Optymalizacja trybów pracy systemów ciepłej wody

  1. Literatura

Doktorat P.V. Rotov, zastępca głównego inżyniera,
UMUP „Usługa ogrzewania miejskiego”, Uljanowsk

Cechą charakterystyczną systemów ciepłej wody użytkowej jest wyraźny element cyrkulacyjny. Obieg wody w systemach dostarczania ciepłej wody (HWS) ma na celu skompensowanie strat ciepła w przypadku braku poboru [1]. Jednak dane dotyczące strat ciepła w systemach dostarczania ciepłej wody użytkowej są prawie zawsze nieobecne w dokumentacji projektowej lub eksploatacyjnej systemów zużywających ciepło. Bez tych danych trudno jest realizować reżimy operacyjne w systemach ciepłej wody. Dlatego straty ciepła w rurociągach systemów zaopatrzenia w ciepłą wodę, z reguły, są określane w udziałach przepływu wody. Zgodnie z [2, 3], standardowe wartości prędkości przepływu cyrkulacyjnego są dostarczane z szybkością 10% szacowanego przepływu wody określonego dla okresu bez ogrzewania. W [4] uwzględnia się straty ciepła przez rurociągi systemów zaopatrzenia w ciepłą wodę, dodając udział średniego zużycia wody w okresie grzewczym w systemie CWU. Współczynnik uwzględniający utratę rurociągów zależy od cech konstrukcyjnych i obecności izolacji rurociągów, waha się od 0,15 do 0,35. Dla powszechnych w domowych systemach zaopatrzenia w ciepło ciepłej wody z nieizolowanymi pionami i podgrzewanymi wieszakami na ręczniki, dodatkowy współczynnik wynosi 0,35.

We współczesnej literaturze technicznej i regulacyjnej regulującej działanie systemów ciepłej wody istnieje wiele sprzeczności, które wpływają na wydajność systemów ciepłej wody. Tak więc, zgodnie z wymaganiami [1, 5] w systemach dostarczania gorącej wody, temperatura wody może się znacznie różnić: 50-75 OS w systemach zamkniętych, 60-75 OS w systemach otwartych. Dokument regulacyjny [6] zaleca utrzymywanie temperatury ciepłej wody w systemach dostarczania ciepłej wody w organizacjach przedszkolnych nie niższych niż 65 ° C. Zgodnie z wymaganiami [7, 8], temperatura ciepłej wody musi być utrzymywana w granicach 60-75 ° C, niezależnie od zastosowanego systemu ciepłej wody. Zgodnie z [8] odchylenie temperatury wody w punkcie pompowania wody w nocy (od 23:00 do 6:00) jest dozwolone dla nie więcej niż 5 ° C; w ciągu dnia (od 06:00 do 23:00) nie więcej niż 3 OS.

Sprzeczności w literaturze legislacyjnej i regulacyjnej [5, 6, 7, 8] wskazują, że w budynkach podłączonych do jednego scentralizowanego systemu dostarczania ciepła należy utrzymywać różne temperatury w systemie CWU. Ponadto przy obliczaniu taryfy za ciepłą wodę stosuje się z reguły wartości temperatur odpowiadające niższemu poziomowi regulacyjnemu, tj. konsumenci nie płacą za nadwyżkę energii cieplnej, która wpływa do systemu ciepłej wody użytkowej w podwyższonych temperaturach wody. Problem ten jest szczególnie dotkliwy w systemach, które nie są wyposażone w komercyjne urządzenia pomiarowe [9-11].

Pracownicy laboratorium badawczego „Systemy zasilania termicznego i instalacje” UlSTU wraz ze specjalistami ds. Mediów przeprowadzili badanie systemów zaopatrzenia w ciepłą wodę dla budynków mieszkalnych w Uljanowsku w sezonie grzewczym 2011-2012. W wyniku badania ustalono, że rzeczywista wartość przepływu cyrkulacyjnego znacznie przekracza obliczone wartości. W zakładce. 1 przedstawia średnie koszty dla okresu grzewczego w systemach zaopatrzenia w ciepłą wodę w wielu budynkach mieszkalnych.

