К ВОПРОСУ О РЕГУЛИРОВАНИИ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Стенин В.А.

Северный Арктический федеральный университет


Номер: 2-2
Год: 2018
Страницы: 30-33
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

регулярный режим, позиционное регулирование, энергосбережение, аккумулирующая способность ограждающей конструкции, regular mode, position control, energy saving, accumulating ability of bearing design

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В работе рассмотрена проблема энергосбережения и повышения энергетической эффективности систем отопления. Одним из возможных вариантов решения этой задачи является разработка упрощенной схемы регулирования, в которой предлагается использовать при настройке системы теплоснабжения с позиционным регулятором теорию регулярного режима и аккумулирующую способность ограждающей конструкции.

Текст научной статьи

Температурный режим отапливаемого помещения в основном зависит от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, солнечной радиации, присутствия в помещении различного количества людей и от теплоаккумулирующей способности строительных ограждений. При наличии такого большого числа переменных параметров невозможно избежать значительных колебаний температуры воздуха отапливаемого помещения путем одного только качественного регулирования отопительной нагрузки в зависимости от изменений наружной температуры. Это приводит к тому, что фактический расход тепла во многих случаях превышает необходимый на 15-20%. В целях повышения качества теплоснабжения, а также экономии тепловой энергии широко используется позиционное регулирование или, так называемое, регулирование пропусками абонентских установок. Автоматизация отопительных абонентских вводов дает значительную экономию тепла вследствие ликвидации перегревов отапливаемых помещений в осенний и весенний период [1,298]. Общеизвестно, что в межсезонье, (особенно это ощущается весной) в системах отопления большинства жилых зданий происходит «перетоп», что не только создает дискомфорт, но и ведет к финансовым потерям. Это, конечно, касается не только жилых зданий, но и любых помещений, имеющих «зависимую» схему подключения. Технически причина этого «перетопа» может быть устранена только регулированием потребления в самом здании. Для этого сейчас активно предлагаются к внедрению индивидуальные тепловые пункты (ИТП) или насосное смешение. Тот и другой варианты не лишены недостатков, поскольку требует не только затрат на насос и автоматику, но и постоянного расхода электроэнергии. Кроме того, насосная схема требует капитальных затрат, срок окупаемости которых при небольшом теплопотреблении может оказаться весьма продолжительным. Для зданий с небольшим потреблением теплоты (до 0,3 Гкал/ч) предлагается в [2,1] регулятор отопления, который регулирует потребление тепловой энергии здания позиционно. Метод прерывистого отопления давно известен, однако практически не используется. Это объясняется тем, что большинство известных регуляторов работают по температуре теплоносителя в системе отопления, что приводит по ряду причин к разрегулировке системы отопления по стоякам. Предлагаемый регулятор, показанный на рисунке 1, имеет иной принцип управления. Программное обеспечение вычисляет по температуре наружного воздуха необходимое количество тепловой энергии для здания и не дает ему потреблять лишнего. При непродолжительных (до 30 мин) перерывах циркуляции теплоносителя в системе отопления температура в помещении практически не будет отличаться от начального значения. Кратковременный перерыв циркуляции в особенности оправдан тогда, когда он обусловлен избыточной в данный момент времени тепловой мощностью, которая фиксируется приборами автоматического регулирования. В этом случае позиционное регулирование будет столь же эффективно, как и регулирование пропорциональное, которое обеспечивает, например, ИТП (независимое подключение). Рисунок 1. Регулятор отопления здания. По показаниям датчиков температуры наружного воздуха и температуры воды в обратном трубопроводе (см. рис.1) контроллер оценивает количество избыточного тепла, поступающего в здание. Для поддержания комфортной температуры в помещениях поток теплоносителя периодически прерывается с помощью клапана, устраняя «перетопы». Недостатками указанной системы регулирования являются: высокая стоимость оборудования, определенная сложность системы и связанный с этим пониженный уровень надежности. При установке температурных режимов контроллера оператор в большинстве случаев не учитывает теплотехнические особенности отапливаемого помещения и характер производимых в них работ, что особенно важно учитывать при обогреве производственных цехов и помещений. К примеру, в работе [3,78] рекомендуется учитывать в алгоритме работы системы управления инерцию системы теплоснабжения. Для повышения экономической эффективности внутренних систем теплоснабжения, надежности и упрощения схемы их регулирования предлагается использовать при настройке системы теплоснабжения с позиционным регулятором теорию регулярного режима и аккумулирующую способность ограждающей конструкции. Известно, что при изменении температуры внутри помещения или снаружи разность между ними при теплопотерях через ограждение меняется в соответствии с теорией регулярного режима по уравнению [4,102]: , (1) где m - темп охлаждения, t - время воздействия (время пропуска), -разность температур внутри и снаружи помещения соответственно текущая и начальная. Величина темпа охлаждения может быть определена в соответствии с зависимостью: , (2) где R - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции; - толщина ограждения; - удельная массовая теплоемкость ограждения; r - плотность ограждающей конструкции. Предлагаемая схема позиционного регулирования цеховой системы теплоснабжения показана на рисунке 2, где 1 - реле времени, 2 - соленоидный вентиль, 3 - элеватор, 4 - отопительный прибор. Рисунок 2.Упрощенная схема регулирования системы отопления. Порядок настройки и последующей работы состоит в следующем. Положим, что в здании цеха работает только одна дневная смена. В этом случае, в ночное и вечернее время можно понизить температуру воздуха в помещении. Оценим, насколько она понизится, если на 8 часов отключить отопление. Для ограждения из кирпича толщиной 0,65 м величина [5,61]. Термическое сопротивление теплопередаче ограждения . Разность температур . Темп охлаждения равен . В этом случае имеем . (3) Формула (3) говорит о том, что за восемь часов температура воздуха в помещении снизилась на , что допускает стандарт СП60.13330.2012. Последующее включение системы отопления позволит довести температуру воздуха в помещении до комфортной к началу работы дневной смены. Включение и выключение системы отопления производится с помощью реле времени 1 и соленоидного вентиля 2. Возможен и дистанционный режим работы системы управления. Таким образом, использование теории регулярного режима и аккумулирующей способности ограждения позволяет упростить систему позиционного регулирования системы отопления, увеличить ее надежность, аналитически рассчитать уставку времени регулятора, что даст ощутимую экономию тепловой энергии.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.