Повышение эффективности систем отопления реферат

Обновлено: 17.05.2024

Также надо ответить на контрольные вопросы в конце материала.

Повышение эффективности систем отопления

1. Основные понятия

2. Отопительный сезон

3. Отопительные приборы

4. Экономические показатели систем отопления

5. Срок службы систем

6. Комбинированное отопление

Основные понятия

Основной особенностью существующих систем отопления зданий и других объектов является то, что они рассчитаны на постоянный расход теплоносителя. Регулирование поступления теплоносителя в нагревательные приборы затруднено и может привести к нарушению гидравлического режима работы системы отопления.

Для обеспечения рационального использования тепловой энергии потребителями требуется не только установка теплосчётчиков, но также и индивидуальных средств регулирования (автоматического или ручного) в зданиях. На тепловых узлах должны быть установлены задвижки (краны); фильтры механической очистки теплоносителя; автоматические регуляторы температуры воды, подаваемой на каждый фасад (южный и северный) здания и работающие в зависимости от температуры наружного и внутреннего воздуха; циркуляционный насос; регулятор расхода (давления). Все элементы и трубопроводы в тепловом узле должны быть теплоизолированы

В зданиях на радиаторах устанавливаются: индивидуальные средства регулирования; счётчики-распределители тепла, предназначенные для оценки индивидуального энергопотребления. Наиболее совершенной системой регулирования теплоснабжения является электронная схема, включающая: электронный блок, подкачивающий циркуляционный насос и регулирующий кран. Эти элементы обеспечивают регулирование подачи теплоносителя в систему отопления здания в зависимости от введённой в микропроцессор электронного блока программы. При этом можно задать требуемое значение температуры как в течение суток (день, ночь) так и с учётом выходных и праздничных дней. В электронный блок поступает информация о температуре наружного воздуха, воздуха внутри помещения и температуре отработанного теплоносителя.

По заданным и текущим значениям температур в электронном блоке вырабатываются управляющие электрические напряжения, которые воздействуют на электропривод регулирующего крана и циркуляционного насоса. При необходимости снижения температуры внутри помещения частично перекрывают путь горячему теплоносителю, и насос обеспечивает подачу охлажденного теплоносителя через кран в систему отопления здания. Фильтры и обратный клапан играют вспомогательную роль, обеспечивая нормальное функционирование основных элементов.

Отопительный сезон

Ввиду того, что во время отопительного сезона температура наружного воздуха непостоянно и часто имеет положительные значения, автоматизация регулирования расхода теплоносителя позволяет экономить до 20 % и более тепловой энергии за отопительный сезон. Особенно это заметно для больших отапливаемых объектов, где потребляется много тепловой энергии. При теплоснабжении небольших объектов — коттеджей, магазинов, мастерских, коммунально-бытовых зданий и др., широко используются автономные энергоустановки — котлы малой мощности и водонагреватели, что как правило выгоднее централизованного теплоснабжения — большой котельной или ТЭЦ большой мощности. Преимущества таких энергоустановок — рентабельность, энергоэкономичность, равномерное отопление, чистота и удобство в эксплуатации. В автономных энергоисточниках постоянная температура теплоносителя обеспечивается термостатом. Эффективная циркуляция и давления теплоносителя поддерживается с помощью насоса, что позволяет применять трубы небольшого диаметра. Основным топливом для маломощных энергоисточников могут служить, кроме природного газа, такие виды топлива как отходы деревообработки, торф, щепа, кора, лигнин и другие твердые горючие материалы. При большой территории рассредоточения теплопотребления, что характерно объектам сельскохозяйственного назначения и при малоэтажной застройке сельских поселков, доставка топлива (газ, дрова и др.) к таким объектам гораздо менее энергозатратна, чем использование теплотрасс.

Отопительные приборы

Отопительный прибор должен компенсировать дефицит теплоты в помещении. Использование приборов той или иной конструкции и их установка в различных местах помещения не должны приводить к заметному перерасходу теплоты. Показателем, оценивающим эти свойства, является отопительный эффект прибора, который показывает отношение количества затрачиваемой прибором теплоты для создания в помещении заданных тепловых условий к расчетным потерям теплоты помещением.

Считается, что наилучшим отопительным эффектом обладают панельно-лучистые приборы, установленные в верхней зоне помещения или встроенные в конструкцию потолка. Отопительный эффект таких приборов равен 0,9—0,95, т. е. теплоотдача потолочных панелей-излучателей может быть даже несколько ниже расчетных теплопотерь помещения без ухудшения комфортности внутренних условий. Отопительный эффект панели, расположенной в конструкции пола, около 1,0.

Наиболее распространенные приборы - радиаторы обычно устанавливают в нишах или около поверхности наружной стены. Заприборная поверхность перегревается и через эту часть наружной стены бесполезно теряется некоторое количество теплоты. В результате отопительный эффект радиаторов оценивают величиной 1,04—1,06. В этом отношении более эффективными оказываются конвекторы, располагаемые вдоль наружной стены. Отопительный эффект, например, плинтусного конвектора около 1,03.

Кроме потерь, связанных с размещением нагревательных приборов, в системе отопления возникают бесполезные потери теплоты трубами, встроенными в конструкции наружных ограждений, а также в тепловом пункте и других элементах системы. Определяют также дополнительные теплопотери трубами в неотапливаемых помещениях, связанные с охлаждением теплоносителя.

Величина суммарных дополнительных потерь (заприборными участками наружных ограждений и теплопроводами в неотапливаемых помещениях) должна быть по СНиП не более 7% тепловой мощности системы отопления.

