Первую группу значений исходных данных для выполнения расчета и анализа следует взять из проекта. Если проекта «под рукой» нет, то можно воспользоваться рекомендациями, приведенными ниже.
2. Вторую группу значений исходных данных необходимо получить, сняв показания уличного и внутреннего термометров, а также данные приборов учета ПОСЛЕ теплового узла. Нам нужны расход и температуры теплоносителя на входе в приборы отопления здания и на выходе из батарей.
Тестирование:
3. Тестирование здания и системы отопления выполняются автоматически после ввода исходных данных.
На этом этапе мы узнаем, сколько тепла потребляет здание с температурой внутри +16˚C в текущий момент при температуре наружного воздуха -20˚C.
Определим, какими будут тепловые потери здания при -37˚C на улице.
Рассчитаем максимальную мощность системы отопления, которая может быть достигнута при расчетном расходе теплоносителя и температуре на подаче +90˚C.
Вычислим величину этого расчетного расхода воды в системе. Обращаю ваше внимание, что расход воды в системе, по-хорошему, должен быть больше, чем реальный в момент снятия показаний.
Определим эффективность работы системы отопления.
Полученное значение эффективности 91,7% говорит о том, что суммарная мощность приборов отопления здания на 8,3% меньше необходимой. Возможно, теплотехники все сделали правильно, а строители не обеспечили необходимую теплозащиту здания, а возможно — это просчет теплотехников… Так или иначе, но отклонение показателя эффективности на ±5…10% можно считать не критическим и в большинстве случаев исправимым за счет настройки теплового узла без значительных материальных затрат.
Моделирование:
4. Используя результаты тестирования можно смоделировать любую ситуацию. Давайте посмотрим, что будет при лютом холоде -37˚C и работе системы отопления на максимальных режимах. Задаем температуру наружного воздуха, температуру воды на подаче и расход (смотри скриншот выше).
5. Результаты моделирования работы системы отопления вычисляются программой без участия пользователя.
В результатах мы видим – воздух в здании нагреется лишь до +14,1˚C, система отопления не обеспечивает необходимые +16˚C.
Еще хуже будет ситуация, если мы вместо расчетного расхода теплоносителя введем в программу фактический на момент снятия показаний расход воды.
Температура в здании будет еще меньше на 1˚C — +13,1˚C.
Заключение.
Тестирование можно выполнить несколько раз при различных температурах наружного воздуха и усреднить результаты для получения большей верности.
Не стоит ждать от программы абсолютной точности до десятых долей градуса и даже – до градуса, потому что с такой же точностью необходимы значения и всех исходных данных, а так же продолжительная устойчивая погода, предшествующая снятию показаний приборов. Тем не менее, достаточная практическая точность рассмотренным методом обеспечивается.
Используя результаты моделирования, можно построить рабочий температурный график отопления для конкретного здания при сложившихся условиях эксплуатации и сравнить его с графиком теплоснабжающей организации.
Выполнив с помощью представленной программы анализ системы отопления, вы поймете, что нужно делать – утеплять стены и потолок (это никогда не вредно, но дорого), или добавлять (снимать) приборы отопления, или следует потребовать от энергетиков более жесткого соблюдения температурного графика подачи теплоносителя.
Программа помогает быстро, просто и точно определить из-за чего возникли проблемы с отоплением и «поставить пациенту правильный диагноз».
Желающих приобрести программу или заказать анализ системы отопления прошу обратиться через страницу обратной связи.
Ниже представлен скриншот варианта реализации программы в виде exe-файла.
Сегодняшняя тема – система водяного отопления и основополагающие принципы ее расчета. Тема фундаментальная. Ознакомившись с материалом, вы получите ключ к пониманию как выполнять расчет водяного отопления любого объекта! Прочитайте очень внимательно.
. всю статью! Я попытался разложить весь материал на элементарные для простоты восприятия «ступени». Делая шаг за шагом по «ступеням» этой своеобразной «лестницы познания», вы сможете легко достичь «вершины»!
Информация, изложенная в этой статье, не является «открытием Америки». Если вам доступно рассказали об этом когда-то преподаватели, или вы прочитали по этой тематике хорошую книгу – и все поняли, то вам, несомненно, повезло. Так случилось, что мне пришлось доходить до понимания этих, в общем-то, элементарных моментов теплотехники через значительное количество книг с иногда противоречивой и запутанной информацией. В большей степени знания пришли через практические опыты на проектируемых и действующих системах отопления завода металлоконструкций, мебельной фабрики, встроенного магазина, двух больших торговых комплексов и десятка более мелких объектов.
