Анализ режимов работы системы теплоснабжения

 

Тепловая энергия, получаемая службами ОАО «Иж-авто» 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°C, 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°C, в обратной линии в основном находится в пределах 42-70°C.

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. 10).

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. 10. Экономия энергии циркуляционного насоса при переходе на
количественное регулирование системы теплоснабжения

 

Оценку перерасхода тепла на отопление k_пер приближенно можно определить по фактическому превышению (t_д - 18) средней температуры воды в стояках системы отопления над температурой (t = 18°C) внутри здания по сравнению с расчетными значениями по отопительному графику (t_p-18) для заданной температуры наружного воздуха.

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.

Для составления теплового баланса и оценки состояния системы отопления необходимо оценить значения тепловой мощности, потребляемой на отопление зданий различного назначения.

Сравнительный анализ позволяет определить наличие "перетопа" здания и необходимость настройки его системы на проектные показатели. Это особенно важно при настройке на номинальные показатели системы централизованного теплоснабжения. Превышение теплопотерь в зданиях и элементах системы централизованного теплоснабжения больше проектных значений приводит к необходимости выявления причин и проведения работ по их устранению.

В таблице 8 приведены характеристики теплотехнические характеристики зданий, использованные при укрупненных теплотехнических расчетах.

Таблица 8

Теплотехнические характеристики зданий

 ——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

| Здание |Объем V_н| Удельн. тепловые |Здание |Объем | Удельн. тепловые |

|      |    |  хар-ки   |    | V_н |    хар-ки   |

|      |—————————|—————————————————————|    |——————|—————————————————————|

|      | тыс. м3 | q_о, | q_в, |    | тыс. | q_о, | q_в, |

|      |    |Вт/(м3°C) |Вт/(м3°C) |    | м3 |Вт/(м3°C) |Вт/(м3°C) |

|———————————|—————————|——————————|——————————|—————————|——————|——————————|——————————|

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |

|———————————|—————————|——————————|——————————|—————————|——————|——————————|——————————|

|Жилые, | до 3 | 0.49 |     |Поликли- | до 5 | 0.46 | - |

|гостиницы, |    |     |     |ники, | |     |     |

|общежития, |    |     |     |амбулато-| |     |     |

|залы  |    |     |     |рии, | |     |     |

|ожидания |    |     |     |диспансе-| |     |     |

|      |    |     |     |ры  | |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | <5 | 0.44 | - |Больницы | <10 | 0.42 | 0.29 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | <10 | 0.4 | - |    | <15 | 0.37 | 0.29 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | < 15 | 0.36 | - |    | >15 | 0.35 | 0.26 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | <20 | 0.33 | - |    | <5 | 0.47 | 0.34 |

Продолжение табл.8

|———————————|—————————|——————————|——————————|—————————|——————|——————————|——————————|

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |

|———————————|—————————|——————————|——————————|—————————|——————|——————————|——————————|

|      | <25 | 0.32 | - |    | <10 | 0.42 | 0.33 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | <30 | 0.31 | - |    | <15 | 0.37 | 0.30 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | >30 | 0.3 | - |    | >15 | 0.35 | 0.29 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|Администра-| <5 | 0.5 | 1.02 |Прачечные| <5 | 0.44 | 0.93 |

|тивные |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | <10 | 0.44 | 0.09 |    | <10 | 0.38 | 0.90 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | <15 | 0.40 | 0.08 |    | >10 | 0.36 | 0.87 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | >15 | 0.37 |     |Предприя-| <5 | 0.40 | 0.81 |

|      |—————————|——————————|——————————|тия |——————|——————————|——————————|

|Клубы, | <5 | 0.43 | 0.29 |обществе-| <10 | 0.38 | 0.75 |

|дворцы |—————————|——————————|——————————|нного |——————|——————————|——————————|

|культуры | <10 | 0.38 | 0.27 |питания | >10 | 0.35 | 0.70 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | >10 | 0.35 | 0.23 |Лаборато-| <5 | 0.43 | 1.16 |

|      |    |     |     |рии | |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|Детские | <5 | 0.44 | 0.13 |    | <10 | 0.40 | 1.10 |

|сады и ясли|    |     |     |    | |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | >5 | 0.40 | 0.12 |    | >10 |   0.38 | 1.05 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|Учебные | <10 | 0.41 | - |Пожарное | <2 | 0.56 | 0.16 |

|заведения |    |     |     |депо | |         |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | <15 | 0.38 | 0.12 |    | <5 | 0.54 | 0.11 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | <20 | 0.35 | 0.09 |    | >5 | 0.53 | 0.11 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | >20 | 0.28 | 0.09 |Гаражи | <2 | 0.81 | - |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|Механосбо- | 5-10 |0.64-0.53 | 0.47-029 |    | <3 | 0.70 | - |