Экономические показатели систем отопления

Экономичность системы отопления обусловлена стоимостью материалов и оборудования, изготовления и сборки, а также эксплуатации. Показателями экономичности являются технологичность конструкции, масса элементов, затраты труда и сроки изготовления и монтажа, расходы на наладку, управление и ремонт.

Технологичность конструкции включает такие реальные мероприятия, как упрощение схемы, унификация и уменьшение числа деталей, применение нормалей, удобство сборки, которые обеспечивают изготовление и монтаж с минимальными затратами времени, средств и труда.

Экономический эффект выявляется при проведении технико-экономического сравнения различных проектных решений. Сравнение позволяет выбрать систему отопления, наиболее экономичную в данных конкретных условиях.

Наиболее экономичен вариант, имеющий минимальные суммарные капитальные вложения и эксплуатационные затраты. Обычно приходится сравнивать два варианта, один из которых имеет меньшие капитальные вложения, другой — меньшие эксплуатационные затраты. Так, при уменьшении диаметра труб насосной водяной системы отопления капитальные вложения уменьшаются, но увеличивается расход электроэнергии; автоматизация системы увеличивает капитальные вложения, но уменьшает эксплуатационные затраты.

Капитальные вложения в систему отопления осуществляются, как правило, в течение одного года. Эксплуатационные затраты ежегодно изменяются; кроме того, они зависят от срока службы как системы, так и отдельных ее элементов.

Срок службы систем

Срок службы определяется не только физическим, но и моральным износом системы отопления, причем моральным износом считают потерю способности поддерживать температуру во всех обслуживаемых помещениях на требуемом уровне. Нормативный срок службы распространенных систем водяного отопления в настоящее время принимается равным 30 — 35 годам (меньший срок для конвекторов).

При сопоставлении различных систем отопления соблюдают равные или хотя бы близкие эксплуатационные показатели для всех вариантов: системы должны обеспечивать выполнение санитарно-гигиенических, противопожарных и противовзрывных требований, а также должны обладать равноценной эффективностью. Срок службы систем водяного отопления, как уже известно, наибольший. Благодаря уменьшению амортизационных расходов при этом, экономии электрической и тепловой энергии сокращаются стоимость эксплуатации, а, следовательно, и приведенные затраты. Поэтому система водяного отопления обычно становится экономически более эффективной, чем система парового отопления.

Комбинированное отопление

Комбинированными принято называть системы центрального отопления с двумя теплоносителями, когда первичный теплоноситель (вода, пар) используют для нагревания вторичного (воды, воздуха). В связи с широким распространением в нашей стране централизованного водяного теплоснабжения большинство систем центрального отопления фактически стали комбинированными — водо-водяными или водо-воздушными.

В настоящее время под комбинированным отоплением стали понимать сочетание двух режимов работы системы или двух систем для отопления одного и того же помещения с переменным тепловым режимом. Проводится также совершенствование работы и устройства систем отопления для улучшения теплового режима помещений и сокращения теплозатрат на отопление зданий. Конструктивно похожее решение встречалось и ранее, когда для отопления, периодически используемого производственного помещения предусматривались две системы отопления различной мощности: одна для рабочего периода времени, другая (дежурная) — для нерабочего.

Вопросы для самоконтроля:

1. Перечислите основные отопительные приборы.

2. От чего зависит энергоэффективность отопительных приборов различных конструкций?

3. Назовите способы повышения экономической эффективности отопительных систем.

Основная литература:

Дополнительная литература:

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.006)

В статье рассмотрена возможность использования автоматизации по комнатной регулировки отпуска теплоты на примере гостиничных комплексов. Произведена оценка экономии теплоты при снижении температуры до +5С в период вне использования номера гостями. Произведено сравнение и выбор контроллеров, автоматизирующих регулировку поквартирного отпуска теплоты.

Вложение	Размер
nauchnoe_obshchestvo_uchashchihsya.docx	701.42 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Нижегородского района г.Н.Новгорода

Повышение эффективности системы отопления гостиничных комплексов за счет современных систем автоматизации

Доминник Дарья Михайловна

1.1 Общее понятие системы отопления ………………….……….………………5

1.2 Система отопления гостиниц …………………………………………………..6

2 Применение системы регулировки отопления…………………………………8

2.1 Как работает система регулировки теплоты ……………………………….…8

2.2 Экономический анализ решения …………………………………. ………. 10

3.1 Назначение контроллеров отопления…………………………………….…..14

3.2 Общие характеристики контроллеров………………………………….……14

3.3 Выбор контроллера для системы отопления в гостинице……………..…….15

Список используемых источников и литературы ………………….……………17

Российская Федерация занимает существенную часть материка, большая часть которого расположена в северной климатической зоне. В нашем районе температура для расчёта системы отопления составляет минус 31°С, поэтому несколько месяцев в году нам необходимо обеспечить теплоснабжение зданий: жилых домов, офисов и других помещений.

Система отопления должна отвечать современным требованиям:

Высокая эффективность системы.
Экономичность.
Возможность автоматического регулирования и создания максимально комфортных условий проживания.

Отопительные системы разрешают одну из задач по созданию микроклимата в помещениях. Они служат для поддержания заданной температуры воздуха во внутренних помещениях зданий в холодное время года.

Заполнение гостиниц носит переменный характер, и поддержание заданной температуры в нежилых комнатах является невыгодным. Для решения этой задачи, будут рассмотрены современные системы автоматизированной регулировки теплоты в помещении.

Рис.1 Принципиальная схема системы отопления

Предложить возможность экономии ресурсов системы отопления при простое номеров.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи :

Изучить работу системы отопления в гостинице
Изучить методы регулировки теплоты
Рассмотреть представленные на рынке системы автоматического регулирования теплоты в помещениях
Определиться с критериями для контролера системы автоматики
Подобрать систему для полномерной регулировки системы отопления
Узнать экономию при разной заполняемости номеров

1 Система отопления

1.1 Общее понятие системы отопления

Для любого человека необходима комфортная температура в помещении, где он обитает. Обычно она находится в пределах от 18 до 22 градусов. Отопительные системы непосредственно позволяют решить этот вопрос.

Система отопления - это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне. [4]

В современных зданиях системы отопления, виды которых бывают разными, в основном состоят из следующих частей:

теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) - элемент для получения теплоты;
теплопроводы - элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;
отопительные приборы - элемент для передачи теплоты в помещение.

Системы отопления можно разделить:

а) по типу источника нагрева (газовые, геотермальные, дровяные, мазутные, солнечные, угольные, торфяные, пеллетные, электрические (кабельная) и пр.);

б) по типу теплоносителя (водяные, воздушные, паровые, комбинированные);

в) по типу применяемых приборов (лучистые, конвективно-лучистые, конвективные);

г) по виду циркуляции теплоносителя - с естественной и искусственной (механической, с использованием насосов);

д) по радиусу действия - местные и центральные;

е) по режиму работы - постоянно работающие на протяжении отопительного периода и периодические (в том числе и аккумуляционные) системы отопления;

ж) по гидравлическим режимам - с постоянным и изменяемым режимом;

з) по ходу движения теплоносителя в магистральных трубопроводах - тупиковые и попутные.

Система отопления создает в здании гостиницы атмосферу теплового комфорта для гостей и персонала и нормальную воздушную среду. Кроме того, правильное функционирование системы отопления способствует сохранению самого здания гостиницы, не дает ему промерзнуть, отсыреть, деформироваться и преждевременно разрушиться. В отопительный сезон система отопления должна работать непрерывно и при минимальном расходе теплоты обеспечивать нормальную температуру воздуха во всех помещениях. Температура воздуха в жилых номерах должна быть не ниже 18 °С, в ванных комната, санузлах — 25 °С, в вестибюлях и на лестничных клетках — 16 °С. [8]

Система отопления здания — это комплекс оборудования, предназначенного для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения, состоящий из генератора теплоты, отопительных приборов, трубопроводов, насосов, расширительного сосуда и устройств для удаления воздуха.

Отопительные приборы являются основным элементом системы водяного отопления, осуществляющим передачу теплоты от теплоносителя в помещение. Их устанавливают под окнами и в углах наружных стен. Основными типами отопительных приборов являются: радиаторы, конвекторы, ребристые и гладкие трубы.

В качестве отопительных приборов чаще всего используют чугунные радиаторы, состоящие из отдельных секций, соединенных между собой, и стальные панельные радиаторы, изготовляемые путем штамповки стенок из листовой стали с последующим соединением их сваркой.

В гостиницах высокого класса на подводках к отопительным приборам устанавливают термостаты, позволяющие плавно и в широком диапазоне регулировать температуру воздуха в помещениях.

Вода в отопительной системе беспрерывно циркулирует по замкнутому кольцу: генератор теплоты—отопительный прибор—генератор теплоты. Различают отопительные системы с естественной и искусственной (насосной) циркуляцией. При естественной циркуляции горячая вода, имеющая меньший удельный вес, чем охлажденная, стремится подняться от котла вверх и попадает в отопительные приборы. Отдав значительную часть тепла, вода охлаждается, ее удельный вес увеличивается, и она стремится вниз, к котлу. Отопительные системы с естественной циркуляцией используются в небольших одно-, двух- и трехэтажных гостиницах, расположенных в пригородной или сельской местности.

Системы отопления с искусственной (насосной) циркуляцией могут обслуживать здания любой этажности и любого размера. При этом напор воды создается в результате работы насоса. При теплоснабжении гостиницы от индивидуальной котельной перемещение воды может быть естественным или искусственным, а при теплоснабжении от групповой котельной или городской теплосети осуществляется только насосная циркуляция воды. При насосной циркуляции воды системы отопления могут быть с верхней и нижней разводкой. В первом случае горячие магистрали размещают выше отопительных приборов и прокладывают по чердаку. Во втором случае магистрали горячей воды размещают ниже отопительных приборов и прокладывают под полом первого этажа, в подвале.

2 Применение системы регулировки отопления

2.1 Как работает система регулировки теплоты

Так как заполнение гостиниц носит переменный характер, то поддержание заданной температуры в нежилых комнатах имеет потенциал энергосбережения. Для решения этой задачи, будут рассмотрены современные системы автоматизированной регулировки теплоты в помещении, в которой будет изменена температуры в нежилых номерах с +21 до +5.

Система автоматики принципиально состоит из:

Контроллера системы отопления, в который можно загрузить программу, которая будет управлять системой отопления и в нежилых комнатах температура будет снижена, что позволит значительно сэкономить бюджет на отопление.
Термодатчиков для снятия параметров температуры
Расходомеры для определения расхода потока жидкости на разных участках системы.

Регулирование при помощи цифровых контроллеров значительно облегчает жизнь, так как контроль температуры осуществляется автоматически.

Рис.2 Рассматриваемая схема системы отопления.

(1 – термодатчик , 2 – радиатор, 3 – терморегулятор, 4 – расходометр)

Регулирование теплового потока отопительных приборов может быть качественным и количественным .

Качественное регулирование осуществляется изменением температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления. Регулирование осуществляется на отопительных котлах в зависимости от погоды.

Количественное регулирование осуществляется изменением температуры теплоносителя подаваемого в систему отопления или радиаторы. Такое регулирование осуществляется на отопительном приборе (радиаторе) посредством установки муфтовых вентилей для механической регулировки, а так же регулировки при помощи термостатических вентилей, управляемые термостатическими головками. Именно это регулирование мы применяем.

Рассмотрим (рис. 2). В каждой комнате стоят термодатчики, которые сообщают контроллеру температуру комнаты. Узнав температуру контроллер с помощью, терморегуляторов может изменять ее. Как же он ее будет изменять?

В компьютер, управляющий контроллером, забиваем нужное значение температуры для комнаты, и контроллер за определенный интервал времени с помощью термодатчика отрегулирует температуру в помещении изменением расхода теплоносителя. (Все термодатчики подключаются к входам контроллера, а терморегуляторы – к выходам.)

Такую же систему можно использовать в многокомнатных квартирах, в контроллер отопления можно загрузить программу, которая будет работать по системе: когда хозяева квартиры уходят на работу температура в определенное время будет снижена, а до прихода хозяев в квартиру температура будет подниматься, чтобы вернуться в комфортные условия для жильцов к их приходу. Это также поможет семьям сэкономить деньги на отопление.

В данной работе рассматриваются вопросы повышения эффективности водяных систем централизованного теплоснабжения путем оптимизации тепловых и гидравлических эксплуатационных режимов. Рассмотрены вопросы разработки, управления, контроля и анализа тепло-гидравлических режимов на примере системы централизованного теплоснабжения города Омска. Отражены результаты проведения наладки, а также показаны особенности оперативного централизованного регулирования тепловых режимов с учетом динамических свойств системы централизованного теплоснабжения.

Российская Федерация относится к странам с высоким уровнем централизации теплоснабжения. Теплоснабжение городских населенных пунктов обеспечивается тепловыми источниками (ГРЭС, ТЭЦ, котельными) различной мощности путем транспортировки тепловой энергии по водяным тепловым сетям.

Эффективность функционирования систем централизованного теплоснабжения во многом зависит от режимов работы тепловых сетей и систем теплопотребления. Поэтому задача оптимизации режимов, проведения наладки и регулирования тепловых и гидравлических режимов в сложных системах крупных городов является весьма актуальной.

2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДА ОМСКА

электрической энергии осуществляется по комбинированному циклу.

К тепловым сетям подключено 12,5 тысяч тепловых пунктов, в том числе 59 ЦТП и ТПНС. Для увеличения пропускной способности тепловых сетей установлено 13 ПНС. Присоединение потребителей к тепловым сетям выполнено в основном по зависимой схеме, и лишь небольшая часть (~3%) подключена по независимой схеме через ИТП и ЦТП. Горячее водоснабжение осуществляется по открытой (-50 %) и закрытой схемам (-50 %) различных видов. Системами автоматического регулирования отопительно-вентиляционной нагрузки и ГВС оснащено только -12 % тепловой нагрузки.

3. ОПТИМИЗАЦИЯ И НАЛАДКА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Оптимизация режимов работы тепловых сетей относится к организационно-техническим мероприятиям, не требующих значительных финансовых затрат на внедрение, но приводящая к значительному экономическому результату и снижению затрат на топливно-энергетические ресурсы.

Разработка режимов (в отопительный и межотопительный периоды) проводится ежегодно с учетом анализа режимов работы тепловых сетей в предыдущие периоды, уточнения характеристик по тепловым сетям и системам теплопотребления, ожидаемого присоединения новых нагрузок, планов капитального ремонта, реконструкции и технического перевооружения. С использованием данной информации осуществляются теплогидравлические расчеты с составлением перечня наладочных мероприятий, в том числе с расчетом дроссельных устройств для каждого теплового пункта.

1) анализ технического состояния системы теплоснабжения, фактического состояния сетей, режимов, повреждаемости трубопроводов;

2) моделирование нештатных ситуаций, в том числе аварийных;

3) оптимизацию планирования замен трубопроводов с расстановкой приоритетов замены;

4) проектирование и модернизацию систем теплоснабжения, в том числе оптимизацию планирования модернизации и развития тепловых сетей.

Основным критерием оптимизационной задачи при разработке режимов и перераспределения тепловых нагрузок является снижение затрат на производство и транспорт тепловой энергии (загрузка наиболее экономичных тепловых источников, разгрузка ПНС) при имеющихся технологических ограничениях (располагаемые мощности и характеристика оборудования тепловых источников, пропускная способность тепловых сетей и характеристики оборудования перекачивающих насосных станций, допустимые рабочие параметры систем теплопотребления и т.д.).

1) сокращены излишние расходы топлива за счет перегрева потребителей в переходные периоды;

2) сокращены расходы электроэнергии на перекачку теплоносителя на 10% за счет сокращения циркуляционных расходов теплоносителя при подключении новых потребителей;

3) сокращены расходы топлива на выработку электроэнергии за счет приведения в норму и снижения температуры обратной сетевой воды;

5) сокращены расходы подпиточной воды на 11%;

6) подключены новые потребители.

4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ

Основной задачей регулирования отпуска теплоты в системах теплоснабжения является поддержание комфортной температуры и влажности воздуха в отапливаемых помещениях при изменяющихся на протяжении всего отопительного периода внешних климатических условиях и постоянной температуре воды, поступающей в систему горячего водоснабжения при переменном в течение суток расходе [1, 2]. Выполнение этого условия является одним из критериев оценки эффективности системы.

4.1. Способы регулирования

Оптимизация теплогидравличесих режимов и эффективность работы СЦТ во многом зависит от применяемого метода регулирования тепловой нагрузки.

Основные способы регулирования могут быть определены из анализа совместного решения уравнений теплового баланса нагревательных приборов по общеизвестным формулам [3,4] и зависит от:

- площади поверхности теплообмена. Централизованное регулирование от тепловых источников возможно осуществлять путем изменения двух величин: температуры и расхода теплоносителя. В целом регулирование отпуска тепловой энергии может осуществляться тремя способами:

1) качественным - заключающимся в регулировании отпуска тепловой энергии путем изменения температуры теплоносителя на входе в прибор при сохранении постоянным количества расхода теплоносителя, подаваемого в регулируемую установку;

2) количественным, заключающимся в регулировании отпуска теплоты путем изменения расхода теплоносителя при постоянной температуре на входе в регулируемую установку;

3) качественно-количественным, заключающимся в регулировании отпуска теплоты путем одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

Для поддержания комфортных условий внутри зданий регулирование должно быть минимум двухуровневым: централизованное (на источниках тепла) и местное (на тепловых пунктах).

В большинстве городов России, в том числе в Омске, централизованное регулирование, как правило, является единственным видом управления и осуществляется в основном по нагрузке отопления или по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения [5] путем изменения температуры теплоносителя в подающих трубопроводах в зависимости от метеорологических параметров, прежде всего температуры наружного воздуха, при условно постоянном расходе теплоносителя, хотя в некоторых городах (Москва, С-Петербург, Уфа и др.) была проведена комплексная автоматизация [6].

Широко используемый в практике график качественного регулирования отопительной нагрузки показывает зависимость температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха. Расчет графика производится по общеизвестным формулам, которые выводятся из уравнения баланса нагревательного прибора при расчетных и других температурных условиях [3, 7, 8].

Данные методики расчета температурных графиков центрального регулирования изначально разрабатывались для задач проектирования систем теплоснабжения, поэтому в них принят ряд допущений и упрощений, в частности условие стационарности процессов теплообмена. В действительности все теплообменные процессы, происходящие в элементах системы теплоснабжения, нестационарные, и эта особенность должна быть учтена при анализе и регулировании тепловой нагрузки. Однако на практике эта особенность не учитывается и проектные графики используются при эксплуатации и оперативном управлении.

4.2. Тепловой режим зданий

Тепловой режим зданий формируется как результат совокупного влияния непрерывно изменяющихся внешних (изменения температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, интенсивности солнечной радиации, влажности воздуха) и внутренних (изменение подачи тепла от системы отопления, выделение тепла при приготовлении пищи, работа электроосветительных приборов, действие солнечной радиации сквозь остекление, тепло, выделяемое людьми) возмущающих воздействий [2].

Основным параметром, определяющим качество теплоснабжения потребителя и создания комфортных условий, является поддержание температуры воздуха внутри помещений в пределах допустимых отклонений ± (К2) °С [9].

Нестационарный тепловой баланс воздуха в отапливаемом здании описывается дифференциальным уравнением следующего вида:

4.3. Особенности оперативного регулирования тепловых режимов

В соответствии с действующими нормативными документами [10] регулирование тепловой нагрузки предусматривается путем изменения температуры теплоносителя в подающей линии в соответствии с утвержденным для системы теплоснабжения температурным графиком, заданной по усредненной температуре наружного воздуха за промежуток времени в пределах 12-24 ч, определяемый диспетчером тепловой сети в зависимости от длины сетей, климатических условий и других факторов.

Несмотря на достаточно простую формулировку пункта в данных правилах, данная задача является чрезвычайно сложной в условиях неопределенности внешних факторов, сложности схемы теплоснабжения, прогнозных данных с учетом фактического состояния оборудования СЦТ, в первую очередь, тепловых сетей. По данным статистики и многочисленных аналитических материалов по эксплуатации износ оборудования систем теплоснабжения составляет около 60-70 % и продолжает увеличиваться из-за значительного снижения объемов замены трубопроводов. Проведенный анализ повреждаемости трубопроводов показывает, что основная часть повреждений происходит именно в процессе изменения температуры теплоносителя из-за изменения напряжений в трубопроводах.

Прогнозирование динамики изменения температуры внутреннего воздуха внутри помещений согласно формуле (1) при любых прогнозируемых изменениях температур наружного воздуха с учетом динамических свойств системы теплоснабжения позволяет разрабатывать диспетчерский график тепловых нагрузок с постоянной температурой теплоносителя в значительно большем временном интервале. При этом качество теплоснабжения и комфортные условия конечных потребителей не ухудшаются. Однако при этом следует учитывать степень автоматизации тепловых нагрузок, схемы присоединения и гидравлическую устойчивость СЦТ, так как проведенные исследования эксплуатационных режимов теплообменного оборудования тепловых пунктов показывают, что снижение температуры теплоносителя в подающем трубопроводе на 1 °С приводит:

- в системах автоматического регулирования отопительной нагрузки зависимой схемы присоединения

— к увеличению циркуляционного расхода до 8 %;

- в системах автоматического регулирования отопительной нагрузки независимой схемы присоединения — к значительному увеличению расхода в первом контуре (до 12 % на каждый градус) и увеличению температуры теплоносителя в обратном трубопроводе на 1 °С;

- в системах ГВС закрытой схемы присоединения к увеличению циркуляционного расхода до 20 % и увеличению температуры теплоносителя в обратном трубопроводе на 1 °С.

Увеличение расходов теплоносителя увеличивает гидравлические потери. Поэтому данное регулирование возможно в условиях достаточности гидравлической устойчивости и резерва по оборудованию ПНС. Также следует отметить, что систематическое снижение температуры в подающих трубопроводах приводит к увеличению расходов теплоносителя с последующей разрегулировкой всей системы теплоснабжения.

Оперативное регулирование с учетом вышеуказанных особенностей приводит к:

1) уменьшению вероятности повреждений трубопроводов и повышение надежности;

2) повышению экономичности:

- при производстве энергии за счет разности приростов расхода топлива на выработку энергии на ТЭЦ при разных температурах теплоносителя;

- при транспорте и распределении тепловой энергии за счет разности прироста тепловых потерь трубопроводами при разных температурах теплоносителя;

3) снижению количества пусков-остановов основного теплогенерирующего оборудования, что также повышает надежность и экономичность.

В данной работе показана возможность повышения эффективности водяных систем централизованного теплоснабжения за счет оптимизации тепловых и гидравлических режимов. Оптимизация режимов работы тепловых сетей относится к организационно-техническим мероприятиям, которая не требует значительных финансовых затрат на внедрение, но приводит к значительному экономическому результату и снижению затрат на топливно-энергетические ресурсы. Поддержание оптимальных режимов возможно только при соблюдении температурных режимов. Разработку диспетчерского графика и централизованное регулирование отпуска тепла необходимо вести с учетом динамических характеристик системы теплоснабжения, аккумулирующих способностей и переменности внешних и внутренних воздействий.

ГВС — горячее водоснабжение;

ИТП — индивидуальный тепловой пункт;

ПНС — перекачивающая насосная станция;

САР - система автоматического регулирования;

СКФ-ТС— программное обеспечение «Система контроля

2. Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления / С.А. Чистович, В.К. Аверьянов, Ю.Я. Тем-пель, СИ. Быков. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1987, 248 с.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов. - 7-е изд., стереот. М.: Издательство МЭИ, 2001.-472 с.

4. Методические рекомендации по оптимизации гидравлических и температурных режимов функционирования открытых систем коммунального теплоснабжения. -М.: Роскоммунэнерго, 2005.

5. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004.

6. Трубопроводные системы энергетики: Управление развитием и функционированием / Н.Н. Новицкий, Е.В. Сеннова, М.Г. Сухарев и др. Новосибирск: Наука, 2004. -461с.

7. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1988. -432 с.

8. Проектирование тепловых сетей: Справочник проектировщика / под ред. А.А. Николаева. М., 1965. 360 с.

9. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: ФГУП ЦПП, 2004.

10. Правила технической эксплуатации тепловых установок. СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. — 256 с.

Д. В. Жуков, В.З. Дмитриев, Повышение эффективности работы систем централизованного теплоснабжения путем оптимизации теплогидравлических режимов

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Жилые и общественные здания в нашей стране потребляют до 50 % тепловой энергии, получаемой от сжигания твердого и газообразного топлива. Поэтому сбережение теплоты, уменьшение ее расходов в зданиях, а следовательно, и экономия топлива является одной из важнейших народнохозяйственных задач.

Содержание работы

1. Экономия теплоты на отопление 3
1.1. Снижение энергопотребности отопления здания 3
1.2. Повышение эффективности отопления здания 4
1.3. Теплонасосные установки для отопления здания 5
1.4. Экономия теплоты при автоматизации работы систем отопления 7
1.5. Прерывистое отопление зданий 9
1.6. Нормирование отопления зданий 11
2. Энергосбережение в системах отопления 14
2.1. Системы низкотемпературного отопления 14
2.2. Системы низкотемпературного отопления 17
2.3. Системы геотермального отопления 20
2.4. Системы отопления с использованием сбросной воды 22
3. Горячее водоснабжение; качество воды. Горячее водоснабжение квартиры 23
Библиографический список 27

Файлы: 1 файл

ОТОПЛЕНИЕ.doc

Экономия теплоты на отопление

Снижение энергопотребности отопления здания

Перерасход теплоты при отоплении зданий происходит из-за низких теплозащитных качеств наружных стен, окон, совмещенных перекрытий, чрезмерного проникновения наружного воздуха через неплотности в притворах оконных переплетов и балконных дверей, неотрегулированное системы отопления и др.

При эксплуатации зданий необходимо проводить мероприятия, направленные на снижение нерациональных расходов теплоты, а именно: на снижение до нормальной величины количества воздуха, поступающего в помещения зданий, а также устранение избыточного расхода теплоты в системах отопления.

В помещениях жилых зданий нормальным считается следующий объем воздухообмена: в жилых комнатах — 3 м3/ч на 1 м2 площади комнаты; в кухнях негазифицированных зданий — не менее 60, а в газифицированных — не менее 60 при двухконфорочных плитах и 90 при четырехконфорочных; в ванных — 25; в совмещенных санузлах — 50 и в уборных — 25 м8/ч. Вентилирование помещений происходит за счет притока воздуха через неплотности в притворах оконных переплетов и балконных дверей и существующего аэродинамического-давления (тяги) в вентиляционных каналах.

Однако во многих зданиях фактическая воздухопроницаемость окон и балконных дверей значительно выше нормативного ее значения, а аэродинамическое давление в вентиляционных каналах чрезмерна большое. Поэтому для снижения количества инфильтрующего воздуха до нормативной величины необходимо шире применять регулируемые вытяжные решетки, через которые удаляется воздух из помещений. Для этого рекомендуется использовать диафрагмы из обрезков оцинкованной стали, располагая их за вытяжной решеткой. Такой диафрагмой можно создавать дополнительное аэродинамическое сопротивление проходу воздуха в канал, и, следовательно, снижать избыточное давление воздуха в нем.

Одной из основных причин избыточного поступления холодного воздуха в жилые помещения являются неплотности по периметру заполнений оконных и балконных проемов. Для устранения этого дефекта необходимо тщательно заполнить зазоры между стенами и коробкой герметикой, например, пенообразным полиуретаном.

Снижение расхода теплоты на нагрев воздуха в помещении достигается также заклейкой притворов переплетов окон и балконных дверей бумажной лентой, в результате чего значительно улучшается комфорт жильцов в помещениях.

Повышение эффективности отопления здания

Причинами избыточного расхода теплоты в системах отопления зданий могут быть: несоблюдение правил технической эксплуатации системы отопления, неотрегулированность их работы, большие потери теплоты из-за недостаточной изоляции трубопроводов и др.

Нормальная эксплуатация систем отопления зданий предусматривает ежегодную их промывку, что способствует очистке труб от отложений и грязи и позволяет устранить избыточный расход теплоты. Промывку системы производят наполнением ее водой, а затем быстрым выпуском воды через трубу большого диаметра, временно присоединенную к самой низкой точке системы. Такое наполнение и опорожнение обычно повторяют 2—3 раза. Более эффективной считается гидропневматическая промывка системы, при которой сначала продувают последовательно каждый стояк снизу вверх сжатым воздухом, а затем проводят гидропневмопромывку последовательно каждого стояка и магистральных трубопроводов.

Значительное количество теплоты теряется в системах отопления за счет значительной периодической подпитки их водопроводной водой. Для уменьшения количества подпиточной воды необходимо устранять замеченные утечки из системы, осуществлять ремонт и частичную смену неисправной регулирующей арматуры.

К перерасходу теплоты, а иногда и к аварии отопительной системы приводят скопления в ней значительного количества воздуха. Поэтому очень важной работой притекущем ремонте систем отопления является устранение причин накопления воздуха.

Для экономии расхода теплоты при эксплуатации систем отопления необходимо применять средства автоматического регулирования и контроля за их работой, улучшать тепловую изоляцию трубопроводов, расположенных в подвалах, на чердаках и технических подпольях.

Теплонасосные установки для отопления здания

Тепловой насос – это холодильник наоборот. Основная задача теплового насоса – забрать тепло из прохладной внешней среды и передать его в помещение. Внешняя среда при этом может быть разная: водоем, море, теплые канализационные стоки, грунт, теплый воздух вытяжной вентиляции.

Тепловые насосы довольно надежные устройства. Срок эксплуатации компрессора и теплообменного контура около 30 лет. Практика применения тепловых насосов показала, что их агрегаты и автоматика практически не выходят из строя в течение всего срока эксплуатации стоимость получаемого тепла в 2,5 раза ниже, чем тепло от индивидуальных газовых котельных и в 3 раза ниже, чем стоимость тепла от централизованной системы отопления.

Принцип работы теплового насоса:

в замкнутом контуре циркулирует хладоагент с низкой температурой испарения, который испаряется во внешнем теплообменнике при низком давлении и температуре. При испарении происходит охлаждение теплообменника и тепло забирается из внешней среды.
компрессор теплового насоса сжимает пары и перекачивает их во внутренний теплообменник. При прохождении через сопло расширителя давление и температура пара резко падают, происходит конденсация теплоносителя на стенках теплообменника с передачей ему тепла.
от теплообменника нагревается воздух в помещении или подогревается вода в системе отопления. В качестве теплоносителя обычно используется 30%-й раствор пропиленгликоля или этиленгликоля, фреоны, пропан, реже – спиртовые растворы.

Задача ТНУ накачать тепло, используя электроэнергию для привода компрессора. Поэтому тепловой насос оценивается коэффициентом преобразования теплоты (Е.Е.С.). То есть, сколько тепловой энергии (кВт*ч) вырабатывает тепловой насос на 1 кВт*ч затрачиваемой электрической энергии. Обычно этот коэффициент от 2,5 до 5. Выбор внешней среды для работы ТНУ, теплообменников, схемы их расположения и укладки трубопроводов – дело специалиста. Конструктивные особенности существенно влияют на эффективность работы теплового насоса.

Во внешнем контуре теплового насоса обычно проблем с температурой не возникает. По экономическим причинам не имеет смысла выхолаживать воздух с отрицательной температурой, но очень выгодно забирать тепло из канализационных стоков, с придонной части прудов и озер, а также из других непромерзающих водоемов, болот. Поскольку температура этих источников практически постоянна, считается, что для теплового насоса это неограниченный источник тепла. Теплообменники для водных источников подбираются исходя из расчета съема тепловой энергии 30Вт*ч на 1 погонный метр трубы теплообменника. Фиксация теплообменника в придонной части обеспечивается грузом 5 кг на 1 метр теплообменника.

Существенным достоинством ТНУ является их реверсивный характер (в жаркий период тепловой насос можно использовать для охлаждения помещения). В этом случае, тепло из помещений отводится во внешний контур от специальных теплообменников, устанавливаемых внутри здания.

Экономия теплоты при автоматизации работы систем отопления

При работе распространенных систем водяного и воздушного отопления централизованные теплозатраты на отопление можно сократить, если использовать для обогревания помещений дополнительные местные теплопоступления. Существенной экономии теплозатрат достигают, применяя автоматическое регулирование теплового потока поступающего в систему отопления. Блоки автоматизации действия системы отопления включают в общую автоматизированную систему управления работой инженерного оборудования здания. Теплопоступления от различных дополнительных источников можно считать избыточными, если они вызывают повышение температуры воздуха в рабочей (обслуживаемой) зоне сверх средней оптимальной, установленной по назначению помещения. Например, сверх 21°С в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений, когда люди находятся в них более 2 ч непрерывно.

В отапливаемых жилых зданиях к дополнительным теплопоступлениям относятся:

часть теплопоступлений от систем водяного отопления при температуре наружного воздуха выше температуры точки излома графика регулирования температуры воды в теплофикационных сетях;
часть бытовых тепловыделений, вызывающих повышение температуры воздуха в жилых комнатах сверх 21 °С (обычно при температуре наружного воздуха выше расчетной для проектирования отопления);
теплопоступления от солнечной радиации. В основных помещениях общественных зданий вместо бытовых тепловыделений имеются периодические теплопоступления от работающих людей и электрического освещения.

В помещения производственных зданий в рабочее время поступает также теплота от электрического оборудования и технологических процессов. Мощность этих дополнительных теплоисточников изменяется во времени, понижаясь до минимального значения в ночное и нерабочее время. При нестационарном характере теплопоступлений часть теплоизбытков поглощают наружные и внутренние ограждения, а также оборудование помещений. Чем больше теплоемкость ограждений помещений, тем больше они поглощают теплоизбытков, что уменьшает амплитуду колебания температуры воздуха. При этом, как следствие, роль автоматического регулирования теплоподачи в систему отопления снижается. Как известно, регулирование теплоподачи в систему отопления можно осуществлять в системе здания в целом, в пофасадных частях системы, в горизонтальных поэтажных ветвях или путем индивидуального регулирования теплоотдачи отдельных отопительных приборов и агрегатов. Автоматизированное регулирование теплоподачи в систему водяного отопления здания в целом, осуществляемое в тепловом пункте при вводе наружных теплопроводов, позволяет корректировать график центрального качественного регулирования и частично учитывать теплопоступления от солнечной радиации. Исследования, проведенные в системе водяного отопления 16-этажного жилого здания в Москве, показали, что теплоподача по скорректированному графику регулирования позволяет экономить 4,3 % расхода теплоты за четыре последних месяца отопительного сезона. За весь сезон в условиях Москвы экономия при этом доходит до 6-8 %. Автоматизированное пофасадное регулирование частей системы отопления сопровождается дальнейшим сокращением теплозатрат (до 12 %) по сравнению с теплозатратами при обычном центральном качественном регулировании. При пофасадном регулировании контроль работы частей системы отопления проводят по 3-4 неблагоприятно расположенным (обычно недогревающимся) помещениям. Это вызывает перегревание других помещений. Более эффективно в отношении экономии тепловой энергии автоматическое регулирование теплоподачи в отдельные крупные помещения горизонтальными поэтажными ветвями системы водяного отопления. При таком поэтажном регулировании температура воздуха в обслуживаемых помещениях поддерживается на заданном уровне с помощью регуляторов прямого действия с точностью ±1,5 °С.

Аналогично по эффективности автоматическое регулирование теплоподачи индивидуальными регуляторами, устанавливаемыми на теплопроводах отопительных приборов или агрегатов. При таком способе регулирования полезно используются (в отношении экономии теплозатрат на отопление) теплопоступления в помещения от людей, бытовых приборов, солнечной радиации, электрического освещения и оборудования идругих источников, а также учитывается неблагоприятное воздействие ветра. Особенно существенная экономия теплоты достигается при прерывистом отоплении зданий с переменным режимом работы.

Прерывистое отопление зданий

В зданиях и сооружениях с переменным тепловым режимом прибегают к понижению температуры помещений в нерабочие периоды суток. Для этого применяют прерывистое отопление с понижением или полным отключением теплоподачи.При сокращении теплопоступлений от системы отопления по сравнению с теплоподачей в рабочий период суток в помещениях наблюдаются колебания температуры воздуха и радиационной температуры. В сухих производственных помещениях возможно понижение температуры в нерабочий период до 5 °С. В помещениях общественных зданий можно также допустить в нерабочий период суток понижение температуры, но до такого уровня, чтобы избежать конденсации водяного пара воздуха на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций (за исключением световых проемов). Устанавливается также недельная периодичность теплового режима, связанная с субботне-воскресным (или только воскресным) перерывом в работе. Недельная периодичность нарушается только в дни праздников.

Продолжительность нагревания помещения отличается в рабочие дни и после воскресенья, так как исходная температура помещения различна. Прерывистая теплоподача вызывает периодические изменения температуры помещения, зависящие от теплотехнических свойств его ограждений, величины и продолжительности теплопоступлений. Конвективная теплота от отопительной установки поступает в воздух помещения и от него передается внутренней поверхности ограждений. Температура воздуха и радиационная температура несколько отличаются, и их изменение не совпадает во времени.

При прерывистом отоплении минимальная температура помещения, которая устанавливается к концу периода отключения отопления (режима охлаждения), зависит от теплоустойчивости, а также теплозащитных свойств наружных ограждений этого помещения. Расчеты показывают, что при прерывистом отоплении помещений повышенной теплоустойчивости теплозатраты возрастут на 4. 5 % по сравнению с затратами на отопление помещений пониженной теплоустойчивости.

Читайте также: