Диагностика теплогидравлических режимов и эксплуатационных характеристик систем отопления
В прошлом номере нашего журнала («АВОК», № 6, 2006, с. 28–32) были рассмотрены причины (факторы), оказывающие дестабилизирующие влияние на нормальную работу системы отопления (в дальнейшем СО) и основные критерии, оценивающие работу СО в целом. В данной статье к рассмотрению предлагаются критерии, оценивающие состояние элементов отопительной системы.
Диагностика теплогидравлических режимов и эксплуатационных характеристик систем отопления
В прошлом номере нашего журнала («АВОК», № 6, 2006, с. 28–32) были рассмотрены причины (факторы), оказывающие дестабилизирующие влияние на нормальную работу системы отопления (в дальнейшем СО) и основные критерии, оценивающие работу СО в целом. В данной статье к рассмотрению предлагаются критерии, оценивающие состояние элементов отопительной системы.
Критерии оценки состояния элементов системы отопления
1. Состояние ограждающих конструкций с точки зрения их теплотехнических характеристик оценивается коэффициентом эффективности теплозащиты здания jогр. Коэффициент jогр представляет собой отношение расчетных (проектных, паспортных) (jрогр) или нормативных (jHогр) значений тепловых потерь к их действительным значениям (с учетом инфильтрации через ограждающие конструкции наружного воздуха), пересчитанных на текущие условия эксплуатации:
(1)
где Q'тп и Q'инф – расчетные (нормативные или базовые) значения тепловых потерь через наружные ограждения и расходов тепла на инфильтрацию наружного воздуха, соответственно, при текущих значениях температур внутреннего и наружного воздуха;
Qтп и Qинф – фактические значения тепловых потерь через наружные ограждения и расходов тепла на инфильтрацию наружного воздуха соответственно;
Q~ – коэффициент пересчета на текущие условия эксплуатации. Рассчитывается по формуле:
(2)
где tвн и tн – фактические значения температур внутреннего и наружного воздуха соответственно;
t'вн и t'н – расчетные значения температур внутреннего и наружного воздуха соответственно.
Для здания в целом значения коэффициента эффективности теплозащиты здания может быть оценено по приближенной зависимости:
(3)
где q'от – расчетное (паспортное), нормативное или базовое значение удельной отопительной характеристики здания;
qот – фактическое значение удельной отопительной характеристики здания. Рассчитывается по формуле:
(4)
где Qфакт – фактический расход тепла на систему отопления здания;
V0 – паспортный объем здания.
При этом следует помнить, что недоучет дополнительных теплопоступлений, например, солнечной радиации, может привести к значительным погрешностям вычислений. Во-вторых, тепловая характеристика здания при изменении внешних погодных условий (направления и средней скорости ветра и т. д.) переменна. И, в-третьих, здание обладает тепловой инерцией. Происходит некоторое запаздывание изменения тепловых потерь здания на соответствующее изменение температуры наружного воздуха.
Для отдельного участка наружного ограждения значение коэффициента jогр может быть вычислено по формуле:
(5)
где R – фактическое приведенное термическое сопротивление участка ограждения, определяемое по результатам тепловизионной диагностики (рис. 1) или иными способами;
R' – проектное (паспортное) или нормативное значение термического сопротивления наружного ограждения.
2. Фактическое состояние системы отопления (степень внутреннего загрязнения, наличие воздуха и отложений), способность СО компенсировать тепловые потери помещений предлагается оценивать с помощью коэффициента jСО – коэффициента теплотехнического качества системы отопления, представляющего собой отношение действительного значения удельной теплопроизводительности СО к его расчетному (базовому) значению:
(6)
где (k0F) – действительное, пересчитанное на расчетные условия значение удельной теплопроизводительности СО;
(k0F)' – расчетное или базовое значение удельной теплопроизводительности СО.
Расчетное значение удельной теплопроизводительности СО рассчитывается по формуле:
(7)
где Q'0 – расчетная мощность СО;
t'n, t'0 и t'вн – расчетные значения температур воды в подающей и обратной магистралях СО и внутреннего воздуха в здании (помещениях) соответственно.
Уменьшение этого коэффициента в период эксплуатации свидетельствует о возникновении неполадки в СО, связанной с нарушением ее нормальной работы, например, с разрегулированием, засорением или завоздушиванием. В свою очередь, возрастание значения (k0F) против ожидаемой величины свидетельствует, скорей всего, об установке в СО дополнительных площадей отопительных приборов.
3. Состояние отопительных приборов (степень внутреннего загрязнения, наличие в них воздуха и отложений) характеризуется коэффициентом качества отопительных приборов ei:
(8)
а для всей СО:
(9)
Здесь Qфакт i – фактическая теплоотдача i-го отопительного прибора, определяемая по результатам тепловизионной диагностики (рис. 2) или иными способами;
Qтеор i – теоретическая теплоотдача i-го отопительного прибора, вычисленная на основе паспортных (справочных) данных;
n – число установленных отопительных приборов.
4. Качество наладки СО оценивается коэффициентом разналадки СО:
(10)
где tср – средняя температура воздуха в помещениях здания в период мониторинга;
Vi, – объем i-го отапливаемого помещения.
5. Величина перерасхода (недопоставки при недотопе) тепла характеризуется коэффициентом перетопа (недотопа) здания:
(11)
где Qнорм i – нормативное значение теплопотребления отапливаемого здания или помещения при данной температуре наружного воздуха;
Qфакт i – фактический расход тепла на отопление здания.
При определении вышеперечис-ленного набора критериев в ходе мониторинга или периодического обследования здания может быть предложена следующая градация оценок состояния элементов системы отопления.
Рисунок 1a (подробнее) Рисунок 1b (подробнее)
Тепловизионная диагностика строительных ограждающих конструкций |
|
1. Коэффициент эффективности теплозащиты здания
При jогр ≥ 0,95 – теплозащита здания эффективна, в хорошем техническом состоянии.
При 0,9 ≤ jогр < 0,95 – теплозащита низкоэффективна, необходимо рассмотреть вопрос о дополнительном утеплении или назначении ремонтных работ в плановые сроки.
При jогр < 0,9 или при значении Rфакт, не удовлетворяющем гигиеническим требованиям, – теплозащита неэффективна, ограждающие конструкции нуждаются в обследовании с рассмотрением вопроса о внеплановом проведении ремонтно-восстановительных работ.
Рисунок 2 (подробнее)
Тепловизионная диагностика отопительных приборов |
2. Коэффициент теплотехнического качества системы отопления
При jСО ≥ 0,95 – техническое состояние СО хорошее.
При 0,85 ≤ jСО < 0,95 – техническое состояние СО удовлетворительное, система нуждается в обследовании и выявлении причин, способствующих снижению ее теплотехнического качества, и проведении регламентных работ.
При jСО < 0,85 – техническое состояние СО неудовлетворительное, обязательное проведение обследования и внеплановых регламентных работ, при отсутствии положительных результатов принятие решения о реконструкции системы.
При jСО > 1,03 – в СО установлено дополнительное отопительное оборудование (приборы), необходимость проведения работ по выявлению дополнительного оборудования (приборов).
3. Коэффициент качества отопительных приборов ei
При ei ≥ 0,95 – техническое состояние отопительного прибора хорошее.
При 0,9 ≤ ei < 0,95 – техническое состояние отопительного прибора удовлетворительное, необходимость проведения регламентных работ в плановые сроки.
При ei < 0,9 – техническое состояние отопительного прибора неудовлетворительное, необходимость проведения регламентных работ, при отсутствии положительных результатов принятие решения о замене отопительного прибора.
4. Коэффициент разналадки СО
При jрнt ≥ 0,95 – состояние наладки СО хорошее, не требует вмешательства.
При 0,9 ≤ jрнt < 0,95 – состояние наладки СО удовлетворительное, необходимо включить в план очередных регламентных работ корректировку наладки системы.
При jрнt < 0,9 – состояние наладки СО неудовлетворительное, необходимо провести внеочередные регламентные работы с корректировкой наладки СО.
5. Коэффициент перетопа (недотопа) здания
При jDQ ≤ ±5 % – СО функционирует удовлетворительно.
При jDQ > ±5 % – СО функционирует неудовлетворительно, необходимость проведения работ по определению причин недотопа (перетопа).
Предлагаемая система критериев базируется в основном на традиционных показателях. Используемый при вычислении коэффициента теплотехнического качества параметр «действительная, пересчитанная на расчетные условия удельная теплопроизводительность СО» есть величина:
(12)
где – действительный средний температурный напор в СО;
t1 и t2 – текущие значения температур воды на входе и выходе из СО соответственно;
tв – текущее значение средней температуры внутреннего воздуха в здании;
n – коэффициент, определяемый видом отопительного прибора и типом СО.
Как показывает обработка месячных статистических данных функционирования экспериментального здания, представленные в статье зависимости позволяют достаточно адекватно оценивать величину (k0F) (рис. 3) и др.
Предлагаемый в статьях в порядке дискуссии набор критериев позволяет более системно подходить к оценке функционирования СО и ее элементов.
Рисунок 3. Температурный график для определения k0F |
Литература
1. Лупей А. Г. О диагностике состояния систем отопления потребителей тепловой энергии // С.О.К. – 2004. – № 8.
2. Чистович С. А., Аверьянов В. К. и др. Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления. – Л. : Стройиздат, 1987.
3. Кокорин О. Я. Энергосберегающие технологии функционирования систем вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. – М., 1999.
4. Фаликов В. С. Энергосбережение в системах тепловодоснабжения зданий. – М., 2001.
5. Шарапов В. И., Ротов П. В. Технологии регулирования нагрузки систем теплоснабжения. – Ульяновск : УЛГТУ, 2003.
Статья опубликована в журнале “АВОК” за №7'2006
Статьи по теме
- Водоподготовка для систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и холодильных установок
АВОК №6'1999 - Экспериментальные исследования оптимального управления расходом энергии
АВОК №1'2006 - Учителя и учебники: Александр Григорьевич Егиазаров
АВОК №3'2013 - Вопросы отопления современных кинотеатров
АВОК №7'2007 - Энергосберегающая система отопления и кондиционирования для объектов Арктической зоны
Энергосбережение №6'2020 - Системы отопления и их возможности
АВОК №6'1998 - Система ОВК для туннельных сооружений
АВОК №1'2006 - О температурном графике отпуска тепла для систем отопления жилых зданий
АВОК №6'2013 - Резервы снижения расхода тепла на отопление общественных зданий
Энергосбережение №1'2008 - Термоактивные системы отопления и охлаждения зданий: особенности проектирования и применения
АВОК №4'2021
Подписка на журналы