автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Разработка, исследование и внедрение комплекса энергосберегающих способов и средств отпуска теплоэнергии в системах централизованного теплоснабжения жилых районов

Московский ордена Трудового Красного Знаивна ¡шжвяврно-строитаяышй институт иы.В.В.Куйбышева

На правах рукописи

ФАЛИКОВ Валерия Соломонович

РАЗРАБОШ, ИССЛЕДОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ КОШШСА ЭНЕРГОСБЕРЕГАНЩХ СПОСОБОВ И СРВДСТВ ОШГСКА ТВДЮЗНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕШЙСНАБШШ' ШШХ РАЙОНОВ

05.23.03 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Москва 1992

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Академия коммунального хозяйства им.К.Д.Паьфиова

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ

доктор, технических наук профессор Чистович С.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Иония A.A., кандидат технических наук Мелвнтьвв А.И.

Ведущая организация - Центральный научно-исследовательский

институт экспериментального проектирования инженерного оборудования ■

Защита состоится " " Яи£а/># 199^ г, '

~—у—

в 1 ^ _часов на заседании специализированного

совета Д.053,11.07 при иШСИ им.В.ВДуйбытева по адресу:

МОйкш,£$роС/\с\вс<6в аудитории №

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш о£зыв.

в 2-Х экземплярах по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, •

д.26, ШСИ им.В.В,Куйбышева, Ученый совет.

Диссертация разослана"/^" 199Лт.

(авгоресргрАГ) ° ■ . '

Учёный секретарь специализированного совета' доктор технических наук профессор

Хаванов П.А.

I. ОЕЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИЮ^'РАБОТЫ •

1.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМИ. Энергоснабжение - одно из ооновннх вправлений удовлетворения потребностей страны в гошшвно-энер-етических ресурсах (ТЭР). В системах централизованного тепло-набжения (СЦТ).жилых районов городов от'ТЭД и районных котель-ых имеются большие резервы экономии ТЭР. Значительная экономия 'ЭР достигается за счет устранения непроизводительных расходов еплоты и сокращения тепловых потерь в зданиях и тепловых оетях [утем оснащения систем теплоснабжения средствами автоматического 1егулирования отпуска теплоты. Отсутотвие таких средств в тепло-шх пунктах. (ТП) потребителей и в .первую очередь - аредотв регу-[ирования отопительной нагрузки обуславливает значительный пере-)асход теплоты и топлива, перегрев отапливаемых помещений, осо-5енно в переходный осенне-весенний период отопительного сезона.

Однако внедрение энергосберегающих средств в звеньях СЦТ 1риводит к переменным режимам работы тепловых сетей и в силу

г •

гидравлической и тепловой взаимосвязанности звеньев требует разработки специальных способов регулирования отпуска теплоты, что-5ы обеспечить наряду о эффектом энергосбережения также стабильную работу тепловых сетей без разрегулировки и снижения устойчивости теплоснабжения потребителей, в том числе и при дефиците тепла в тепловых сетях. Кроме того автоматическое регулирование отпуска теплоты должно быть комплексным и применяться во воех звеньях СЦТ, только в этом случае может быть достигнута максималь ная экономия топлива на теплоисточнике, а это потребует повышенных материальных и трудовых затрат, если не будут обеопечены рациональное размещение энергосберегающих срвдагв по звеньям и внедрение эффективной системы контроля их работы.

-41.2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ состоит в создании рационального комплекса энергосберегающих способов и средств автомятазированного отпуска теплоты в тепловых пунктах закрытых систем централизованного теплоснабжения современных городских жшшх районов» позволяющих сократить раоход теплоэнергии потребителями и cootbotctbi но топлива на теплоисточнике и повысить комфорт в отапливаемых зданиях при обеспечении устойчивой работы тепловых сетей.

1.3. НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в разработке новых способов, схем и устройств автоматизированного отпуска теплоты в ТП с регулированием Нагрузки отопления и горячего водоснабжения (ГВС), обеспечивающих достижение поставленной цели, и скспериме тальном подтверждении сбережения ТЭР на теплоисточнике при комплексной автоматизации отпуска теплоты по разработанным способа и схемам в системе районного теплоснабжения о групповыми ТП (ценгральными-ЦТП). В работе предложены:

- комплекс новых способов отпуска теплоты в ТП, ваключащи ся в одновременном или разновременном в течение отопительного сезона применении связанной и несвязанной подачи теплоты систем отопления и ГВС;

- комплекс новых схем присоединения водонагревателе IBC в TII о регулированием нагрузки отопления и ГВС, обеспечивающих -реализацию предложенных способов отпуска тетготы: смешанная о с раницением максимального расхода сетевой воды и использованием регулирующего органа регулятора отопления для ограничения; с да мя группами водонагревателей ГВС смешанного с ограничением рам да и параллельного присоединения; двухступенчатая последовател! ная с переключением на смешанную; смешанная при постоянном pací лагаэмом напоре на теплоисточника;

s

- новые способ и охема автоматизации регулирования отпуска теплоты на отопление в ТП с насосным смешением о изменением алгоритма отпуска в зависимости от наличия избытка или дефицита тепла (температуры) в тепловых сетях;

- методика выбора рациональных комплексов ступеней регулирования отпуска теплоты в СЦТ жилых районов с различной структурой распределительных тепловых сетей;

, - принципы построения и методика технико-акономичеокого обоснования целесообразности создания систем оперативного контроля и управления отпуском тепла (¿СУТИ) в городских теплоснабжающих предприятиях.

