Особенности режимов работы систем теплоснабжения в условиях автоматизации потребителей тепла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особенности режимов работы систем теплоснабжения в условиях автоматизации потребителей тепла

Н.М. Черковский

Тезис об автоматизации потребления тепла выдвинут и остается непререкаемым со времен начала развития теплофикации, т.е. уже почти 80 лет. Но даже сегодня, когда термины «ПЭВМ», «контроллер», «чип» приобрели, казалось бы, обыденность, системы теплоснабжения по оснащенности комплексной автоматикой являют удручающую картину (хотя и следует отметить определенные усилия, предпринимаемые сейчас для сдвига этой проблемы к положительному решению).

Если для потребителя тепла автоматизация -это снижение затрат на теплоснабжение, то для системы теплоснабжения - это появление дополнительных затрат, связанных с обеспечением переменных режимов, как температурного, так и гидравлического. Наиболее сложными для нее представляются переменные гидравлические режимы.

Покажем диапазоны изменения расходов сетевой воды при различных уровнях автоматизации.

Гидравлический режим

теплоснабжение вода гидравлический автоматизация

Автоматизированное ГВС и неавтоматизированное отопление. На рис. 1-4 приведены пьезометрические графики и графики относительных расходов сетевой воды при различных способах регулирования давления на источнике (в дневной и ночной периоды).

Размещено на http://www.allbest.ru/

При регулировании давления Р1 в коллекторе источника в ночное время (рис. 1) из-за полного прекращения циркуляции через ПГВ (подогреватели горячего водоснабжения) у всех без исключения потребителей вырастают располагаемые напоры и, как следствие, циркуляция через отопительные системы. У близлежащих к источнику потребителей наблюдается рост циркуляции примерно в 1, 06 раза, у концевых - в 1, 71 раза (см. рис. 4).

Размещено на http://www.allbest.ru/

При регулировании давления по располагаемому напору АН последнего абонента (рис. 2) у всех остальных потребителей располагаемые напоры снизятся и, как следствие, снизится циркуляция через отопительные системы. У близлежащих к источнику потребителей наблюдается снижение циркуляции до ~0, 64 от дневной (см. рис. 4).

При регулировании давления по располагаемому напору среднего абонента (рис. 3) у одних потребителей располагаемые напоры вырастут, а у других снизятся. У близлежащих к источнику потребителей наблюдается снижение циркуляции до ~0, 78 от дневной, а у последнего абонента - рост до ~1, 26 от дневной (см. рис. 4).

Столь значительные колебания расходов сетевой воды происходят из-за существенной доли ГВС в суммарной нагрузке (до 80% и выше) и из-за низкой гидравлической устойчивости, что характерно для большинства наших систем теплоснабжения.

Автоматизированное ГВС и автоматизированное отопление. На рис. 5 даны зависимости относительных расходов сетевой воды от температуры наружного воздуха при температурном графике с нижним изломом Т1 _{н из}. =70 ОС.

Расчетные расходы сетевой воды на отопление и ГВС являются максимальными при наружной температуре т_{н из}., соответствующей нижнему излому температурного графика.

Расход на отопление при температурах наружного воздуха ниже точки излома равен расчетному, при температурах наружного воздуха выше точки излома должен снижаться до ~0, 5 от расчетного для Т_{н в}. =8 ОС.

Расход на ГВС при температурах наружного воздуха выше точки излома равен расчетному, при температурах наружного воздуха ниже точки излома должен снижаться до ~0, 2 от расчетного для Т_{н в}. = -24 ОС.

Суммарные дневные расходы изменяются от максимального значения (1, 0 при температуре начала нижнего излома) до 0, 75 при Т_{н в}. = 8 ОС и до 0, 65 при Т_н._в. = -24ОС.

Суммарные ночные расходы в течение отопительного сезона могут изменяться от 0, 2 до 0, 5 от расчетного значения, определенного при наружной температуре т_низ.. соответствующей нижнему излому температурного графика.

Температурный режим

Автоматизация потребителей тепла налагает на источники теплоснабжения очень жесткие ограничения по отклонениям температур прямой сетевой воды.

Расчеты показывают, что при снижении температуры прямой сетевой воды на 10 ОС в точке нижнего излома (при Т_нв» + 3, 2 ОС) расход из тепловой сети на отопление должен увеличиться в ~1, 9 раза, а при снижении на 15 ОС - в 3 раза.

При Т_{н в}. = + 5, 0 ОС понижение нижнего уровня температур до 65 ОС (вместо 70 ОС) приводит к росту расхода сетевой воды на ГВС в 1, 28 раза. Это видно из графиков на рис. 6, где даны зависимости относительных расходов сетевой воды от температуры наружного воздуха при температурном графике с нижним изломом Т1 _{н из}. = 65 ОС.