Укрупненный расчет в Excel системы водяного отопления.
Рассмотрим принцип действия и расчет водяного отопления на достаточно абстрактном и простом примере. Идеализированные примеры позволяют, не отвлекаясь на рутинные громоздкие, но, по сути, элементарные вычисления, сосредоточить все внимание на главных принципиально важных вещах.
Есть в русском языке заимствованное из английского языка слово «бокс», которое очень хорошо подходит в нашем случае для названия широкого круга объектов. Итак, будем отапливать бокс!
Условия задачи:
Герметичный бокс (коробка, ящик, вагончик, гараж, помещение, здание, корпус, …) в виде параллелепипеда длиной l , шириной b и высотой h заполнен воздухом, температура которого tвр /внутренняя расчетная температура/. Стенки бокса имеют толщину δ и все сделаны из одного материала, имеющего коэффициент теплопроводности λ .
Со всех шести сторон бокс окружает воздушная среда с температурой tн /наружная температура/.
Слово «среда» в данном случае имеет следующий смысл: масса воздуха в боксе и размеры бокса настолько малы по сравнению с массой и размерами окружающей воздушной среды, что любые изменения внутренней температуры воздуха tв никак не могут повлиять на изменение температуры воздуха снаружи tн .
Внутрь бокса заведены две трубы, к которым подключен установленный внутри прибор отопления (радиатор, конвектор, регистр). По одной из труб в прибор отопления подается от котла — источника теплоснабжения — горячая вода с температурой tп /температура подачи/. По второй трубе вода, отдавшая часть тепла и остывшая до температуры tо /температура обратки/, возвращается в котел. Расход воды при этом постоянен и равен Gр /расчетный расход теплоносителя/ .
Рассматривать источник теплоснабжения и подводящие теплотрассы мы в этой задаче не будем, а примем, что на входе в бокс всегда тепловой энергии в избытке и мы можем брать ровно столько, сколько необходимо, например, при помощи автоматизированного узла подачи и учета тепловой энергии.
Дополнительно известны коэффициенты теплообмена на внутренних и наружных поверхностях ограждений α1 и α2 .
Задан и показатель нелинейности теплоотдачи приборов системы отопления n .
Схема задачи изображена на рисунке, расположенном ниже этого текста. Передняя стенка бокса условно не показана. Габаритные размеры бокса отличаются от расчетных на величину толщины стенок δ . То есть, расчетные плоскости находятся посередине толщины ограждений!
Требуется:
1. Найти расчетные теплопотери бокса и соответствующую им расчетную мощность системы водяного отопления Nр .
2. При заданных расчетных температурах теплоносителя tпр и tор определить его расчетный расход через систему Gр .
3. Рассчитать теплопотери бокса и соответствующую им мощность водяной системы отопления N для температур наружного воздуха tн , отличных от расчетной температуры tнр .
4. Рассчитать температуры теплоносителя – воды – на подаче tп и в обратке tо , которые обеспечат поддержание внутри бокса неизменной расчетной температуры воздуха tвр , при неизменном расчетном расходе Gр для различных температур наружного воздуха tн .
Расчет будем выполнять в программе MS Excel или в программе OOo Calc.
С общими правилами форматирования — использования различных цветов для заливки ячеек и окраски шрифтов — таблиц MS Excel и OOo Calc , которые применяются мной во всех файлах с программами, можно ознакомиться на странице «О блоге».
Исходные данные:
1. Длину бокса l (м) заносим
в ячейку D3: 10,000
2. Ширину бокса b (м) записываем
в ячейку D4: 5,000
3. Высоту бокса h (м) вводим
в ячейку D5: 3,000
4. Толщину стенок бокса δ (м) вписываем
в ячейку D6: 0,250
При разности температур воздуха внутри бокса и снаружи начинается теплообмен, который включает в себя три этапа: передачу тепла от внутреннего воздуха внутренней стенке ограждения (характеризуется коэффициентом α1 ), передачу тепла через материал стенки (характеризуется коэффициентом λ ) и передачу тепла наружному воздуху от внешней стенки ограждения (характеризуется коэффициентом α2 ).
5. Коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения α1 (Вт/(м2*˚С)) заносим
в ячейку D7: 8,700
6. Коэффициент теплопроводности материала ограждения (древесина – сосна) λ (Вт/(м*˚С)) заносим
в ячейку D8: 0,140
7. Коэффициент теплообмена на внешней поверхности ограждения α2 (Вт/(м2*˚С)) заносим
в ячейку D9: 23,000
Термин «расчетная» температура внутреннего или наружного воздуха не означает, что их нужно рассчитывать. Он означает, что эти температуры задаются для расчетов, являются исходными данными для последующих расчетов!
8. Итак, мы хотим поддерживать внутри бокса неизменную температуру воздуха tвр (˚С). Записываем
в ячейку D10: 20,0
9. Расчетную температуру наружного воздуха (в данном примере — для г. Омска) tнр (˚С) вписываем
в ячейку D11: -37,0
Зная характеристики теплоисточника, записываем расчетные параметры теплоносителя, которые должны быть выданы при расчетной температуре наружного воздуха!
10. Расчетную температуру воды на подаче tпр (˚С) вводим
в ячейку D12: 90,0
11. Расчетную температуру воды на обратке tор (˚С) вводим
в ячейку D13: 70,0
Различные приборы, применяемые для систем отопления, – батареи, радиаторы, регистры, конвекторы – имеют различную теплоотдачу при разных схемах подключения и разных температурных режимах. Коэффициент n характеризует нелинейность теплоотдачи каждого конкретного типа прибора и определяется заводом-изготовителем. Чем больше коэффициент n , тем быстрее уменьшается теплоотдача прибора при низкотемпературных режимах и быстрее увеличивается при высокотемпературных режимах отопления!
12. Показатель нелинейности теплоотдачи приборов системы отопления (усредненное значение в нашем примере) n записываем
в ячейку D14: 1,30
Результаты расчетов:
13. Общую площадь стенок ограждения A (м2) вычисляем
в ячейке D16: =2*(D3*D4+D3*D5+D4*D5) =190,000
A =2*( l * b + l * h + b * h )
14. Коэффициент теплопередачи стенки ограждения k (Вт/(м2*˚С)) рассчитываем
в ячейке D17: =1/(1/D7+D6/D8+1/D9) =0,514
k =1/(1/ α1 + δ / λ +1/ α2 )
15. Расчетные теплопотери бокса Nр (КВт и ГКал/час) определяем
в ячейке D18: =D16*D17*(D10-D11)/1000 =5,571
и в ячейке D19: =D18*0,85985/1000 =0,004790
Nр = A * k *( tвр - t нр )
Для равновесия системы количество тепла, потерянного в окружающую среду должно быть равно количеству тепла, поступившему от источника теплоснабжения! Поэтому расчетная мощность системы отопления и расчетные потери тепла – это одна и та же величина!
16. Расчетный температурный напор θр (˚С) считаем
в ячейке D20: =(D12-D13)/LN ((D12-D10)/(D13-D10)) =59,4
θр =( tпр – tор )/ln(( tпр – tвр )/( tор – tвр ))
17. Расчетный расход воды через систему Gр (т/час) вычисляем
в ячейке D21: = D19/(D12-D13)*1000 =0,239
Gр = Nр /( tпр – tор )
Далее выполним моделирование работы системы отопления при различных температурах наружного воздуха.
18. Температуру наружного воздуха tн (˚С) заносим
в ячейку I15: -40,0
19. Теплопотери бокса и мощность системы отопления N (КВт и ГКал/час) при температуре наружного воздуха tн =-40˚С считаем
в ячейке I16: =$D$16*$D$17*($D$10-I15)/1000 =5,864
и в ячейке I17: =I16*0,85985/1000 =0,00504
N = A * k *( tвр — tн )
20. Температурный напор θ (˚С) считаем для температуры наружного воздуха tн =-40˚С
в ячейке I18: =$D$20*(I16/$D$18)^(1/$D$14) =61,8
θ = θр *( N / Nр )^(1/ n )
и просто пока записываем формулу
в ячейку I19: =(I20-I21)/LN ((I20-$D$10)/(I21-$D$10))
θ =( tп – tо )/ln(( tп – tвр )/( tо – tвр ))
В этом уравнении две неизвестные.
Первая — температура воды на подаче tп , которая при температуре наружного воздуха tн =-40˚С обеспечит при расчетном расходе Gр =0,239т/час расчетную температуру воздуха внутри бокса tвр =+20˚С.
Вторая - температура воды на обратке tо , которая в результате работы системы водяного отопления установится.