1.4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в том, что предложенные способы, схемы и устройства автоматизированного отпуска теплоты в TU жилых районов обеспечиваю? экономию топлива на теплоисточнике не менее 7+10$ годовой его потребности на отопление при устойчиво^ работе тепловых сетей. Они предназначены для применения городскими теплоснабжающими предприятиями и проектными организациями при новом строительстве и техническом перевооружении действующих СЦТ. "

Создание АСУТ11 теплоснабжения с предложенными комплексами ступеней регулирования в ТП позволит получить дополнительную вко-номию топлива до 5$ и электроэнергии до 10% их годовой потребности, а также сокращение обслуживающего персонала. Разработанное методическое обеспечение комплексной автоматизации и создания АСУТП предназначено для использования проектными организациями 'и.эксплуатационными предприятиями при осуществлении ими мероприятий по повышонию эф{октиппоати и надежности систем теплоснабжения городов.

-61.5. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОМ. Разработанные опоооби и схемы автоматизированного отпуска теплоты в ЦШ явились одни из факторов, способствующих массово»^ внедренир автоматическог регулирования отпуска теплоты в ЦЯ1 в предприятиях твпловпх . станций и сетей г.Москвы [I?]. Предложенные на уровне изобрвте ния решения по смешанной с ограничением расхода схеме [ 21] И в томатизация отпуска тепла о изменением его алгоритма [24]иопол зеваны в разних вариантах рядом организаций ври проектирования ДТП и ИТП и создании для них средств автоматизации, в том одел автоматизированного элеватора о регулируемым соплом [30], насс но-смесительной установки для ЦТП, блоков автоматического рв^у лирования для систем отопления и ГВО [29], блокбв регулирован! и учета с применением микропроцессорного регулятора типа Теши Разработанное методическое обеспечение проектирования ко» лексной автоматизации и АСУТП теплоснабжения используется про< ными и проектно-конструкторскими организациями при выполнений проектных работ по совершенствованию управления и автоматизац) систем теплоснабжения' для г.г. Казани, Москвы, Нижневартовска Вендоры.

Разработанные схемы и средства отпуска теплоты награждал медалями ВДНХ, демонстрировались на международной выставке"Ин бытнаш-85" в г.Москве.

1.6. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ предложения и выводы, составляю научную новизну, в том числе результаты натурных испытаний де ствущей системы районного теплоснабжения с комплексной автом .зацией отпуска теплоты в ЦТП, подтверждающие эффективность пр ложенных способов и средств.

Достоверность научных выводов и рекомендаций основываете

на исследованиях, выполненных методом математического моделирования с применением ЭВМ, и на большом объеме окслэрименталь-ных исследований, проведенных на действующих объектах теплоснабжения жилых районов г.Москвы: ;в 1970-1972 г.г. в Гольянове в ЦЩ с зависимым присоединением систем отопления [14], в 19741976 г.г. в Бирюлеве в 1Ш1 о независимым присоединением [1б], в 1983-1985 г.г. в Тушине в ИГЛ о элеваторным присоединением [эо], В 1989-1990 г.г. в ЩЛ <ш[27], в 1991-1992 г.г. в административном здании с однотрубной системой отопления [28]. Она подтверждается также результатами натурных испытаний в 1981-1984 г.г. Действующей.системы теплоснабжения с 47 комплексно автоматизированными ЦШ в районе Бирюлево г.Москвы [17] и большим объемом внедрения средств регулирования отпуска теплоты в ЦТП (более 600) в теплоснабжающих предприятиях г.Москвы.

1.7. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на постоянно действующем Всесоюзном семинара по совершенствованию управления и автоматизации систем.теплоснабжения при Научном совета по комплексным проблемам энергетики РАЙ {Ленинград, 1982} Запорожье, 1984; Орел, 1985; Ленинград, 1987; Харьков, 1988; Кострома, 1991; Орел, 1992); заседаниях секции теплофикации ЦП.НТОЭиЭЦ (Ленинград, 1971; Таллин, 1980; Каунао, 1987); научно-технических семинарах Главмосжилуправлвния (Москва, 1983), предприятий Управления "Мособлтеплоэнерго" (поо.Левково Московской обл., 1983), предприятий треста "Твплоэнергия" У1ЭХ Мосгорисполкома (Москва, 1974), ЙНТО КХ и БО (Петрозаводск, 1991); научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях но теплоснабжению и его автоматизации и диспетчеризации (Ленинград, 1971; Челябинск, 1972; Моокьа, 1974; Харьков, 1975; Запорожье, 1976;

Москва, 1973; Харьков, 1982; Москва, 1984; Горький, 1989; Ленинград, 1990).

I.8. ОСНОНШЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Книги: I. В.С.Фаликов, В.П.Витальев. Автоматизация тепловых пунктов, id.: Энергоатомиздат, 1989 (гл. 5-7, { 2.1; гл.1,3,4 в соавторстве).

2. В.П.Витальев, В.С.Фаликов. Приборы и средства автоматизации систем теплоснабжения зданий: Справочное пособие. М.: Стройиздат, 1987, 176с. (гл.5-8, § I.I, 1.4, 4.2).