Внедрение систем отопления с независимой схемой присоединения требует от источника теплоснабжения соблюдения еще более жестких ограничений по отклонениям температур прямой сетевой воды.

На рис. 7 даны зависимости относительных расходов сетевой воды в первом контуре независимых схем при снижении температуры прямой сетевой воды на 10 ОС и на 20 ОС. Отчетливо видно, что недогрев прямой сетевой воды наиболее сильно сказывается в диапазоне температур наружного воздуха от + 5 до - 5 ОС.

Поскольку пропускные способности систем теплоснабжения ограничены, на практике допущение таких колебаний температуры теплоносителя означает крупномасштабную гидравлическую разрегулировку с большой вероятностью размораживания отопительных систем при отрицательных температурах наружного воздуха.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эффективность энергосберегающих мероприятий в теплоснабжении

Эффективность автоматизации систем отопления. Основной недостаток централизованного качественного регулирования - наличие зоны «нижнего излома» отопительного температурного графика. ПТЭ ограничивают нижнюю температуру прямой сетевой воды в закрытых системах величиной Т1_н._из. = 70 ОС, что и является предпосылкой перегрева зданий в этой части температурного графика. Попробуем оценить величину перегрева на примере для климатических условий г. Гомеля (см. табл.).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перегрев в зоне нижнего излома: ДО_НИз. = 0, 02381.Qо_тр^ас.1203.(19, 7-18)=48, 694.Qрасот.

Расход тепла за отопительный период: от.сез. = 0, 47.Q_отр^ас.4656= 2188, 32.Qо_т^рас

Отношение тепла перегрева к расходу тепла за отопительный период:

АОн.„з./Оо, оез.=48, 694-ОР_т^а72188, 32-ОР_т^ас =0, 0222, или 2, 22%.

Снижение температуры воздуха в отапливаемых помещениях на 1 ОС в течение всего отопительного сезона оценивается сокращением теплопотребления на 5, 1% за сезон.

Эффективность покрытия ограждающих конструкций зданий слоем теплоизоляции. Доведение термического сопротивления ограждающих конструкций зданий до нормативного по ныне действующим СНиП снизит теплопотери зданий в 2 раза. Но приоритетным является изменение термического сопротивления ограждающих конструкций зданий с панельным отоплением. По нашим данным и данным из печати, теплопотери таких зданий превышают проектные в 1, 25-2, 0 раза. Следовательно, экономия может достигать четырехкратной величины.

Эффективность замены теплоизоляции трубопроводов тепловых сетей. Все вновь прокладываемые и реконструируемые теплопроводы должны иметь теплоизоляцию в соответствии с ныне действующими СНиП. Но проектные тепловые потери трубопроводов канальной прокладки меньше, чем у трубопроводов бесканальной прокладки в ППУ-изоляции. В связи с тем, что принято решение о прокладке подземных теплопроводов только ПИ-трубами, наверное, есть смысл ввести дополнительные понижающие коэффициенты к удельным тепловым потокам этих теплопроводов.

Эффективность схем обвязки подогревателей горячего водоснабжения ИТП. Новые нормы теплопотерь зданий обязывают проектировщиков обвязку подогревателей ГВС выполнять по одноступенчатой (параллельной) схеме. Для системы теплоснабжения это чревато увеличением нагрузки на сеть и недоиспользованием температурного потенциала теплоносителя после систем отопления.

Требуется изменить соответствующий пункт в ныне действующих СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети» в части расширения границ отношения Q_гвm^ax/Qотр^ас, предписывающих установку двухступенчатых схем. Ныне эти границы тако-вы:0, 2<Q_гв^max/Qотра^с<1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выводы

1. Внедрение автоматизированных узлов должно проводиться на максимальном количестве потребителей данной системы теплоснабжения (желательно 100%), с одновременной автоматизацией насосного оборудования источника теплоснабжения и перекачивающих станций.

Создание экспериментальных комплексных автоматизированных систем теплоснабжения на основе двух реальных источников тепла -ТЭЦ и районной отопительной котельной - позволит отработать схемы, оборудование, режимы, изучить влияние на теплоисточники и, в конечном итоге, разработать рекомендации для оптимальной модернизации существующих систем теплоснабжения.

Внедрение независимых систем отопления с одноступенчатым подключением подогревателя ГВС увеличивает суммарный расход теплоносителя в точке нижнего излома температурного графика с увеличением необходимого располагаемого напора на источнике.

Автоматизированные системы отопления очень чувствительны к отклонениям температуры прямой сетевой воды.

Для автоматизированной системы теплоснабжения возможна оптимизация сочетаний температур и расходов сетевой воды для каждого значения температуры наружного воздуха в границах гидравлического обеспечения всех потребителей без исключения.

Размещено на Allbest.ru