1 przedstawia średnie koszty dla okresu grzewczego w systemach zaopatrzenia w ciepłą wodę w wielu budynkach mieszkalnych

Natężenie przepływu wody w rurociągach cyrkulacyjnych systemów zaopatrzenia w ciepłą wodę w budynkach mieszkalnych G4 wynosi 40-90% natężenia przepływu w przewodzie zasilającym G3 i 70-500% natężenia przepływu wody w przypadku dostarczania gorącej wody Gf.

W zakładce. 2 przedstawia średnią godzinową temperaturę wody i zużycie energii cieplnej w systemach zaopatrzenia w ciepłą wodę w wielu budynkach mieszkalnych w Uljanowsku, podłączonych do sieci grzewczych w obwodzie otwartym. Dane w tabeli. 2 uśrednione dla 7 miesięcy sezonu grzewczego 2011-2012.

Z karty. 2 wynika z tego, że w systemach ciepłej wody użytkowej prawie wszystkich badanych budynków mieszkalnych średnia godzinowa temperatura wody przekracza niższy poziom standardowy o 2-6 OC. Biorąc pod uwagę tolerancję 3 ° C w ciągu dnia i 5 ° C w nocy [10], temperatura w systemach ciepłej wody użytkowej przekracza poziom standardowy o 5–9 ° C w ciągu dnia io 7–11 ° C - w nocy. Z karty. 2 wynika również z tego, że straty ciepła podczas obiegu ciepłej wody stanowią 40-70% całkowitego zużycia ciepła w systemie ciepłej wody. Tryb pracy systemów ciepłej wody charakteryzuje się znacznymi nieregularnościami godzinowymi i dziennymi. Instalacja na rurociągach cyrkulacyjnych podkładek przepustnicy ze stałym otwarciem nie pozwala w pełni uwzględnić zmian w zużyciu ciepłej wody. W rezultacie temperatura wody w rurociągach cyrkulacyjnych systemów dostarczania ciepłej wody przekracza temperaturę wody w rurociągach powrotnych systemów grzewczych, co prowadzi do wzrostu temperatury wody w rurociągach powrotnych sieci grzewczych, aw konsekwencji do obniżenia efektywności ekonomicznej systemów ciepłowniczych. Podkładki zostały zainstalowane na liniach cyrkulacyjnych systemów HWS wszystkich domów podczas badania, których średnice podano w tabeli. 1

Naszym zdaniem w systemach ciepłej wody użytkowej konieczne jest stosowanie technologii sterowania, które pozwalają uwzględnić nierówności ich trybów pracy. Jedną z takich technologii jest technologia utrzymywania temperatury ciepłej wody w pobliżu dolnej granicy w okresie minimalnego pompowania, co pozwala na osiągnięcie znacznych oszczędności ciepła.

Obecnie istnieje szeroka gama urządzeń, które pozwalają na optymalizację dostaw ciepła zgodnie z harmonogramami zużycia ciepła. Wybór rodzaju urządzenia i schematu jego włączenia powinien wynikać z konieczności rozwiązania różnych problemów podczas regulacji parametrów chłodziwa.

Od grudnia 2006 r. W systemie zaopatrzenia w ciepło Uljanowsk stosowane technologie regulacji parametrów ciepłej wody. Regulacja odbywa się na podstawie sterowników programowalnych z funkcją czasu rzeczywistego, które umożliwiają zaprogramowanie zmiany temperatury wody w systemie dostarczania ciepłej wody zgodnie z rzeczywistym zużyciem wody. Początkowo regulacja była stosowana w zamkniętych systemach CWU, ze względu na duży zakres znormalizowanej temperatury CWU.