Чтобы найти эти две неизвестные, необходимо составить и решить систему из двух уравнений! Одно уравнение есть, составляем второе.
22. Температура воды на обратке tо (˚С), которая установится в результате остывания воды в системе отопления с расчетным расходом Gр =0,239т/час от пока неопределенной температуры воды на подаче tп . При этом расчетная температуру воздуха внутри бокса будет стабильно равной tвр =+20˚С при температуре наружного воздуха tн =-40˚С. Записываем формулу
в ячейку I21: =I20-1000*I17/$D$21
tо = tп — N / Gр
Это второе уравнение. В нем те же две неизвестные.
Итак, имеем систему из двух уравнений, одно из которых – нелинейное трансцендентное. Как решать такие уравнения я подробно рассказал в статье «Трансцендентные уравнения? «Подбор параметра» в Excel!». Но нам сейчас необходимо решить систему уравнений.
21. Делаем так:
— «становимся мышью» на ячейку I19 (активируем эту ячейку)
— вызываем: «Сервис» — «Подбор параметра…»
— пишем в окне «Подбор параметра»:
Установить в ячейке: I19
Значение: 61,8 (переписываем значение из ячейки I18)
Изменяя значение ячейки: I20
— жмем на кнопку ОК
— в появившемся окне «Результат подбора параметра» читаем:
Подбор параметра для ячейки I19.
Подбираемое значение: 61,8
Текущее значение: 61,8
— жмем ОК
Считываем результаты — температуру воды на подаче tп (˚С) и температуру воды на обратке tо (˚С) соответственно
в ячейке I20: =92,9
и в ячейке I21: =I20-1000*I17/$D$21 =71,9
Далее повторяем п.18 – п.22 для других температур наружного воздуха и на этом расчет в Excel завершаем.
Замечания и выводы:
Я постоянно напоминал по ходу статьи, что расход воды, определенный для расчетных температур не изменяется и при любых других температурах наружного воздуха! Изменение количества подаваемого тепла производится изменением температуры теплоносителя – воды – на подаче. Этот способ называется качественным регулированием теплоснабжения и является «правильным»! Однако, изменить количество подаваемого тепла можно и изменяя расход теплоносителя в системе. Этот способ называется количественным регулированием и является «не совсем правильным» или «совсем не правильным».
Если система отопления сложная, разветвленная, то, конечно, проще просчитать и отрегулировать гидравлику системы на один постоянный расход! При значительных изменениях расхода во время эксплуатации иногда вообще невозможно сбалансировать систему. Поэтому практику регулировки отопления закрыванием-открыванием задвижек считаю порочной и могу рекомендовать к использованию лишь в исключительных случаях! (Вы скажите — «У нас у многих вся страна – исключительный случай!», и я буду вынужден согласиться.)
Бокс из примера я умышленно со всех сторон оградил однотипным (деревянным) ограждением одной толщины для простоты расчета потерь тепла. В реальных жизненных примерах у объектов, как правило, ограждения имеют сложную геометрию, вырезы под окна, двери и сами сделаны из нескольких слоев различных материалов. К тому же часть ограждающих конструкций может примыкать к другим объектам или земле. Примеры расчета теплопотерь реального здания, помещения постараемся рассмотреть в ближайших статьях рубрики «Теплотехника».
Для получения информации о выходе новых статей и для скачивания рабочих файлов программ прошу Вас подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце статьи или в окне вверху страницы.
После ввода адреса своей электронной почты и нажатия на кнопку «Получать анонсы статей» не забудьте подтвердить подписку кликом по ссылке в письме , которое тут же придет к вам на указанную почту (иногда — в папку «Спам» зависит от ваших индивидуальных настроек почты)!
Я не упомянул в статье ни одного СНиПа или ГОСТа, регламентирующего расчеты в рассмотренной области, хотя они, конечно, есть. Специалисты – теплотехники их знают, для них они «настольные книги». Неспециалисты из жизненного опыта решат, какая расчетная температура наружного воздуха для их географического района и какой должна быть расчетная температура воздуха внутри интересующего их объекта, или найдут легко эти значения в Интернете (включая коэффициенты теплопроводности материалов ограждений)…
Прошу уважающих труд автора скачивать файл после подписки на анонсы статей!
Excel for HVAC
Данный раздел создан по просьбам участников Форума для сбора на сайте коллекции таблиц Excel на русском языке для расчётов по разным специальностям.
При присоединении файла, пожалуйста, указывайте следующую информацию:
Автор (Информация об авторе.)
