|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
Харківський державний технічний університет
будівництва та архітектури
ШАРКОВ Володимир Вікторович
УДК 697.34
ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМІВ ВІДПУСКАННЯ ТА ОБЛІК СПОЖИВАННЯ
ТЕПЛОТИ В СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛІЗОВАНОГО ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ
05.23.03 - вентиляція, освітлення та теплогазопостачання
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків 1999
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва
та архітектури
Науковий керівник:
Доктор технічних наук , професор
Офіційні опоненти:
Доктор технічних наук, професор Полтавського
державного технічного університету
Строй Анатолій Федорович
Кандидат технічних наук, доцент Донбаської
державної академії будівництва та
архітектури
Олексюк Анатолій Олексійович
Провідна установа - Київський національний технічний університет
будівництва та архітектури
Захист відбудеться “ 12 ” листопада 1999 р. об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.03 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 310002, м.Харків, вул.Сумська, 40.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці університету.
Автореферат розісланий “ 11 ” жовтня 1999 р.
Вчений секретар
спеціалізованої
вченої ради Колотило М.І.
Загальна характеристика роботи
Актуальність роботи. Системи теплопостачання міст і населених пунктів України мають в своєму складі більш ніж 3,5 тисячі опалювальних котелень, які споживають щорічно більше 7 млн.т. умовного палива, переважно, природного газу. Приблизно така ж кількість палива використовується для виробництва та постачання теплоти в міські системи теплопостачання теплоелектроцентралями (ТЕЦ) і виробничо-опалювальними котельнями промислових підприємств. Надійне, стійке і ефективне теплопостачання комунально-побутового сектора необхідне для забезпечення нормальних умов життя, праці і відпочинку мільйонів жителів України.
Теплопостачаючі підприємства України функціонують в складних умовах, що обумовлено наступними основними причинами:
-недостатньою вірогідністю і обгрунтованістю вихідних даних про потребу в теплоті і паливі;
-невідповідністю фактичних режимів подачі тепла споживачам і нормативних режимів теплопостачання по витраті і температурі теплоносія;
-значним гідравлічним розрегулюванням теплових мереж, особливо протяжних і розгалужених, в тому числі і за рахунок несанкціонованих змін діаметрів звужуючих пристроїв і діафрагм;
-наявністю великого числа порушень споживачами правил користування тепловою енергією і відсутністю в ряді випадків методики оцінки обумовлених цим витрат теплоти;
-низьким рівнем забезпечення споживачів приладами обліку теплоти і гарячої води;
-значним збільшенням вартості органічного палива і теплоти, яка виробляється на його основі.
Ці та інші обставини визначають актуальність роботи, направленої на підвищення експлуатаційної надійності і ефективності роботи водяних систем теплопостачання підприємств теплового господарства держави.
Мета роботи. Підвищення ефективності функціонування теплопостачаючих підприємств за рахунок удосконалення планування виробництва, обліку і управління реалізацією теплової енергії.
Основні задачі дослідження:
-проведення аналізу впливу температурно-часових факторів і прийнятих режимів регулювання відпуску теплоти на величину планового і фактичного комунально-побутового теплоспоживання;
-розробка методики визначення кількості теплоти, яка споживається на потреби опалення, вентиляції і гарячого водопостачання, при відхиленні фактичних режимів регулювання відпуску теплоти від нормативних;
-аналіз впливу визначаючих факторів на втрати теплоти і теплоносія в водяних теплових мережах та розробка методики, яка забезпечує можливість нормування і планування величини витікання теплоносія;
-коректування договірних відносин між теплопостачаючими підприємствами і споживачами, які мають прилади обліку теплоти;
-впровадження результатів дослідження в практику роботи підприємств теплових мереж України.
Дисертаційна робота виконана в межах комплексної держбюджетної науково-дослідної роботи “Підвищення ефективності і надійності систем інженерного забезпечення населених пунктів, промислових об’єктів, будівель і споруд”.
Наукова новизна роботи:
-обгрунтована методика і отримані розрахункові залежності для визначення потреби в теплоті комунально-побутових споживачів;
-запропоновані залежності для визначення величини теплоспоживання при відхиленні режимів теплопостачання від нормативних;
-виконаний аналіз і отримані аналітичні залежності впливу різних факторів на величину витікання теплоносія з водяних теплових мереж.
Практичне значення роботи визначається рішенням питань, пов’язаних з економією палива, виробництвом, реалізацією і раціональним споживанням теплової енергії, що веде до зниження зовнішньої залежності держави від імпорту палива; визначенням теплових навантажень споживачів при відхиленні фактичних режимів теплопостачання від нормативних, при порушеннях споживачами правил користування тепловою енергією; можливістю реального визначення величини витікання теплоносія з водяних теплових мереж.
Особиста участь автора:
-отримано результати досліджень величин тривалостей та середніх температур опалювальних періодів;
-досліджено вплив відхилень режимів відпускання та споживання теплоти від нормативних на величину фактичного теплоспоживання, розроблено шляхи їх кількісного визначення;
-визначено і досліджено фактори, які впливають на величину витікання теплоносія із водяних теплових мереж;
-розроблено комплекс пропозицій по вдосконаленню договірних відносин між підприємствами-постачальниками і споживачами теплоти з різним ступенем забезпеченості приладами обліку теплоти.
Апробація роботи. Основний зміст роботи повідомлено і обговорено на республіканській науково-технічній конференції “Підвищення ефективності роботи теплових господарств України” (м.Черкаси, 1992 р.); республіканській науково-технічній конференції “Енергозберігаючі технології і їх інформаційне забезпечення” (м.Івано-Франківськ, 1993 р.); науково-технічній конференції викладачів, співробітників і аспірантів Київського інженерно-будівельного інституту (м.Київ, 1993 р.); науково-технічній конференції викладачів, співробітників і аспірантів Дніпропетровського інженерно-будівельного інституту (м.Дніпропетровськ, 1993 і 1995 р.р.).
За матеріалами дисертації опубліковано 9 друкованих робіт.
Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох глав, загальних висновків , списку літератури із 87 найменувань і 8 додатків. Обсяг дисертації- 151 сторінка, в тому числі 18 таблиць і 25 малюнків.
Зміст роботи
У вступі обгрунтована доцільність і актуальність проблеми, визначена мета роботи і її практична цінність.
В першому розділі виконаний огляд літератури з питань стану і аналізу ефективності виробництва і реалізації теплової енергії в житлово-комунальному господарстві.
Нормування споживання теплоти на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання, обгрунтування величин теплоспоживання на власні потреби джерел теплоти і теплових втрат в мережі є необхідною умовою ефективного функціонування теплових мереж і економії паливно-енергетичних ресурсів. Досить високий рівень розробки нормативної бази необхідний для обгрунтування потреби в паливі і формування договорів на його постачання, обгрунтування його запасів, оперативного контролю і звітності про споживання палива і оцінці ефективності енергозберігаючих заходів.
Визначення потреби в теплоті здійснюється теплотехнічним розрахунком чи по збільшених показниках. Порівняння результатів, одержаних за цими методиками, показує суттєві розходження, викликані наявністю неврахованих втрат теплоти. Відхилення в тривалості опалювального періоду, наявність так званого “перехідного” періоду, досить часта робота систем теплопостачання в режимі якісно-кількісного регулювання вимагають розробки методів кількісного обліку впливу цих та інших режимних факторів відпуску теплоти при неповній забезпеченості споживачів приладами обліку теплової енергії.
Окремого розгляду заслуговує питання дослідження впливу експлуатаційних параметрів на втрати теплоносія і теплоти з водяних систем теплопостачання.
У завершенні першого розділу сформульовані мета і основні задачі дослідження.
У другому розділі наведені розробки з удосконалення методики визначення величини теплового навантаження на комунально-побутові потреби при змінах температурно-часових та інших параметрів в системах теплопостачання.
Розрахунковий опалювальний період для населених пунктів України обмежений жорстко визначеними строками. Однак, до початку і після кінця опалювального періода, порівняно часто, спостерігаються середньодобові температури зовнішнього повітря нижче 8 С, а протягом опалювального періода зустрічаються доби з середньодобовими температурами вище 8 С.
Жорсткі межі опалювальних періодів не можуть задовольнити більшість споживачів теплоти через коливання температури повітря всередині приміщень, яка залежить від температури зовнішнього повітря і змінюється з періодом початку охолодження 1-2 години. Через 15-16 годин після початку стояння температури зовнішнього повітря близько 8,5 С і відсутності подачі теплоти в систему опалення, температура повітря в приміщеннях знижується до 12-13 С.
Аналіз даних температур зовнішнього повітря до початку і після закінчення опалювальних періодів за 25 років показує, що вірогідність нор-мальних температурних умов в опалювальних приміщеннях складає, відповідно, близько 30% (7-8 років) до початку і близько 40% (10-11 років) після закінчення опалювальних періодів. В зв’язку з цим реальна тривалість опалювального періода  , діб, та його середня температура  , С, при децентралізованому гарячому водопостачанні можуть бути визначені за формулами:
 , (1)
 (2)
Аналогічні залежності знайдені і для умов централізованого гарячого водопостачання.
Таким чином, обгрунтоване коректування тривалостей і середніх температур опалювальних періодів дозволяє більш точніше визначати величини теплових навантажень та вносити поправку в бік їх збільшення в середньому на 5-6%.
Величини розрахункових температур внутрішнього повітря в приміщеннях t , С, залежать від призначення будівель, змінюються в достатньо широких межах і використовуються в формулах для визначення розрахункових (максимальних) теплових навантажень за опаленням і вентиляцією.
Наявність в деяких системах теплопостачання споживачів з розрахунковою внутрішньою температурою t , С, яка відрізняється від тієї, для якої сформований і підтримується графік центрального якісного регулювання, є основою для зниження середньомісячного (договірного) теплового навантаження при перерахунку на середню температуру опалювального періоду t , С.
Вирішуючи рівняння температурного графіку центрального якісного регулювання, при розрахунковій температурі повітря всередині опалювальних приміщень t і t одержуємо долю зміни теплового навантаження  :
 (3) 
Однак, підстановка  у відповідні формули правомірна тільки в тому випадку, якщо температурний графік центрального регулювання побудований для даного значення  . Якщо ж у системі теплопостачання застосовується температурний графік, побудований для іншого (наприклад, більшого) значення t , фактичне середнє значення температури внутрішнього повітря t , С, буде відрізнятися від розрахункового значення  , а її величина може бути визначена рішенням рівняння:
 ,  (4)
Рішення (4) ілюструється малюнком 1.
Реальні теплові навантаження при розрахунковій температурі повітря всередині опалювальних приміщень, яка відрізняється від температури, для якої сформований температурний графік, можуть бути визначені за розробленою і приведеною в дисертації номограмою.
Малюнок 1- Залежність фактичної температури повітря всередині опалювальних приміщень від зовнішньої температури повітря
Зменшення споживачами розрахункової площі поверхні нагрівання опалювальних приладів в опалювальних приміщеннях часто має на меті пропорційне зниження величини середньомісячного (договірного) теплового навантаження по опаленню з оформленням двосторонніх договорів. Однак, відповідна залежність не є прямо пропорційною. Рішення цієї задачі при  =1 та  =1 може здійснюватися за наступним рівнянням:
 ,  , (5)
або за номограмою, приведеною на малюнку 2. Номограма дозволяє визначати реальні теплові навантаження за опаленням при нерозрахунковій площі поверхні опалювальних приладів.
У системах теплопосточання з джерелами “покупної” теплоти, головним чином ТЕЦ, в більшості випадків центральне якісне регулювання трансформується в якісно-кількісне, а температура води в подавальній магістралі у малій ступені корелюється з температурою зовнішнього повітря, що обумовлює, найчастіше, надлишок теплоти у споживачів.
Для визначення перевитрати теплоти з вини постачальника теплоти використовується рівняння (5) при  , де відносна витрата теплоносія  підраховується за формулами:
-для закритих систем теплопостачання
 ; (6)
-для відкритих систем теплопостачання
 , (7)
| 