Na rys. 1 przedstawia schemat włączenia kontrolera do struktury centralnego punktu grzewczego (CHP). Impuls z czujnika temperatury 8 wchodzi do sterownika 6, gdzie generowany jest sygnał sterujący dla elektrycznego napędu regulatora 7.

Początkowo regulacja regulatora była przeprowadzana w taki sposób, że od 0:00 do 19:00 temperatura CWU na wylocie ze stacji centralnego ogrzewania utrzymywana była na poziomie 55 OS i od 19:00 do 0:00 - 58 OS. Następnie, przy stałym czasie trwania okresów kontrolnych, temperatury zmieniono odpowiednio na 54 ° C i 60 ° C. To ustawienie tłumaczy się potrzebą utrzymania podwyższonej temperatury ciepłej wody w okresie szczytowym.

Analiza działania urządzenia i porównanie parametrów pracy stacji centralnego ogrzewania w grudniu 2006 r., Styczniu i lutym 2007 r. Wykazały, że całkowity przepływ chłodziwa przez stację centralnego ogrzewania zmniejszył się o 4264,4 ton (152 tony dziennie) w styczniu io 5877,9 (244 tony dziennie) w lutym (linia 1 na rys. 2). Z powodu spadku zużycia, zużycie ciepła w CHP znacznie się zmniejszyło. Tak więc w styczniu zużycie ciepła spadło o 85,3 Gcal (3 Gcal dziennie), co stanowiło 2,5% zużycia ciepła w grudniu 2006 r. Wzrost zużycia ciepła w lutym był spowodowany wzrostem temperatury wody zasilającej w linii zasilającej: średnia różnica temperatur między dostawą a wodą rurociągi powrotne wynosiły 33,1 OS. Można śmiało powiedzieć, że przy braku regulacji w punkcie centralnego ogrzewania zużycie ciepła w lutym znacznie przekroczyłoby rzeczywiste. Dane z analizy porównawczej podano w tabeli. 3

Tabela 3. Wydajność techniczna i ekonomiczna punktu grzewczego.

Nazwa Grudzień 2006 Styczeń 2007 Luty 2007 Zużycie ciepła, Gcal 3412.2 3326,9 4025.3 Całkowity przepływ chłodziwa w rurociągu zasilającym, t 127352.97 123088.6 121505.1 Średnia temperatura w rurociągu zasilającym, ° С 72,01 71,82 80,9 Średnia temperatura w rurociągu powrotnym, ° С 45,22 44,79 47,8 Średnia temperatura zewnętrzna, ° С -2,3 -2,2 -14.3

Większy spadek przepływu chłodziwa w lutym wynika ze zmiany sposobu regulacji temperatury cwu. W lutym, w okresie minimalnego zrzutu wody, temperatura ciepłej wody utrzymywała się na niższym poziomie niż w styczniu. Na rys. 3 przedstawia dynamikę zmian temperatury wody dostarczanej do CWU według godzin w ciągu dnia. Wykres wyraźnie pokazuje okresy zmiany temperatury zgodnie z danym programem.

Wykres wyraźnie pokazuje okresy zmiany temperatury zgodnie z danym programem

Na rys. 4 i 5 porównują parametry pracy stacji centralnego ogrzewania od 0:00 do 13:00 29 stycznia 2007 r. Oraz od 0:00 do 13:00 30 stycznia 2007 r. Od 0:00 do 13:00 29 stycznia 2007 r. Temperatura na wylocie z centralnego punktu grzewczego utrzymywana była na poziomie 54 OS w okresie od 0:00 do 13:00 30 stycznia 2007 r. - 60 OS. Analiza dobowych parametrów centralnego punktu grzewczego w tym czasie wykazała: godzinowe natężenie przepływu chłodziwa wzrosło o 1-2%; godzinowe zużycie ciepła w punkcie centralnego ogrzewania wzrosło o 5-6%; zużycie ciepła z gorącą wodą wzrosło o 8-10%. Porównanie trybów pracy stacji centralnego ogrzewania na 29-30 stycznia 2007 r. Jest dodatkowym potwierdzeniem skuteczności optymalizacji trybu pracy systemu CWU.

