Версия для печати

4. Сущность метода

4.1 Тепловой баланс подсистемы генерации тепла, включая управление

4.1.1 Учитываемые физические факторы

Метод расчета подсистемы теплогенерации позволяет учитывать тепловые потери и/или рекуперацию тепла, обусловленные следующими физическими факторами:

- тепловые потери с уходящими газами;

- тепловые потери через обшивку котла в окружающую среду на протяжении всего времени работы теплогенератора (при эксплуатации и в режиме готовности);

- тепловые потери по химическому и физическому недожогу;

- вспомогательная энергия.

Значимость этих воздействий для потребности в энергии зависит от следующих факторов:

- тип котла;

- местоположение котла;

- соотношение неполных нагрузок (режим эксплуатации);

- условия эксплуатации (температура, управление и т.д.);

- алгоритм управления (двухпозиционное, многоступенчатое, модулирующее, каскадное и т.д.).

4.1.2 Структура расчета (входные и выходные данные)

Метод расчета в настоящем стандарте должен основываться на следующих входных данных, определяемых в соответствующих стандартах и правилах:

- требуемое количество тепла для распределительной системы отопления QH,dis,in по [2];

- требуемое количество тепла для распределительной(ых) подсистемы (подсистем) для бытового горячего водоснабжения QW​,dis,inпо [3].

Производительность подсистемы теплогенерации может характеризоваться следующими дополнительными входными данными для учета:

- тип и показатели подсистемы теплогенерации;

- настройки теплогенератора;

- тип системы управления теплогенерации;

- местоположение теплогенератора;

- условия эксплуатации;

- потребность в тепле.

На основании этих данных в настоящем стандарте рассчитывают следующие выходные данные:

- потребность в теплоте сгорания топлива EH, gen, in (по расходу топлива);

- общие тепловые потери при теплогенерации (уходящий газ и обшивка теплообразователя) QH, gen, is;

- рекуперируемые тепловые потери при теплогенерации QH, gen, is, rbl;

- вспомогательная энергия при теплообразовании WH, gen, aux.

На рисунке 1 показаны входные и выходные данные для расчета подсистемы теплообразования.

 входные и выходные данные для расчета подсистемы теплообразования.

SUB - границы баланса подсистемы теплогенерации;

HF - границы баланса теплоносителя [см. формулу (1)];

QH, gen, ou - теплопроизводительность подсистемы теплогенерации [потребление распределительной(ых) подсистемы (подсистем)];

EH, gen, in - количество топлива, подводимого в подсистему теплогенерации (энергоресурс);

WH, gen, aux - общая вспомогательная энергия подсистемы теплогенерации;

QH, gen, aux, rvd - рекуперированная вспомогательная энергия подсистемы теплогенерации;

QH, gen, is - общие тепловые потери подсистемы теплогенерации;

QH, gen, is, rbl - рекуперируемые тепловые потери подсистемы теплогенерации для отопления помещений;

QH, gen, is, th, rubl - рекуперируемые тепловые потери подсистемы теплогенерации (тепловая часть) для отопления помещений;

QH, gen, aux, rbl - рекуперируемая вспомогательная энергия подсистемы теплогенерации;

QH, gen, is, th, rubl - нерекуперируемые тепловые потери подсистемы теплогенерации (тепловая часть);

QH, gen, aux, rubl - нерекуперируемая вспомогательная энергия подсистемы теплогенерации

Примечание - Указанные на рисунке значения являются примерными данными в процентах (100% и 108%).

Рисунок 1 - Входные данные, выходные данные и энергетический баланс подсистемы теплообразования

4.2 Основной энергетический баланс подсистемы теплогенерации

Основной энергетический баланс подсистемы теплогенерации задается формулой

(1)

где EH, gen, in - потребность в тепле подсистемы теплогенерации (количество подводимого топлива);

QH, gen, out - тепло, поставляемое в распределительные подсистемы (отопления помещений и бытового горячего водоснабжения на границе подсистемы теплогенерации);

QH, gen, aux, rvd - вспомогательная энергия, рекуперированная подсистемой теплогенерации (т.е. насосами, вентилятором горелки и т.д.);

QH, gen, is - общие потери подсистемы теплогенерации (через уходящие газы, обшивку теплообразователя и т.д.).

Примечание - QH, gen, is учитывает потери через уходящий газ и обшивку теплогенератора, часть которых может быть рекуперируемой в зависимости от местоположения. См. 4.4, 5.3.5 и 5.4.4.

