Metodika výpočtu pro efektivní návrh a provoz otopné soustavy

Abstract

Cílem disertační práce je metodika výpočtu pro efektivní návrh a provoz otopné soustavy. Předmětem zkoumání pro stanovení metodiky výpočtu je vliv ochlazování otopné vody, a tedy znalost její teploty v libovolných místech potrubní trasy. Průběh teploty otopné vody v potrubní trase je řešen jak pro návrhový stav, tak pro provozní ustálené stavy při kvantitativní a kvalitativní regulaci. V teoretické části je nejprve popsáno stanovení tepelných ztrát potrubních rozvodů. Dále je provedeno porovnání zjednodušené metody stanovení ochlazování otopné vody proti podrobné metodě pro okrajové podmínky běžných otopných soustav. Pro potřeby simulací provozních stavů je popsán vliv změn teplot otopné vody na tlakové ztráty a vztlak. V poslední teoretické části jsou popsány změny výkonu otopných těles na základě různých změn jednotlivých parametrů otopné soustavy. Druhou částí práce je měření poklesu teploty otopné vody na potrubní trase pro různé případové studie. Zde jsou posuzovány naměřené hodnoty s teoretickými výpočty a je prováděna validace simulačního modelu. Dále je na poklesu naměřených teplot vody hodnocena důležitost této problematiky. Hlavní částí práce je metodika výpočtu a pomocí ní vytvořeného simulačního modelu pro efektivnější návrh a provoz otopných soustav než tradičními postupy. Na základě simulací různých variant okrajových podmínek regulace na patě otopné soustavy a místní regulace na otopných tělesech je pak provedena analýza výsledků a popsány závěry.

The aim of the dissertation is a calculation methodology for efficient design and operation of heating systems. The subject of investigation for the determination of the calculation methodology is the effect of cooling of the heating water, and therefore the knowledge of its temperature at arbitrary points of the pipe route. The heating water temperature course in the piping route is solved for both the design state and the operating steady states under quantitative and qualitative control. In the theoretical part, the determination of heat losses of piping systems is first described. Next, a comparison is made between the simplified method of determining heating water cooling versus the detailed method for boundary conditions of conventional heating systems. For the purpose of simulations of operating conditions, the effect of heating water temperature changes on pressure drop and buoyancy is described. In the last theoretical part, the changes in the performance of heating elements based on different changes in the individual parameters of the heating system are described. The second part of the thesis is the measurement of the heating water temperature drop along the pipe route for different case studies. Here the measured values are assessed with theoretical calculations and the validation of the simulation model is performed. Furthermore, the importance of this issue is evaluated on the measured water temperature drop. The main part of the work is the calculation methodology and the simulation model developed using it for more efficient design and operation of heating systems than traditional methods. Based on the simulations of different variants of boundary conditions of control at the foot of the heating system and local control at the heating elements, the results are then analysed and conclusions are described.