Регулирование неравномерности теплопотребления

Регулирование неравномерности  теплопотребления.

      1. От чего зависит потребление  энергии?

Потребление энергии, прежде всего, обусловлено  потерями зданием тепла и направлено на их компенсацию, чтобы поддержать желаемый уровень комфорта. Теплопотери зависят:

- от климатических условий окружающей среды;

- от конструкции здания и от материалов, из которых они изготовлены;

- от условий комфортной среды.

Часть потерь компенсируется внутренними  источниками энергии (в жилых  зданиях это работа кухни, бытовых  приборов, освещения). Остальная часть  потерь энергии покрывается системой отопления. Какие потенциальные  действия можно предпринять по уменьшению потребления энергии?

• ограничение потерь тепла путем снижения теплопроводности ограждающих конструкций здания (герметизация окон, утепление стен, крыш);
• поддержание подходящей постоянной, комфортной температуры в помещении только тогда, когда там находятся люди;
• снижение температуры в ночное время или в период, когда в помещении нет людей;
• улучшение использования «свободной энергии» или внутренних источников тепла.

 

      2. Что такое благоприятная комнатная  температура?

По оценкам  специалистов, ощущение «удобной температуры» связано с возможностью тела избавиться от энергии, производимой им

При нормальной влажности ощущение «удобной теплоты» соответствует температуре около +20°С. Это среднее между температурой воздуха и температурой внутренней поверхности окружающих стен. В плохо  изолированном здании, стены которого на внутренней поверхности имеют  температуру +16°С, воздух должен быть нагрет до температуры +24°С, чтобы получить благоприятную температуру в комнате.

Ткомф = (16 + 24) / 2 = 20°C

      3. Системы отопления подразделяются  на:

• закрытые, когда теплоноситель проходит в здании только через приборы отопления и используется только на нужды нагрева;
• открытые, когда теплоноситель используется для отопления и для нужд горячего водоснабжения. Как правило, в закрытых системах отбор теплоносителя на какие-либо нужды запрещен.

 

      4. Система радиаторов

Системы радиаторов бывают однотрубные, двухтрубные  и трехтрубные. Однотрубные - используются, в основном, в бывших республиках СССР и в Восточной Европе.

Разработаны для упрощения системы труб. Существует великое множество однотрубных  систем (с верхней и нижней разводкой), с перемычками или без них. Двухтрубные - уже появились в  России, а ранее имели распространение  в странах Западной Европы. Система  имеет одну подающую и одну отводящую  трубу, а каждый радиатор снабжается теплоносителем с одинаковой температурой. Двухтрубные системы легко регулировать. 

      5. Качественное регулирование

Существующие  в России системы теплоснабжения проектируются на постоянный расход (так называемое качественное регулирование). Отопление базируется на системе  с зависимым присоединением к  магистралям с постоянным расходом и гидроэлеватором, который уменьшает  статическое давление и температуру  в трубопроводе к радиаторам путем  смешения обратной воды (в 1,8 - 2,2 раза) с  первичным потоком в подающем трубопроводе.

Недостатки:

• невозможность учета реальной потребности в тепле конкретного здания в условиях колебания давления (или перепада давления между подачей и обраткой);
• управление по температуре идет из одного источника (тепловая станция), что приводит к перекосам при распределении тепла во всей системе;
• большая инерционность систем при центральном регулировании температуры в подающем трубопроводе;
• в условиях нестабильности давления в поквартальной сети гидроэлеватор не обеспечивает надежную циркуляцию теплоносителя в системе отопления.

 

      6. Модернизация систем отопления

Модернизация  систем отопления включает в себя следующие мероприятия:

1. Автоматическое регулирование температуры теплоносителя на вводе в здание, в зависимости от температуры наружного воздуха с обеспечением насосной циркуляции теплоносителя в системе отопления.
2. Учет количества потребленного тепла.
3. Индивидуальное автоматическое регулирование теплоотдачи отопительных приборов путем установки на них термостатических вентилей.

Рассмотрим  подробно первый пункт мероприятий.

Автоматическое  регулирование температуры теплоносителя  реализуется в автоматизированном узле управления. Принципиальная схема  одного из возможных вариантов построения узла представлена на рисунке 1.

Существует  достаточно много разновидностей схем построения узла. Это обусловлено  конкретными конструкциями здания, системы отопления, различными условиями  эксплуатации.

В отличие  от элеваторных узлов, устанавливаемых  на каждой секции здания, автоматизированный узел целесообразно устанавливать  один на здание. С целью минимизации  капитальных затрат и удобства размещения узла в здании, максимальная рекомендуемая  нагрузка на автоматизированный узел не должна превышать 1,2 - 1,5 Гкал/час. При большей нагрузке рекомендуется устанавливать сдвоенные, симметричные или несимметричные по нагрузке узлы.

Принципиально, автоматизированный узел состоит из трех частей: сетевой, циркуляционной и электронной.

• Сетевая часть  узла включает в себя клапан регулятора расхода теплоносителя, клапан регулятора перепада давления с пружинным регулирующим элементом (устанавливается по необходимости) и фильтры.
• Циркуляционная часть состоит из циркуляционного насоса и обратного клапана (если клапан необходим).
• Электронная часть узла включает регулятор температур (погодный компенсатор), обеспечивающий поддержание температурного графика в системе отопления здания, датчик температуры наружного воздуха, датчики температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и редукторный электропривод клапана регулирования расхода теплоносителя.

Контроллеры отопления были разработаны в  конце 40-х годов XX века и, с тех  пор, принципиально отличается лишь их исполнение (от гидравлических, с  механическими часами, до полностью  электронных микропроцессорных  устройств).

Основная  идея, заложенная в автоматизированный узел - поддержание отопительного  графика температуры теплоносителя, на который рассчитана система отопления  здания, независимо от температуры  наружного воздуха. Поддержание  температурного графика наряду с  устойчивой циркуляцией теплоносителя  в системе отопления осуществляется путем подмеса необходимого количества холодного теплоносителя из обратного  трубопровода в подающий с помощью клапана с одновременным контролем температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах внутреннего контура системы отопления.

Контроллер  представляет собой микропроцессорный  прибор, способный автоматически  управлять тепловыми узлами, содержащими  до 4 контуров отопления и горячего водоснабжения.

Контроллер  обеспечивает:

- счет времени работы прибора с момента включения (с учетом сбоя питания не более двух суток);

- преобразование сигналов подключенных преобразователей температуры (термометров сопротивления или термопар) в значения температуры воздуха и теплоносителя;

- ввод дискретных сигналов;

- генерацию управляющих сигналов для управления частотными преобразователями;

- генерацию дискретных сигналов для управления реле (0 - 36 В; 1 А);

- генерацию дискретных сигналов для управления силовой автоматикой (220 В; 4 А);

- отображение на встроенном индикаторе значений параметров системы, а также значений текущих и архивных значений измеренных параметров;

- выбор и настройку системных параметров управления;

- передачу и настройку системных параметров работы по удаленным линиям связи.

Измеряя параметры системы, контроллер обеспечивает управление тепловым режимом здания, воздействуя на электропривод регулирующего клапана (клапанов) и, если это предусмотрено системой, на циркуляционный насос.

Регулирование реализуется по заданному температурному графику отопления с учетом реальных измеренных значений температур наружного  воздуха и воздуха в контрольном  помещении здания. При этом система  автоматически производит коррекцию  выбранного графика с учетом отклонения температуры воздуха в контрольном  помещении от заданного значения. Контроллер обеспечивает снижение на заданную глубину тепловой нагрузки здания в заданный промежуток времени (режим выходного дня и ночной режим). Возможность ввода аддитивных поправок к измеряемым значениям температур позволяет адаптировать режимы работы системы регулирования к каждому объекту с учетом его индивидуальных характеристик. Встроенный двустрочный индикатор обеспечивает просмотр измеренных и заданных параметров посредством простого и понятного пользовательского меню. Архивные значения параметров можно просматривать как на индикаторе, так и передавать их на компьютер по стандартному интерфейсу. Предусмотрены функции самодиагностики системы и калибровки каналов измерения.

Система регулирования состоит из следующих  элементов:

• контроллера К;
• поворотного клапана с электроприводом ПКЭ;
• циркуляционного насоса Н;
• датчиков температуры теплоносителя в подающем Т3 и обратном Т4 трубопроводах;
• датчика температуры наружного воздуха Тн;
• датчика температуры воздуха в контрольном помещении Тк;
• фильтра Ф.

Датчики температуры необходимы для определения  реальных текущих значений температур для принятия решения контроллером об управлении клапаном ПКЭ на их основе. Насос обеспечивает устойчивую циркуляцию теплоносителя в системе отопления  здания при любом положении регулирующего  клапана. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы.

1. Контроллер РАНК-Э. Паспорт.
2. Каталог автоматических регуляторов для систем теплоснабжения зданий. ЗАО «Данфосс». М., 2001 г., с.85.
3. Каталог «Бессальниковые циркуляционные насосы». «Грундфосс», 2001 г.