В случае только одной подсистемы теплогенерации

(2)

где fctrl - фактор, учитывающий потери системы управления передачей тепла. Значение fctrl по умолчанию приведено в таблице Г.1. Другие значения могут быть установлены в национальном приложении при условии, что потери системы управления передачей тепла не были учтены в стандарте на передачу тепла [4] или в стандарте на распределение тепла [2].

В случае нескольких подсистем теплогенерации или нескольких котлов см. 4.6, 5.3.3 и 5.4.9.

Если теплогенератор производит тепло для отопления и бытового горячего водоснабжения, индекс Н заменяют индексом HW. Для упрощения в настоящем стандарте далее используется только индекс Н.

4.3 Вспомогательная энергия

Вспомогательная энергия - это энергия, отличная от энергии, получаемой от топлива, которая требуется для работы горелки, первичного насоса и оборудования, работа которого связана с работой подсистемы теплогенерации. Вспомогательная энергия учитывается на источнике до тех пор, пока транспортируемая энергия не переносится от вспомогательного оборудования в распределительную подсистему (пример: распределительный массив при нулевом давлении). Такое вспомогательное оборудование может быть (но необязательно) составляющей частью теплогенерации.

Вспомогательная энергия, как правило, в виде электроэнергии может быть частично рекуперирована как тепло для отопления помещений или для подсистемы теплогенерации.

Примеры рекуперируемой вспомогательной энергии:

- электроэнергия, передаваемая как тепло воде первичной цепи;

- часть электроэнергии для вентилятора горелки.

Пример нерекуперируемой вспомогательной энергии:

- электроэнергия для вспомогательных цепей электрической панели, если теплогенератор установлен вне отапливаемого помещения.

4.4 Рекуперируемые, рекуперированные и нерекуперируемые тепловые потери системы

Не все рассчитанные тепловые потери системы обязательно являются потерянными. Некоторые из этих потерь являются рекуперируемыми, причем часть этих рекуперируемых тепловых потерь системы действительно рекуперируется.

Примером рекуперируемых тепловых потерь системы являются:

- тепловые потери через обшивку теплогенератора, установленного в отапливаемом помещении.

Примерами нерекуперируемых тепловых потерь системы являются:

- тепловые потери через обшивку теплогенератора, установленного вне отапливаемого помещения;

- тепловые потери через дымоход, установленный вне отапливаемого помещения.

Рекуперация тепловых потерь системы для отапливаемого помещения может быть учтена:

- как снижение общих тепловых потерь системы в определенной части (упрощенный метод);

- в качестве теплопоступлений (целостный метод) или снижения энергопотребления согласно [5] с учетом рекуперируемых тепловых потерь системы.

В настоящем стандарте допускаются оба подхода.

Тепловые потери системы теплоснабжения, рекуперированные подсистемой теплогенерации, непосредственно учитываются в производительности системы теплогенерации.

Пример - Предварительный нагрев воздуха сгорания при потерях тепла с уходящими газами.

4.5 Расчетные интервалы

Целью расчета является определение потребления энергии подсистемой теплогенерации за весь расчетный период (как правило, за один год). Оно может быть найдено одним из следующих двух различных способов:

- с использованием средних (как правило, годовых) данных за весь расчетный период;

- путем деления расчетного периода на ряд расчетных интервалов (например, месяцы, недели, температурные интервалы, режимы работы по [6]), выполнения расчетов для каждого интервала с использованием значений для этого интервала и суммирования результатов по всем интервалам в течение расчетного периода.

Примечание - Коэффициент полезного действия (КПД) системы теплоснабжения в значительной степени зависит от фактора нагрузки, данное отношение является нелинейным. Для достижения точности расчетные этапы должны составлять не более 1 мес.

4.6 Несколько котлов или подсистем теплогенерации

Основной областью применения настоящего стандарта являются расчеты потерь, потребности в топливе и потребности во вспомогательной энергии для отдельного котла.

В случае нескольких подсистем теплогенерации общая часть предусматривает модульный подход для учета в случаях, когда:

- система отопления разделена на зоны с несколькими распределительными подсистемами;

- имеется несколько подсистем теплогенерации.

Пример 1 - Для бытового горячего водоснабжения допускается использовать отдельную цепь.

Пример 2 - Для солнечной подсистемы (подсистем) и/или подсистемы (подсистем) объединенной выработки тепловой и электрической энергии котел допускается использовать в качестве резервного нагревателя.

В этих случаях общая потребность в тепле соединенных распределительных подсистем  должна быть равной общей теплопроизводительности подсистем теплогенерации

:

(3)

Примечание - X в формуле (3) использован как индекс, обозначающий отопление помещений, бытовое горячее водоснабжение или другие коммунальные услуги, для которых требуется тепло от подсистемы теплообразования.

В случае нескольких подсистем теплогенерации общее требуемое количество тепла для распределительной(ых) подсистемы (подсистем) должно быть распределено между имеющимися подсистемами теплогенерации. Расчет согласно 5.2, 5.3, 5.4 и/или соответствующему пункту ГОСТ Р 54856 и ГОСТ Р 54865 выполняют независимо для каждого теплогенерирующего устройства j на основании Q.

В основе критериев распределения общего требуемого количества тепла между имеющимися подсистемами теплогенерации могут лежать физические аспекты, аспекты КПД или экономические аспекты.

Пример 3 - Максимальная теплопроизводительность солнечной или теплонасосной подсистемы.

Пример 4 - Оптимальный (экономически или энергетически) диапазон производительности тепловых насосов или устройств объединенной выработки тепловой и электрической энергии.

Надлежащие критерии для конкретных типов подсистем теплообразования приведены в ГОСТ Р 54826, ГОСТ Р 54856, ГОСТ Р 54865.

Процедуры разделения нагрузки между несколькими теплогенераторами (котлами) приведены в 5.3.3 и 5.4.9 для основных случаев.

Пример 5 - При заданном  сначала рассчитывают максимальную производительность солнечной системы теплогенерации Q, а затем суммируют ее с теплопроизводительностью, которую можно получить от системы объединенной выработки тепловой и электрической энергии Q. Остаток (, см. рисунок 2), приписывают котлам, а затем он может быть разделен между несколькими котлами согласно 5.3.3 и 5.4.9.

Рисунок 2 - Пример разделения нагрузки между подсистемами теплогенерации

Пример разделения нагрузки между подсистемами теплогенерации

4.7 Использование низшей и высшей теплотворной способности

Расчеты, описанные в разделе 5, допускается выполнять в соответствии как с низшей, так и высшей теплотворной способностью. Все параметры и данные должны соответствовать данному варианту.

Если расчет подсистемы теплогенерации выполняют в соответствии с данными, основанными на значениях низшей теплотворной способности топлива H2, то общие потери QH,gen,is,net, нерекуперируемые тепловые потери QH,gen,ls,th,mbl,net и энергоресурс подсистемы теплогенерации EH,gen,in,net (т.е. количество подводимого топлива для работы котлов), основанные на значениях низшей теплотворной способности, могут быть пересчитаны в значения QH,gen,ls,gis, QH,gen,ls,th,mbl,grs и EH,gen,in,grs основанные на значениях высшей теплотворной способности Hs путем их суммирования со значением скрытой теплоты парообразования Qlst согласно следующим формулам:

(4),(5),(6),(7)

4.8 Границы между подсистемой теплогенерации и распределительной подсистемой

Границы между подсистемой теплогенерации и распределительной подсистемой определяют согласно следующим принципам.

Если подсистема теплогенерации включает в себя только теплогенератор (т.е. в теплогенераторе нет насоса), граница с распределительной подсистемой представлена гидравлическим соединением котла, как показано на рисунке 3.

gen - подсистема теплогенерации; dis - распределительная подсистема; em - подсистема передачи тепла

Рисунок 3 - Пример границ подсистем (1)

Пример границ подсистем

Насос, физически находящийся в котле, тем не менее считают частью распределительной подсистемы, если он способствует потоку теплоносителя к отопительным приборам. Пример показан на рисунке 4.

gen - подсистема теплогенерации; dis - распределительная подсистема; em - подсистема передачи тепла

Рисунок 4 - Пример границ подсистем (2)

границ подсистем

В системе теплогенерации допускается учитывать только насосы, специально предназначенные для потребностей теплогенератора (с промежуточным подогревателем). Пример показан на рисунке 5.

gen - подсистема теплогенерации; dis - распределительная подсистема; em - подсистема передачи тепла

Рисунок 5 - Пример границ подсистем (3)

Пример границ подсистем

<< назад /к содержанию / вперед >>