3. Водяные тепловые сети. Справочное пособие по проектированию. Под ред. Н.К.Громова и Е.П.Шубина-. М.: Энергоатомиздат, 19Э8 (гл.6 и 28). С.53-74, 348-351.

Производственно-техническая литература: 4. Инструкция по режимам работы закрытых систем теплоснабжения от районных котель ных при комплексной автоматизации регулирования отпуска теплоты в ЦТП. М.: ОНТИ АКХ, 1984.

5. Рекомендации по совершенствованию управления работой котельных и тепловых сетей при комплексной автоматизации систем теплоснабжения городов. ¡Л.: ОНТИ АКХ, 1988. Разделы I, Ш.

6. Инструкция по режимам работы систем теплоснабжения от котельных с автоматизированными ИТП. М.: ОНТИ АКХ, 1990.

7. Указания по повышению надежности сиотем коммунального теплоснабжения. М.: ОНТИ АКХ, 1990, С.Н-20.

8. Основные положения по комплексной автоматизации систем теплоснабжения городов. М.: СИТИ АКХ, 1988.

9. Рекомендации по оценке экономической эффективности внедрения средств телемеханики в коммунальную энергетику. Изд. 2-е, м.: ОНТИ АКХ, 1987. C.4-I9, 47-53.

Статьи: 10. Фаликов B.C. Основные направления автоматизации совместно работающих центральных пунктов и абонентских вводов. Сборник "Автоматизация отопительных котельных", вып.6. Л.: "Недра", 1971. C.I4I-IG2.

II. Фаликов B.C. Смесительные устройства системы теплоснабя ния как обгект регулирования расхода тепла. Научные труды АКХ, внп.Ю, М.:ОНТИ АКХ, 1971.

-912. Фаликов B.C. Определение основных характеристик и структурных схем совместно работающих смесительных устройств автоматизированных систем теплоснабжения. Сборник "Автоматизация отопительных котельных", вып.6, Л.:"Недра",'1971, С.162-179.

13. Фаликов B.C. Основные элементы автоматизации центральных тепловых пунктов с управляемыми местными системами. Материалы к семинару "Автоматизация отопительных котельных, оиотем теплоснабжения и отоплонил", Л.; ЛДНГЛ, 1971.

.14. Фаликов B.C. Основные результаты исследований автоматизированного теплового пункта. Тезисы докладов к школе передовЬго опыта ВДОХ GCCP, Л. 1974. C.I74-I8I.

15. Фаликов B.C. Исследование многосвязной системы автоматического регулирования расхода тепла в ЦГП. Научные труды АКХ, вып. 131, М.: ОНГЯ АКХ, 1976. С.66-75.

16. Фаликов B.C. Автоматизация центральных тепловых пунктов жилых микрорайонов. Научные труды АКХ, вып. 173, М.: ОНТИ АКХ, 1979, С.42-66.

17. Фаликов B.C. и др. Исследование режимов работы систем теплоснабжения с ДТП при их комплексной автоматизации. Сб. научных трудов АКХ "Экономия тепловой энергии в системах теплоснабжения". -Л. 1964. С.42-60.

18. Фаликов B.C. Тепловые пункты о относительно большой бытовой нагруэкоИ//Водоснабжание и санитарная техника, 1985, № 8,1 С.14-16.

19. Фаликов B.C. Расчет и применение смешанных схем ЦТП о ограничением расхода воды//Бодоснабжекие и санитарная техника, 1989, » Ö. С.13-15.

20. Фаликов B.C. Рехулирование отпуска теплоты о применением микропроцессорных регулягоров//Водоснабжение и санитарная техника, 1991, » 6. C.I8-20.

Авторские сиадетельства на изобретения: 21. Фаликов B.C. Устройство для управления работой теплового пункта о системами отопления и горячего водоснабжения. № 407150. БИ, 1973, № 46.

22. Фаликов B.C. Устройство для регулирования расхода тепла в системо теплоснабжения. Л 842345, БИ, 1981, »24.

23. Камоеко H.A., Каалинский Б.И., Фаликов Б.С. Устройство для регулирования тешюрогури в системе отопления. Ji 1390407, Ш, 1988, № 15.

- <о-

24,'фаликов B.C. Устройство для регулирования расхода теплоты т отопление в система теплоснабжения. Л I50623I, БИ, 1989, № 33. _ ' ; .

Научно-технические отчеты:й!'Исследование основных вопрооов создания АСУТ11 систем теплоснабжения'.' M.I979 (разделы 2.2*2.5, 3, 4, 5.6, 6, 7).

26. "Методика определения экономической эффективности мероприятий программы комплексная автоматизация система теплоснабжения и теплопотребления района Иманта г.Риги. M.I988.

27. "Разработка и натурная проверка алгоритма регулирования режимов отпуска теплоты на ЦТП для микропроцессорного регулятора на базе прибора Теплар НО.' М. 1990.

2d. "Проведение натурных испытаний комплекта терморегуляторов ... для отопительных приборов однотрубной системы отопления в здании МГЦ "Мосгортепло". М, 1992.

Проекты: 29. Блок автоматического регулирования для групповых систем отопления БАОГ. Тоже, для местных сиотем отопления ЕАОХ Тоже, для водонагревателя горячего водоснабжения ЕАГ. М., ПКБ АКХ, 1985.

.30. Элеватор с регулируемым соплом автоматизированный. М, Т, АКХ; 1985. .

Всего автором по теме диссертации опубликовано 49 работ, 32 научно-технических отчета, 5 изобретений, написанных лично или в соавторства, а такзкэ с его участием разработаны 10 проекте реализующих его предложения.

. 2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе обобщены результаты разработок, исследований и внедрения, выполненных с 1970 по 1992 год под руководством и при непосредственном участии автора. Все разделы работы связанц между собой общностью темы, входящей в планы основных работ АКХ им.К.Д.Памфилова по выполнению государственных программ по энергосбермюиию и повышению устойчивости систем теплоснабжения

городов, в частности программы Госгражданстроя на 1986-1990 г.г. (задание 03, этапы 01.03, 01.04, 02.01, 02.02, 02.04, 02.05, 04).

Объектом исследований являются закрытые СЦТ жилых районов с двухтрубными магистральными тепловыми сетями и тепловыми пунктами (ГП) зданий, в которых активно регулируются нагрузки отопления"и горячого водоснабжения (ГВС). Диссертация состоит из трох взаимосвязанных частей, в каждой из которых последовательно отражены разработка, исследование и внедрение: рациональных способов отпуска тепла в СЦТ жилых районов и схемных их реализаций (п.2.1-2.4, 2.3); средств автоматического регулирования и управления отпуском тепла, реализующих предложенные споообы' (п.2.5); рациональных.комплексов ступеней регулирования отпуока тепла в СЦТ жилых районов и систем оперативного контроля их работы (п.2.6, 2.?.).

2.1. Выполненными автором исследованиями [I0,í6,2l]„ установлено, что в СЦТ с тепловыми пунктами с активно регулируемым нагрузками (топления и ГВС наибольший энергосберегающий эффект при устойчивой работе тепловых сетей обеспечивается ооблодением следующих требований: расчетный расход сетевой воды на T1I ((гс) должен быть минимально возможным ( Ь> ), что обеспечит снижение затрат на тепловые сети и расхода электроэнергии иа перекачку теплоносителя; в процесса регулирования отпуска тепла расход ce-, тевой воды на П1 (Gc) не должен превышать своего расчетного значения во избежание разрегулировки тепловой сети; изменения подачи тепла на отопление должны осуществляться в широком диапазоне вплоть до нуля, что обусловит максимальное энергосбережение тепла. Соблюдение этих требований зависит ог принятого о п о о о б а подачи тепла на отопление вТН. Показа-

но[16], что для ТЛ о регулированием отопительной нагрузки и ГВС применение только несвязанной или только связанной подачи теплоты не удовлетворяет поставленным требованиям,

• В диссертации предложен опооо'б комбинирован ной подачи теплоты, заключающийся в сочетания евлзакнрй и несвязанной подачи в двух основных вариантах.' А - с разновременным в течение отопительного сезона применением связанной и несвязанной подачи, Б - о одновременным применением ®тих ciioco6ob[I6, 21, 22]. При варианте А начиная о точки излома графика температур воды при IN í tu в холодный период сезона применяется связанная подача, а в переходный период при наличии избытка темиературы сетевой воды сверх требуемой душ сиотем отопления -несвязанная подача. При этом в процессе связанной подачи участвует вся тепловая нагрузка второй ступени водонагревателя ГВС йгЖ . Такой вариант обуславливает минимальное расчетное значение расхода сетевой воды на ТП и максимальный диапазон регулирования пра избытках температуры сетевой воды. Область применения варианта А ограничена допустимым отношением максимальных нагрузок ТВС í G-r 3 и отопления. ( Q.e ) f¿on - (Qr/Qo^on , выше которого недопустимо велики колебания температуры воздуха в отапливаемых помещениях. При варианте Б начиная о точки излома графика в холодный период сезона применяется частично-связанная пОдачэ, в которой участвует только часть нагрузки Qrg, а по отношению к остальной части втой нагрузки подача теплоты несвязанная; в переходный период при нал» чии избытка температуры сетевой воды, как при варианте А, применяется только несвязанная подача. Величину части нагрузки ГВС, участвующей и связанной подаче, целесообразно принимать исходя из

допустимого значения отношения Этот вариант не имеет ограняем

чения по у и расширяет область применения связанной подачи,

-в-

обеспечивая получение всех ее преимуществ, прежде всего в чаоти снижения расходов сетевой води на 711, а также обеспечивает получение всех преимуществ несвязанной подачи. Условием, определяющим момент перехода от несвязанной к связанной подаче,'привято достижение расхода Gc своего расчетного значения , что гарантирует предотвращение превышения расхода (гс сверх .

Для реализации предложенных способов подачи тепла разработан ком'плеко схем ТИ. Из анализа различных охем [10, 1б]сделан вывод о том, что одной из основных по варианту способа Л является схема ТП со смешанным присоединением водонагревателя ГВС с переходом от несвязанной подачи к связанной при достижении Gc - ('! . которая получила название смешанной схемы с ограничением максимального расхода сетевой воды. Автором предложен вариант схэми [2Í], в котором, во-первых, для определения момента перехода от'одного способа подачи тепла к другому применено непосредственное измерение расхода Gc и, во-вторых, для ограничения расхода используется клапан регулятора отопления РТО (рис.1, 1). Такие решения обеспечивают выполнение постанлешшх требований при меньших затратах на средства автоматизации. и требуемую определенность в осуществлении связанного процесса отпуска тепла (в отличие от известного решения на базе • регулятора расхода на входо Til). Схему I следует считать ОСНОВНОЙ для применения в Til городов средней полосы и севера при независимо ог типа теплоисточника (ТЭЦ, районной котельной).

Схема II (риоЛ, II) отличается наличием двух групп водонагревателей ГВО: двухступенчатого (1,2) по смотанной схеме о ограниченном расхода и одноступенчатого (II) по параллельной охемв[25].

основные

дм cj3idm.it полоса и сё^ёрс)

схемы

с№ ЮХНУК ¿оауоноб

7Т

у ар

ет Т1ПЛС'

иаочниха^

щвддо- ь. пробада г

схемы с частичной

автоматизацией

\го г?»!

/ т -Л

1

^ 1

ма отопление

1-1У - схемы ной я несгяэшто

'ТО с одновпеменнсй к ^ю^еиенной^а клштн; Э -, ялевотор; Си -пе н ""¿„я: 1,2,Й - ступ«

всдоногрчВАтеля

1'ВС.

-(5-

■i

В ней лишь часть нагрузки ГВС, соответствующая расходу Gri , участвует в процессе связанной подачи- теплоты на отопление при расходе сетевой воды Gc¿ = (?/ • Схема И рекомендуется для ТП о отношением ?"'> вместо принимаемой согласно действую-

щим нормам и требующей повышенного расхода параллельной схемы, так как благодаря связанной подаче теплоты для двухотупенчатой группы (1,2) требуется меньший расход сетевой воды.

При разработке схем ТП следует считаться о дефицитом средств автоматизации и в первую очередь расходомеров для уотройотва ограничения расхода. Поэтому автором предложены охв м а ТЛ о частичной,автоматизацией подачи теплоты, в которых ограничение расхода сетевой воды осуществляется без расходомеров. Разработаны две схемы - о двухступенчатым последовательным присоединением а переключением на сме-ШЭ1Ш09 присоединение (схема Ш) я со смешанным присоединением при постоянном располагаемом напоре на теплоисточника (схема 17), которая рекомендуется при относительно выоокой гидравлической устойчивости тепловых сетей и примерно одинаковых значениях fp для всех ТП, что может быть характерно только для оиотем теплоснабжения жилых районов or районных котельных [17]. При наличии в T1I бака-аккумулятора системы ГВС схема 1У может быть применена без указанного ограничения.

2.2. Исходя из требований максимального энергосбережения я устойчивой работы тепловых сетей установлено ¡I, 20,28J, что способы и средства регулирования отпуска тепяа на отопление в ТП" •должны обеспечить: заданные законы (графики) регулирования температуры и расхода воды на отопление как при избытке, тек я оря дефиците теала в тепловой сети; предотвращение возможности прз-

вшления расхода сетевой воды сверх своего расчетного значения; взаимосогласованную работу с другими ступенями регулирования, например, дбфасадиого или индивидуального регулирования; устойчивость работы Средств автоматического'регулирования при возмущениях со стороны тепловой сети и потребителей, в том числе и при аварийных ситуациях. Показано [б,7,20}( что для етого средства регулирования должны обладать свойствами самоприопоооб-ления, изменять алгоритм регулирования. Автором предложены способ и схема автоматизации узла насосного смешения о изменением алгоритма регулирования путем взаимного переключения клапанов, регуляторов температуры и расхода воды на отопление[20,24] ; при дефиците, температуры сетевой воды вместо регулирования отпуска тепла осуществляется стабилизация расхода воды на отопление. Предложенные решения обуславливают наименьшие затраты на средств регулирования благодаря примененному элементу переключения

2.3. Анализ режимов работы предложенных схем ТП показал возможность их применения при любом*графике отпуска тепла из теплоисточника без перегрева зданий и возможность реализации любого графика отпуска тепла потребителям. Разработана методика выбора рациональных температурных графиков центрального и группового (местного) регулирования отпуска тепла.о учетом типа тепл источника (ТЭЦ, котельная), динамики роста тепловой нагрузка СЦТ, степени охвата Та автоматизацией огпуска тепла и ряда ограничений, обеспачииавдих увеличение срока службы теплопроводов тепловой сети [1,4,б]. При сплошной автоматизации ТП экономичен целесообразно осуществлять отпуск тепла из теплоисточника по предлах'аемому ступенчатому графику при постоянной температуре воды в сети более 1иО°С [б]. Наличие двух регуляторов в схеме "П.

т 17-

позволяет осуществлять отпуск тепла на отопление зданий по не-лннойночу закону количественно-качественного регулирования [i, 20,23].

Для каждой из охам предлагаемого комплекса разработаны методики расчета параметров оборудования и режимов работы £б,18, 19]. Автором поставлена и решена актуальная задача: применить в существующих ТЛ смешанную схему о ограничением расхода, не изменяя поверхность нагрева водонагревателя ГВС» при этом обеспечить суточный балано отпуска тепла на отопление без существенного превышения расчетного расхода сетевой воды против-отопительного расхода. Это позволяет внедрить энергосберегающую схему I о'минимальными затратами [б,19],

2.4. й о о л вдов аяие и внедрение предложенных охемТП жилых районов проводились ■ путем математического моделирования о применением ЭВМ и натурйых испытаний на' действующих объектах в реальных условиях эксплуата- '

нии. ' •

Результаты теоретических исследований режимов работы схемы I¡ (смешанной о ограничением расхода) показали [l9], что при внодре-нии в действующих ТП регулирования отпуска тепла на отопление можно сохранить поверхности нагрева водонагревателей ГВС, выбранные для.двухступенчатого последовательного включения, и перевести Til на режим работы по смешанной о ограничением раахода схема. При этом превышение расхода воды из сети будет незначительным, а колебания температуры воздуха в помещениях будут также неощутимы, как и при последовательной схема.

- Для схемы 21 (с двумя группами водонагревателей ГВС) было проведено расчетное технико-экономическое исследование, при ко-

лв-

тором она сравнивалась по .основным параметрам и затратам о параллельной схемой при I. Результаты исследования показали [18], что предлагаемая схема II экономичнее по капитальным затратам ле менее, чем на 9-15$, благодаря существенному снижению расхода Сс Сна 20*30$).

Режимы работы схем Ш (с переключением)и 1У (при постоянном напоре на теплоисточнике) исследовались экспериментально в реальных условиях эксплуатиц.ы действующих ЦТЛ в г.Москва [16,17] и показана высокая эффективность их применения при частичной автоматизации подачи теплоты (см. п.2.8).

Исследования систем автоматического регулирования (САР) расхода таила на отопление в схемах ТП жилых районов путем математического моделирования и натурных испытаний проведены для ДТП о зависимым присоединением СО через наоос смешения [13,14] и о паз; висдмым присоединением СО [16] и для ИТ11 о элеваторным, присоединением С0[30]. Результаты исследований показали высокую эффективность предложенных САР расхода тепла, обеспечивающих'экономию тепла на -отопление не менее 8—105? годового расхода.

Статические и динамические режимы работа САР расхода тепла в ДТП о насосами смешения исследовались методами теории автомата' чаского регулироваиия[11,12,15], Показано, что такая сиотема явл. ется многосвязной, которая устойчива с требуемым качеством регулирования [15]. . . - .

Предлагаемые схема ТЛ внедрены в оиотвтх районного теплоснабжения в г.Москве[1,17] и включены в инотруктивно-матодичеоки материалы[4+8].

2.5. Разработанные способы и схемы отпуска тепла,позволили АКХ им.К.Д,Нам]плова, ее 1КБ и заводу создать комплеко

блочных средств автоматизированного отпуска тепла в ТПжилых рай-о н о в: насосно-смесительную установку АНСЙ, элеватор о регулируемым соплом ЭРСА (ЭА)[30], блоки регулирования для систем отопления БАОГ, БАОМ и для водонагревателя 1ВС БАГ[29], блок регулирования и .учета для местного Ш. Эти средства созданы и испытаны при непосредственном участии автора. Исследование экономических показателей их работы показали, что они могут обеспечить экономию теплоты на отопление зданий до 10% годовой ее . потребности за счет устранения перегрева зданий в переходный период (2-3$), учета в графике отпуска теплоты избыточных внутренних теплопоступлений (4-5$), снижения температуры воды,в ночное время (3$) и нерабочие дни (для общественных зданий). Благодаря . их комплектно-блочному исполнению снижаются затраты на изготовление (в 1,5-2 раза) и проектирование (в 5 раз) по сравнения с подобными средствами, монтируемыми россыпью. С цель» обеспечения высокой эффективности использования разработанных средотв автором подготовлены рекомендации по наладке и эксплуатации автоматических регуляторов отопления и ГВС и устройств ограничения расхода, применяемых в этих средствахб]. Эти средства внедрены в г.г. Москве, Мытищи, Черкесске.

2.6. Наибольший энергосберегающий эффект в СЦТ достигается . п р и к ом п л е к с н ой автоматизации отпуска теп л.а, одним из основных вопросов проектирования которой является выбор рационального, комплекса ступе я ей регулирования в ТП. Установлено^], что основными факторами, влияющими на вы- . бор комплекса ступеней и САР в них, являются{ тип структуры

распределигельных тепловых сетей (место размещения водонагревателя ГВС, количество трубопроводов), наличие пофаоадного разделения систем отопления зданий или средств индивидуального регулирования в помещениях, наличие замкнутых гидравлических контуров в тепловых сетях СЦТ, для каздого из которых требуется установка регулятора отпуска тепла. Результаты разработки методики выбора ступеней регулирования в ТЛ представлены данными нижеследующей таблицы, включенными в инструктивно-методические материалы [6,8] и примененными при оценке эффективности проекта комплекс ной автоматизации СЦТ г.Риги, разработанного институтом Латгипро пром[2б! Разработана методика расчета экономии энергоресуроов от комплексной автоматизации ТП,

2.7. Для достижения проектного энергосберегающего аффекта И устойчивой работы СЦТ при внедрении комплексной автоматизации отпуска тепла необходима система оперативного контроля и управления в СЦТ (АСУТО). Разработаны технологические принципы построения таких систем: определены их задачи (функции), объемы известительной и командной информации, количество и тип подсистем[3,8]. Разработана методика твхнто-зконоытвского обоснования целесообразности создания таких систем совместно о автоматизацией регулирования отпуска тема в Tfi[l,9,25l. Разработанная методика выбора системы контро ля использована ЦНЩЭ11 инженерного оборудования, МосгазНИИпроек-том, НПО Уралоистем (г.Екатеринбург), СКТБ Моссистемотехника, ПКБ АКХ при выполнении предпроектных работ по созданию АСУТП в г.г.Нижневартовске, лк>скве, Казани, Бендеры и включена в инотруи тивно-мегодическив материалы по проектированию АСУТП. Предложенные методики выбора рационального комплекса ступеней регулирова-

Таблица

Рациональные комплексы ступеней регулирования в тепловых пунктах жилых районов

Ступени и системы автоматического регулирования отпуска теплоты

Тип струк- Место раз- __

водонагре- ти отсутствии средств индивидуального регулирования и

пых сетей ватедя ГВС отсутствии пофасадного раз- наличии пофасадного раз-

деления систем отопления - деления систем отопления-

ИТП

иш

при наличии средств индивидуального ре-, гудирования

4-х трубная • ЦТЛ Групповое по возмущению (или

с 1ГШ а :ДТП . комбинированное»») - в ЦТП и

-местное общедомовое комбинированное - в ада [I]

ИШ Летное общедомовое по возму-

щению (или комбинированное**) в ИИ [29,30]

Групповое по возмущению - в ЦШ и местное общедомовое по возмущению (или комбинированное*») - в ИТЯ

Групповое по возмущению (или комбинированное**) - в ДТП" и местное общедомовое комбинированное - в ИТП*

Групповое по возмущению -в ЦТП и местное пофасад-ное по отклонению (или комбинированное* ) - в МТЗ

'.Местное дойасадное комбинированное - в ИТЦ

Групповое по возмущению -в ЦТП и местное пофасадноа, комбинированное - в ИШ

2-х тсуСная с ЛТ.Т (Оеэ ЦТЛ)

2-х трубная с Цш со смесительными насосами

3-х трубная с ЦТцсо смесительными насосами отдаления

ж - при обосновании существенного отличия требуемого графика регулирования в данном МШ (ИШ) от графика регулирования в ЩП; ш - при обосновании возможности выбора представительных помещений и прокладки линий связи от регулятора к датчикам в помещениях или вентиляционных каналах здания.

Групповое по возмущению в ЦТП и местное пофасад-ное по отклонению (или комбинированное*) - в ИТП

Групповое по возмущению - в ЦТП и индивидуальное [28]

¡Лестное общедомовое возмущению - в ' ИШ и. индивидуальное -

Групповое по возмущению в ЦТД, местное общедомовое по возмущению - в ИТП и индивидуальное

Групповое по возмущению в ЦТП и индивидуальное

~2а-

ния отпуска.тепла и системы оперативного контроля их работы включены в "Пособие по проектированию автоматизации и диспетчеризации систем- теплоснабжения Ск СНиП 02.04.07-86)", подготовленное автором по заданию Госкомархитектуры.

2.8. Результаты проведенных при личном участии автора

натурных исследований действующе:

f ■ СЦТ жилого района в г.Моокве с комплексной автоматизацией отпуска тепла на теплоисточнике и в 47 ЦТ11, работающих по предлагаемым схемам III и ГУ (см.рис.1), показали[1]: вследстви работы регуляторов отопления РТО уменьшается расход воды в сети (рио.2), что обуславливает экономию топлива (газа) до 1% годовой его потребности (рис.З); удельный расход сетевой воды составил 3 т/ГДм (12,6 т/Гкал), что свидетельствует об эффективной работе схем T1I в режиме связанной лодачи тепла и пониженном расходе воды в сети. При этом температура воздуха в контрольных помещениях поддерживалась на комфортном уровне.

' - шдады •

Основным итогом работы является разработка рационального комплекса энергосберегающих способов', схем и устройств автоматизированного отпуска теплоты в ТП с регулированием нагрузки отош ния и ГВС для закрытых систем централизованного теплоснабжения хилых районов.

I. Предложены способы комбинированной подачи теплоты иа отопление в T1I с регулированием нагрузки отопления и ГВС, сущность которых состоит в одновременном или разновременном в теча-ние отопительного сезона применении связанной и несвязанной подачи твила на отопление здания, Они позволяют получить при отпу К8 тепла в ТП наибольший энергосберегающий эй®"? и наименьшие

V a s * s « » «г * « * ^ТзТШТОи !

»MutrSwit çoxovd "пинасу

..I 3 « Ч.И I 1.1 I fl I I 1.1 t.f I I i'l I ■ 1 I t M tu I I 1 I I I t I » 11 I * I 'Il' I Hill I I 1,1-

V(Mit<M8*«f s i H s i 11 h* »

W

I

о с

о

5 ё

И е

и о

te о

s

s g

е-

.i, »

Й в

О V.

8 ,я

я •о

0 я

1 8

о «

. о

t §•

Й В-

«

8 л

tv tie^f^tvji

й.

»"У-В1*

151—

ч1

1

л- •1-я У'

Г' I

I • 1

II

14

ю*

« 2 ~2 %*С

Ч „ „

Т"€лгнаружного &>14ууа , среднесуточно * Рис. 3. Расход топлива на теплоисточнике комплексно автоматизированной СЦГ жилого района.

I - фактический в предыдувевг сезоне (осень, весна) при отсутствии автоматизации отпуска тепла на отопление в ЦШ; I' - сжидавяийся в случае отсутствия автоматизации; 2 фактический при яаличии,предао®енной автоматизации; а, б, в (о».рис. 2)

-ÜS-

затратн в тепловую сеть при устойчивой работе этих сетей.

2. Разработан комплекс схем присоединения водонагревателя ГВС в Til с регулированием нагрузки отопления и ГБС, реализующие .предложенные способы комбинированной подачи тепла:

- смешанная схема с ограничением максимального расхода сетевой воды на ТП и использованием клапана регулятора отопления для целей ограничения, отличающаяся от других подобных охем меньшим количеством средств регулирования;

- схема с двумя группами водонагревателей ГВС - смешанного о ограничением максимального расхода и параллельного присоединения, обеспечивающая при больших значениях отношения нагрузки ГВС и отопления меныаий расход сетевой воды на"Ш и снижение капитальных затрат по сравнению с известной параллельной охемой;

. - двухступенчатая последовательная схема с переключением.. ,

на смешанное присоединение и смешенная схема при постоянном pao- ;

■ ' ■ .. . - '. i* ■ i полагаемом напоре на теплоисточнике, позволяющие в условиях дефицита средств ограничения расхода обеспечить устранение перерас-. ходов теплоты в переходный период и минимальный расчетный расход ■[ сетевой зоды. .

3, Определены рациональные области применения разработанных охем для СЦТ-жилых районов яри различных типах теплоисточника, наличии или отсутствии в ТП бака- аккумулятора системы ГВС, разном отношении нагрузж IBC и отопления и разной степени охвата

. ТЛ автоматизацией отпуска тепла. Предложены наиболее целеоообраэ-нне при этих условиях и о учетом динамики роста тепловых нагру-; ' зок температурные режимы отпуска тепла из теплойсточника (центральное регулирование) и иа TU (групповое или-местное регулирование).

4. Предложены новые способ и схема регулирования узла насосного смешения в ЦТ1Г, позволяющие изменять алгоритм его работы: при подаче тепла от теплоисточника,по графику или при из- . бытке его в сети узел обеспечивает энергосберегающее регулирование отпуска тепла потребителям, при дефиците тепла в сети -стабилизацию'расхода воды ца отопление этих потребителей, предотвращающую разрегулировку тепловых сетей. .

5. Разработаны методика выбора рационального комплекса ступеней регулирования отпуска тепла в И1 жилых районов и метода ка расчета экономии энергоресурсов от комплексной автоматизации Tu.'

6. Разработаны принципы построения систем оперативного контроля отпуском тепла (структура, задачи) и методика технико-экономического обоснования целесообразности создания их в теплоснабжающих предприятиях.

7. Но результатам многолетних натурных исследований Дей-ствущей системы районного теплоснабжения мощностью 300 МВт доказана возможность осуществления энергосберегающей комплексной автоматизации отпуска теплоты в ЦТП жилых районов о применением предложенных способов и автоматики разных типов и впервые показана достигаемая при этом экономия топлива на теплоисточнике в размере 1% годовой.его потребности на отопление зданий при уста чивой работе тепловых сетей и потребителей.

8. На основании предложенных и экспериментально проверенна в реальных условиях эксплуатации способов и схем отпуска теплоп а также разработанных принципов и методик:

~ подготовлен комплект инструктивно-методических рекомендаций по экономии ТЭР п системах централизованного теплоснабжения

-Яг-

городов путем автоматизации отпуска теплоты в ТП, телемеханизации и создания АСУ Til теплоснабжения. Рекомендации иапользуются проектными и эксплуатационными организациями при выполнении соответствущих проектных и наладочных работ для г.г.Москвы, Казани, Нижневартовска, Бендеры;

- разработаны алгоритмы и схемы регулирования и управления для созданных АКХ им.К.Д.Памфилова энергосберегающих средств автоматизированного отпуска тепла - насосно-смесительной установки для ЦТЛ, элеваторов ЭРСА (ЭА), блоков регулирования БАГ, БАОГ, БАОМ для ЦГП и ИГЛ, производство которых освоено рядом ' заводов. Й регуляторах. РС29.2.33 и Теплар III, выпускаемых Московским'заводом тепловой автоматики для систем теплоснабжения, учтены предложенные технологические алгоритмы регулирования отпуска тепла и управления работой узла насосов смешения в ЦТД. Указанные средства внедрены в г.г.Москве, Черкесске, Мытищи, использованы в типовых проектах и проектных материалах, разработанных ЩШИЭД инженерного оборудования. Внедрение этих средств, в ЦТЛ и ИИ1 обеспечит экономию тепла до 10% его потребности на отопление зданий,, снижение затрат на изготовление и проектирование комплексной автоматизации. СЦТ;

' - подготовлено "Пособие по проектированию автоматизации и ДйслетЧёрйзации систем теплоснабжения" (к СИиП 2.04.07-86), в котором систематизированы требования к комплексной автоматизации систем теплоснабжения. . :.

■ ■ ' ................................. 1 ................Т " ■"■.......—......

Подписано в'печать 30,10.92 Формат 60x84 /16 Печать офс. . Й-250 - , Объем I уч.-изд.я. Т. 100 "ЗаказБесплатно'

Ротапринт МИСИ им.В,В.Куйбышева