Анализ режимов работы системы теплоснабжения
Тепловая энергия, получаемая коммунальными службами с различными энергоносителями (газ, топливо, водяной пар, горячая вода и др.), используется для обеспечения потребностей на:
• отопление и вентиляцию;
• горячее водоснабжение;
• собственные нужды.
Наиболее распространенными теплоносителями являются водяной пар и горячая вода с температурой до 150°С, производимые в котельной и по трубопроводам направляемые к потребителям.
Регулирование отопления в основном осуществляется по температуре при постоянном расходе теплоносителя. Во многих случаях расход воды в системе отопления регулируется дважды в год в начале и конце отопительного периода. Расход воды по сети летом составляет около 80% от зимнего расхода. Обычно температура воды в прямой линии колеблется от 70 до 150°С, в обратной линии в основном находится в пределах 42 - 70°С.
Системы отопления, работающие при постоянном расходе и регулировании температурой теплоносителя (качественное регулирование), имеют недостатки по сравнению с системой регулирования подачей воды (количественное регулирование). Система инерционна, изменение температуры в системе затягивается на несколько часов. Система имеет большое значение постоянной времени переходных процессов, плохо отслеживает потребности в тепле на отопление при резких колебаниях наружной температуры воздуха, которое иногда бывает более десяти градусов за сутки. Температура иногда регулируется только несколько раз в сутки. Особенно большая проблема в обеспечении экономичных режимов больших городов, тепловые сети которых характеризуются большой протяженностью и инерционностью.
При регулировании системы теплоснабжения подачей количества сетевой воды, нагретой до заданной постоянной температуры, мощность насосного агрегата пропорциональна расходу горячей воды в системе в третей степени (для турбулентного режима) и график зависимости мощности насоса во времени отопительного сезона напоминает отопительный график. Площадь под графиком Q-H равна энергии, затраченной на прокачку теплоносителя, которая меньше, чем в первом случае (см. рис. 18).
При создании и реконструкции систем отопления нужно шире внедрять количественные методы регулирования систем.
Переход к системе отопления с регулированием по расходу воды в системе позволяет достичь 60% экономии электроэнергии на привод циркуляционных сетевых насосов. Кроме того, замена элеваторных узлов экономичными малошумящими циркуляционными насосами с системой автоматического регулирования отопления дополнительно экономит энергию циркуляционных насосов.
Рис. 18. Экономия энергии циркуляционного насоса при переходе на количественное регулирование системы теплоснабжения
Обозначения:
Nэд – мощность, потребляемая циркулярным насосом.
tраб – продолжительность отопительного периода.
Оценку перерасхода тепла на отопление кпер приближенно можно определить по фактическому превышению (tд-18) средней температуры воды в стояках системы отопления над температурой (t = 18°C) внутри здания по сравнению с расчетными значениями по отопительному графику (tp-18) для заданной температуры наружного воздуха.
кпер = (tд - 18)/(tp - 18)
Предполагается, что термическое сопротивление системы "радиатор отопления - помещение" незначительно зависит от разности температур. Избыточные теплопритоки при перетопе жильцы сбрасывают через открытые форточки, проветривая помещение. Это можно зафиксировать только при использовании тепловизоров или инфракрасных термометров.
В настоящее время находят применение автоматизированные блочные и крышные котельные, которые работают без постоянного обслуживающего персонала. Эти котельные при определенных условиях могут быть экономически выгоднее других решений реализации системы теплоснабжения объекта. Применение таких технических решений позволяет избежать затрат на создание внешних магистральных теплосетей, уменьшить тепловые потери в системе, рассредоточить выбросы вредных веществ в атмосферу. Экономические затраты при теплоснабжении от собственной котельной могут быть в 3 - 5 раз ниже по сравнению с централизованным теплоснабжением, особенно в условиях рыночной экономики. В каждом конкретном случае необходимо проводить технико-экономический анализ.