Размер файла (максимальный размер присоединяемого файла 15 Мб)
Описание
Расчет температурного графика прямой и обратной сетевой воды, Расчет температурного графика со срезкой на ГВС
denis1976
Просмотр профиля
Altelega
Просмотр профиля
Здравствуй.. Чтото я запутался в температурах.
Т1 и Т2 график теплосети со срезкой Т1=65 для гвс? Т.е. отопление и ГВС, общее на выходе Т2? Или это с учетом сезонного перегрева отопления из-за срезки?
Т1отопл. и Т2отоп. это уже график теплосети без срезки на гвс, только для отопления?
Интересует график для циркуляции ГВС, т.е. на выходе Т4. Какая она должна быть в открытой системе? Как бы раздельно для отопления и гвс графики "обраток". Както нигде нету
denis1976
Просмотр профиля
Здравствуй.. Чтото я запутался в температурах.
Т1 и Т2 график теплосети со срезкой Т1=65 для гвс? Т.е. отопление и ГВС, общее на выходе Т2? Или это с учетом сезонного перегрева отопления из-за срезки?
Т1отопл. и Т2отоп. это уже график теплосети без срезки на гвс, только для отопления?
Интересует график для циркуляции ГВС, т.е. на выходе Т4. Какая она должна быть в открытой системе? Как бы раздельно для отопления и гвс графики "обраток". Както нигде нету
Да, Т1 и Т2 график теплосети со срезкой по Т1 = 65 С для ГВС. Т1 отопл. и Т2отопл. - это чистый отопительный график без учета ГВС, эти столбцы можно в принципе, и скрыть. Насчет графика для циркуляции ГВС ничего сказать не могу, не интересовался специально этой темой
Altelega
Просмотр профиля
Помоему не помешает чистый график Т3, т.е. без учета срезки гвс. У вас в графике Т3 со срезкой, наверное для элеваотров с постоянным коэфицинтом подмеса 2,2.
Встречаются узлы с циркуляционными насосами вместо элеватора, где реально без вреда отоплению "убрать" существующую срезку ГВС, т.е. увеличить коэффициент смешивания с 2,2 до 5 где-то. С элеватором такой фокус проблематично сделать, даже с регулируемым соплом.
На практике встрачался с таким вопросом, указывают что мол по графику температура выше должна быть. Начинаешь доказывать, что это график для элеваторного узла и в нем вынужденный сезонный перегрев. Зачем топить улицу? А по графику нужно топить. Хотя узел тот уже не элеваторный. Как-то неопределенно с этими графиками, вот и для ГВС нету графика
ЗЫ может заблуждаюсь в чем-то? нельзя так сети эксплуатировать, сильно менять коэффициенты? с другой сороны, зачем людям отапливать улицу за свой счет?
denis1976
Просмотр профиля
Помоему не помешает чистый график Т3, т.е. без учета срезки гвс. У вас в графике Т3 со срезкой, наверное для элеваотров с постоянным коэфицинтом подмеса 2,2.
Встречаются узлы с циркуляционными насосами вместо элеватора, где реально без вреда отоплению "убрать" существующую срезку ГВС, т.е. увеличить коэффициент смешивания с 2,2 до 5 где-то. С элеватором такой фокус проблематично сделать, даже с регулируемым соплом.
На практике встрачался с таким вопросом, указывают что мол по графику температура выше должна быть. Начинаешь доказывать, что это график для элеваторного узла и в нем вынужденный сезонный перегрев. Зачем топить улицу? А по графику нужно топить. Хотя узел тот уже не элеваторный. Как-то неопределенно с этими графиками, вот и для ГВС нету графика
ЗЫ может заблуждаюсь в чем-то? нельзя так сети эксплуатировать, сильно менять коэффициенты? с другой сороны, зачем людям отапливать улицу за свой счет?
Вы правы в том, что в температурном графике со срезкой на ГВС изначально предусмотрен вынужденный сезонный перегрев. Как раз от точки излома и до +8 С. Вообще то в этом диапазоне данных кроме качественного регулирования необходимо и количественное. Либо электронный элеватор с регулируемым соплом, либо насос с разными режимами работы. К сожалению, в немногих ИТП есть такое. Вот и топится, как вы говорите, улица. Так что на "полочке" графика однозначно количественно-качественное регулирование, и здесь я с вами согласен. Насчет графика ГВС интересная тема, надо будет заняться как нибудь.
denis1976
Читайте также: