Исполнитель: Карташова Виктория Дмитриевна, 541 об
Научный руководитель: Ожигова Нина Михайловна
МЕТОДЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.
Введение
В настоящее время существует правило: нельзя завышать температуру обратного теплоносителя в системе теплоснабжения. Причина тому: стремление нормализовать режим работы генерирующего оборудования, снизить потери энергии как на транспортировку теплоносителя по системам трубопроводов, так и на теплоотдачу в окружающую среду, снизить материальные расходы, связанные с увеличение диаметра трубопроводов, а также расходы потребителей.
Традиционный подход к отоплению
Исходя из того, что для обеспечения передачи заданного количества тепловой энергии объектам отопления требуется тем меньший расход теплоносителя, чем большего снижения температуры теплоносителя удастся добиться в процессе отопления. Если температура обратки оказывается завышенной, отсюда, объектам передано меньше теплоты, чем необходимо.
Рисунок 1 - Принципиальная схема узла ввода при Т
1=Т
1'.
Есть несколько решений данной проблемы:
1) Повышение температуры теплоносителя в подающей магистрали отопления. Минус данного метода в том, что это приведет к росту теплопотерь со стенок трубопроводов.
2) Увеличение расхода теплоносителя. Минус данного метода в увеличении диаметров трубопроводов, как следствие, в повышенном расходе электроэнергии на приводах насосов.
3) В третьем методе комбинируются первый и второй методы.
Поэтому при пассивной теплоотдаче от приборов отопления, требование минимизации температуры обратки является совершенно обоснованным и обязательным для выполнения.
Индивидуальные тепловые пункты
В целях борьбы за энергосбережение, во многих зданиях устанавливаются индивидуальные тепловые пункты (ИТП). Тепловой пункт индивидуальный представляет собой целый комплекс устройств, располагаемый в отдельном помещении, включающий в себя элементы теплового оборудования. Он обеспечивает подключение к тепловой сети этих установок, их трансформацию, управление режимами теплопотребления, работоспособность, распределение по типам потребления теплоносителя и регулирование его параметров.
Тепловой пункт индивидуальный обеспечивает выполнение следующих задач:
• Учет расхода тепла и теплоносителя.
• Защита системы теплоснабжения от аварийного увеличения параметров теплоносителя.
• Отключение системы теплопотребления.
• Равномерное распределение теплоносителя по системе теплопотребления.
• Регулировка и контроль параметров циркулирующей жидкости.
• Преобразование вида теплоносителя.
При внедрении в систему отопления ИТП необходимо использовать насосы с регулируемым числом оборотов (частотное регулирование), так как сопротивление сети вырастет по сравнению с расчетным, и насосы окажутся в точке, далекой от оптимальной работы. В результате насос начнет потреблять больше электроэнергии.
Возможности частотно регулируемого насоса:
• Работа на постоянной характеристике (частичной).
• Работа для поддержания постоянного давления или перепада давления (требуется датчик давления, датчик перепада давления).
• Работа для поддержания постоянного расхода (требуется электронный расходомер).
• Работа для поддержания постоянной температуры или перепада температур (требуется датчик температуры, датчик перепада температур).
Нерегулируемые центробежные насосы имеют только одну кривую гидравлической характеристики, соответствующую номинальной частоте вращения вала двигателя(см. рис.2).
Преобразователь частоты позволяет с одним насосом получить множество различных кривых. Таким образом, насос может работать в любой точке кривой.
Рисунок 2 - Гидравлические характеристики нерегулируемого насоса.
Мощность насоса прямо пропорциональна расходу жидкости и развиваемому напору. При падении этих характеристик падает и мощность.
При снижении расхода воды, требуемая мощность падает даже у стандартного нерегулируемого насоса (см. рис. 3). В свою очередь, каждой новой гидравлической кривой регулируемого насоса будет соответствовать новая кривая мощности.
Рисунок 3 - Характеристика мощности нерегулируемого "стандартного" насоса.
Рисунок 4 - Характеристики мощности регулируемого насоса.
При переходе на более низкую частоту вращения мы автоматически переходим на новую кривую мощности с более низкими абсолютными значениями, что наглядно демонстрируется на рис.4.
Многолетняя эксплуатация индивидуального теплового пункта показала, что современное оборудование этого типа, в отличие от других неавтоматизированных процессов, потребляет на 30% меньше тепловой энергии. Эксплуатационные затраты снижаются примерно на 40-60%. Выбор оптимального режима теплопотребления и точная наладка позволят до 15% сократить потери тепловой энергии.
Реальная ситуация в теплоснабжении зданий
На практике ИТП применяются не на всех объектах, присоединенных к единой централизованной системе теплоснабжения. Это приводит к тому, что автоматика, снижая подачу теплоносителя на объектах с ИТП, побочно увеличивает ее там, где ИТП отсутствует. Возникает перетоп и гидравлическая разбалансировка системы.
Следовательно, на фоне отсутствия реального итогового эффекта энергосбережения будут ухудшены финансовые показатели отдельных потребителей. Кроме того, на привод насосов, работающих в неоптимальной точке своей характеристики, потребуется больше электроэнергии, да и ресурс насосов будет вырабатываться быстрее. Можно сделать вывод, что применение точечного энергосбережения путем установки современных индивидуальных тепловых пунктов на малой части объектов, включенных в общую централизованную систему теплоснабжения, является имитацией энергосбережения.
Решением данной проблемы является метод гидравлически устойчивого регулирования. Для выравнивания (повышения) гидравлической устойчивости наиболее эффективным и малозатратным вариантом является комплексная регулировка гидравлического режима на основании расчетных данных и проектных решений. Для избежания гидравлической разрегулировки отдельных абонентов или отопительных систем с открытым водоразбором применяют элеваторы (или циркуляционные насосы на перемычке вместо элеваторов), обеспечивая постоянство расхода сетевой воды у потребителя. Сокращение расхода сетевой воды при регулировке системы способствует уменьшению потерь в сети, что увеличивает гидравлическую устойчивость последней.
Повышение гидравлической устойчивости сети возможно проведением дополнительного дросселирования потока воды в индивидуальных тепловых узлах потребителей и смешивающих устройствах (индивидуальное регулирование), а так же в тепловых камерах магистральных тепловых сетей на квартальных ответвлениях (местное регулирование) и теплоисточнике (нейтральное регулирование).
Для того чтобы обеспечить энергосбережение без вышеперечисленных отрицательных последствий, достаточно уменьшения теплопотребление объекта за счет теплосъема с поверхности отопительных приборов.
Это обеспечивают отопительные приборы с активным, регулируемым, теплосъемом с поверхности. В этом случае не происходит гидравлической разбалансировки системы.
Помимо решения озвученных проблем, в результате применения данного метода регулирования, на котельную поступит вода из трубопровода обратного теплоносителя с повышенной температурой, и автоматика котельной тут же уменьшит расход первичной энергии (газа, нефти и т. д.).
Отопительные приборы с активным и регулируемым съемом теплоты
Отопительные приборы с активным и регулируемым съемом теплоты с поверхности в зависимости от конструктивного исполнения бывают нескольких типов. При этом их объединяет то, что у приборов каждого типа поверхность принудительно обдувается воздухом помещения. Причем расход воздуха, а значит интенсивность съема теплоты с поверхности прибора, регулируется в зависимости от потребностей каждого конкретного помещения.
Это обеспечивает:
• достижение в конкретном помещении комфортной температуры;
• локальное энергосбережение.
Прибор конструктивно представляет собой высокоэффективный теплообменник, плотно упакованный трубный пучок которого сформирован из специальным образом профилированных нержавеющих трубок. Внутри трубок движется теплоноситель из системы отопления. Воздух помещения, подаваемый вентиляторами в межтрубное пространство теплообменника, обдувает трубный пучок снаружи.
Регулировать величину теплосъема позволяет использование для обдува теплопередающих поверхностей нескольких компьютерных вентиляторов (кулеров). Регулировка осуществляется практически бесступенчато. Обеспечивается это как наличием нескольких вентиляторов, так и тем, что в этих вентиляторах используются электродвигатели постоянного тока на 12 В, позволяющие плавно изменять число оборотов.
Имея опыт применения отопительных приборов с активным и регулируемым съемом теплоты с поверхности в помещениях административно-производственного здания, мы иногда наблюдаем завышенные значения температуры обратки. Но это свидетельствует не о плохом качестве установленных отопительных приборов, а об обеспечении реального интегрального энергосбережения, выгодного как потребителям, так и поставщикам теплоты.
ВыводИспользуя приведенные методы в комплексе, возможно добиться до-статочного уровня энергосбережения выгодного как потребителям, так и поставщикам теплоты.