|рочные, |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|механичес- | 10-15 |0.53-0.47 | 0.29-018 |    | <5 | 0.64 | 0.8 |

|кие и |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|слесарные | 50-100 |0.47-0.44 |0.18-0.14 |    | >5 | 0.57 | 0.75 |

|отделения |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|инструмен- | 100-200 |0.44-0.41 |0.14-0.09 |Деревооб-| <5 | 0.7-0.64 | 0.7-0.58 |

|тальных |    |     |     |делочные | |     |     |

|цехов |    |     |     |цеха | |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|Цеха  | <2 | 0.76.0.7 | 6-4.7 |    | 5-10 |0.64-0.53 |0.58-0.53 |

|покрытий |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|(гальванич.| 2-5 | 0.7-0.64 | 4.7-3.5 |Ремонтные| 5-10 | 0.7-0.58 |0.23-0.18 |

|и др.) |    |     |     |цеха | |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | 5-10 |0.64-0.53 | 3.5-2.3 |    |10-20 |0.58-0.53 |0.18-0.12 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|Компрессор-| <0.5 | 0.81-2.3 | - |Котельные| 2-10 | 0.12 | 0.35-0.6 |

|ные   |    |     |     |    | |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | 0.5-1 | 0.7-0.81 | - |    |10-20 | 0.09 |0.23-0.47 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | 1-2 | 0.52-0.7 | - |Газогене-| 5-10 | 0.12 |   2.1 |

|      |    |     |     |раторные | |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | 2-5 |0.47-0.53 | - |Регенера-| 2-3 | 0.7-0.87 | 0.58-0.7 |

|      |    |     |     |ция масел| |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | 5-10 |0.40-0.47 | - |Склады | <1 | 1.0-0.87 |   - |

|      |—————————|——————————|——————————|химикатов|——————|——————————|——————————|

Продолжение табл.8

|———————————|—————————|——————————|——————————|—————————|——————|——————————|——————————|

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |

|———————————|—————————|——————————|——————————|—————————|——————|——————————|——————————|

|Служебные и| 0.5-1 | 0.7-0.52 | - |и красок | 1-2 |0.87-0.75 | - |

|администра-|    |     |     |и т.п. |   |     |     |

|тивно-вспо-|—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|могательные| 1-2 | 0.52-047 |     |    | 2-5 |0.75-0.67 | 0.7-0.52 |

|здания |    |     |     |    |  |     |     |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | 2-5 |0.47-0.38 |0.16-0.14 |Проходные| <0.5 | 1.5-1.4 | - |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | 5-10 |0.38-0.35 |0.14-0.13 |    |0.5-2 | 1.4-0.81 | - |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|      | 10-20 |0.35-0.29 |0.13-0.12 |    | 2-5 |0.81-0.64 |0.17-0.12 |

|      |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|Казармы и| 5-10 |0.44-0.38 | - |    | |     |     |

|помещения |—————————|——————————|——————————|    |——————|——————————|——————————|

|ВОХР  | 10-15 |0.38-0.36 | - |    | |     |     |

 ——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

 

Экономии тепла в системе отопления объектов ОАО «Иж-авто» также можно достичь техническими и организационными мероприятиями:

- Переход системы отопления на режим дежурного отопления при сниженной (12-14°C) температуре в нерабочие смены и выходные дни позволяет достичь 8-10% экономии тепловой энергии на отопление (в климатических условиях средней полосы России). Возможно применение автоматизированных систем отопления, снижающих температуру в ночное время (переключается централизованно и индивидуально).

- Применение систем лучистого отопления с обогреваемыми полами и стеновыми панелями, которые создают комфортные условия при температурах 15-16°C. Таким образом, снижается расход топлива примерно на 20-30%.

Потери тепловой энергии в центральных тепловых пунктах формируются и определяются:

- нарушением теплоизоляции;

- утечками теплоносителя;

- плохой регулировкой оборудования теплового пункта;

- несогласованным режимом работы сетевых насосов;

- наличием отложений в теплообменниках, приводящих к увеличению их гидравлического сопротивления и ухудшению процессов теплообмена.

 

На потребление тепловой энергии в здании оказывают воздействие следующие факторы:

- климат;

- теплоизоляционные характеристики здания;

- режим работы системы отопления и применение систем учета и регулирования;

- оснащение потребителей приборами учета теплопотребления и отношение потребителей к режимам экономии.

Большинство систем отопления традиционно имеет качественное регулирование отпуска тепловой энергии (из центральной котельной) по температуре воды, подаваемой в теплосеть. Общие недостатки такой системы отмечались выше.