Jest dodatkowym potwierdzeniem skuteczności optymalizacji trybu pracy systemu CWU

Równość średnich temperatur na zewnątrz w grudniu 2006 r. I styczniu 2007 r. Pozwala na techniczne i ekonomiczne porównanie wydajności stacji centralnego ogrzewania w tych miesiącach i stwierdza, że ​​spadek przepływu chłodziwa przez stację centralnego ogrzewania w styczniu wynika wyłącznie z optymalizacji działania systemu CWU.

Obliczenia techniczne i ekonomiczne pokazują, że w styczniu 2007 r., Optymalizując reżim zużycia ciepła, zaoszczędzono 43 503 rubli. w wysokości 510 rubli / Gcal. Koszt urządzenia i prace instalacyjne wyniosły 15 000 rubli. W ten sposób koszt zakupu i instalacji kontrolera opłacił się w mniej niż miesiąc. Oszczędności netto z instalacji urządzenia wyniosły 28503 rubli.

Na przykładzie jednej TSC pokazano efektywność oszczędzania energii dzięki wprowadzeniu prostego, taniego i szybko płacącego rozwiązania technicznego.

Struktura systemu ciepłowniczego miasta Uljanowsk obejmuje ponad 100 centralnych punktów grzewczych. Zgodnie z wynikami tego projektu pilotażowego zalecono wprowadzenie w systemie zaopatrzenia w ciepło Uljanowska technologii regulacji temperatury systemu dostarczania ciepłej wody z uwzględnieniem godzinowej i dziennej nieregularności zużycia ciepłej wody. Obecnie w systemie zaopatrzenia w ciepło Uljanowsk regulacja taka odbywa się na 25 stacjach centralnego ogrzewania o szacowanym maksymalnym obciążeniu cieplnym dostarczania ciepłej wody równym 171 Gcal / h (obliczone średnie godzinne obciążenie ciepłej wody wynosi 85,5 Gcal / h). Roczna oszczędność energii cieplnej w tych centralnych instalacjach grzewczych z powodu nocnego obniżania temperatury dostarczania ciepłej wody wynosi ponad 3,96 mln rubli. ze średnią ważoną taryfą na zakup energii cieplnej w wysokości 1100 rubli / Gcal (w tym VAT). Oszczędności określano na podstawie warunków codziennej 6-godzinnej redukcji parametrów. Jednocześnie koszty regulatorów temperatury jazdy, zasilających czujników temperatury i sterowników wynoszą nie więcej niż 105 kWh rocznie, co kosztuje nie więcej niż 500 rubli.

Wdrożenie takiego rozwiązania technicznego na każdej TSC umożliwi osiągnięcie znacznych oszczędności w zasobach paliwa i energii, zmniejszenie kosztów produkcji i transportu ciepła, aw rezultacie obniżenie taryf dla ludności.

1. Przeprowadzono analizę trybów pracy systemów zaopatrzenia w ciepłą wodę dla budynków mieszkalnych w Uljanowsku. W wyniku badania ustalono, że w systemach zaopatrzenia w ciepłą wodę występuje znaczny nadmierny wydatek energii cieplnej i nośnika ciepła, z powodu nieuregulowanego obiegu chłodziwa i braku regulacji temperatury gorącej wody w okresach minimalnego pompowania.

2. Od 2006 r. W systemie zaopatrzenia w ciepło Uljanowsk automatyczna regulacja temperatury ciepłej wody jest realizowana przy standardowym spadku temperatury w okresach minimalnego zapotrzebowania. Przegląd trybów pracy centralnego ogrzewania wykazał, że dzięki automatycznemu obniżeniu temperatury CWU podczas okresów minimalnego pompowania wody, zapotrzebowanie na ciepło systemu dostarczania ciepłej wody jest zmniejszone o ponad 2,5%.

3. W okresie od 2006 r. Do 2012 r. automatyczne obniżenie temperatury dopływu ciepłej wody w okresach minimalnego pompowania wody zostało wdrożone na 25 centralnych stacjach grzewczych w systemie zaopatrzenia w ciepło Uljanowska. Szacowana roczna oszczędność energii cieplnej na tych stacjach centralnego ogrzewania ze względu na nocne obniżenie temperatury systemu dostarczania ciepłej wody wynosi ponad 3,96 mln rubli. ze średnią ważoną taryfą na zakup energii cieplnej w wysokości 1100 rubli / Gcal (w tym VAT).

Literatura

1. Przepisy budowlane i przepisy. SNiP 2.04.01-85. Wewnętrzne instalacje wodociągowe i kanalizacyjne. M: TsITP Gosstroy USSR, 1986.

2. Przepisy budowlane i przepisy. SNiP 2.04.07-86. Sieć cieplna. M: TsITP Gosstroy ZSRR, 1988. - 50 p.

3 Przepisy budowlane i przepisy. SNiP 2.04.07-86 *. Sieć cieplna . M.: Minstroy of Russia, 1994. - 46 str.

4. Kodeks zasad projektowania i budowy. SP 41-101-95. Projektowanie punktów grzewczych / Minstroy Rosja. - M.: Wydawnictwo Państwowego Przedsiębiorstwa Jednostkowego TsPP, 2003. - 78 pkt.

5 W sprawie procedury świadczenia usług publicznych dla obywateli. Rezolucja rządu Federacji Rosyjskiej z dnia 23.05.2006 r., Nr 307 // Rossiyskaya gazeta, 2006. - Nr 115. - 01.06.2006.

6. Po zatwierdzeniu SanPiN 2.4.1.2660-10 „Wymagania sanitarno-epidemiologiczne dla urządzenia, treści i organizacji sposobu działania w organizacjach przedszkolnych”. Uchwała Naczelnego Państwowego Lekarza Sanitarnego Federacji Rosyjskiej z 22 lipca 2010 r., Nr 91 // Rossiyskaya Gazeta, 2010. - Nr 5280. - 08.09.2010.

7 Po zatwierdzeniu SanPiN 2.1.4.2496-09. Uchwała Głównego Państwowego Lekarza Sanitarnego Federacji Rosyjskiej z dnia 07.04.2009 № 20 // Rossiyskaya Gazeta, 2009. - Nr 4916. - 22 maja 2009.

8 O świadczeniu usług publicznych właścicielom i użytkownikom lokali w budynkach mieszkalnych i budynkach mieszkalnych. Rezolucja rządu Federacji Rosyjskiej z dnia 06.05.2011 r., Nr 354 // Rosyjska gazeta, 2006. - № 116. - 01.06.2011.

9. Rotov P.V., Egorov V.N., Sidorova L.Yu. O potrzebie dozowania w systemach ciepłej wody // Instalacja wodno-kanalizacyjna, ogrzewanie, klimatyzacja.

2007. Nr 1. P. 12-13.

10. Rotov P.V., Egorov V.N. Pomiar wody do dostarczania ciepłej wody jest najważniejszym czynnikiem oszczędzania energii w sektorze mieszkaniowym i użyteczności publicznej / P.V. Rotov, V.N. Egorov // Materiały z piątej rosyjskiej konferencji naukowo-technicznej „Oszczędzanie energii w gospodarce komunalnej, energetyce i przemyśle”. - Uljanowsk: UlSTU, 2006. T. 2. S. 66-70.

11. Rotov P.V., Egorov V.N. Rachunkowość instrumentów w systemie mieszkaniowym i użyteczności publicznej na przykładzie Uljanowska. // Inżynieria budowlana. 2006. - № 5. S.