Z wykorzystaniem nowoczesnych urządzeń automatyki. Automatyzacja systemów zaopatrzenia w ciepło Reżim temperaturowy budynku jako przedmiot regulacji

1. Podział obciążenia cieplnego odbiorców energii cieplnej w systemie zaopatrzenia w ciepło między źródła energii cieplnej dostarczające energię cieplną w tym systemie zaopatrzenia w ciepło jest przeprowadzany przez organ upoważniony zgodnie z niniejszą ustawą federalną do zatwierdzania schematu zaopatrzenia w ciepło, przez dokonywanie corocznych zmian w schemacie zaopatrzenia w ciepło.

2. Aby rozłożyć obciążenie cieplne odbiorców energii cieplnej, wszystkie organizacje dostarczające ciepło, które są właścicielami źródeł energii cieplnej w tym systemie zaopatrzenia w ciepło, są zobowiązane do przedłożenia organowi upoważnionemu zgodnie z niniejszą ustawą federalną do zatwierdzenia schematu zaopatrzenia w ciepło, wniosek zawierający informacje:

1) od ilości energii cieplnej, którą organizacja zaopatrzenia w ciepło zobowiązuje się dostarczać konsumentom i organizacjom zaopatrzenia w ciepło w tym systemie zaopatrzenia w ciepło;

2) o wielkości mocy źródeł energii cieplnej, które organizacja zaopatrzenia w ciepło zobowiązuje się utrzymywać;

3) o aktualnych taryfach w zakresie zaopatrzenia w ciepło oraz prognozowanych jednostkowych kosztach zmiennych produkcji energii cieplnej, nośnika ciepła i utrzymania mocy.

3. W schemacie zaopatrzenia w ciepło należy określić warunki, w których możliwe jest dostarczanie energii cieplnej do odbiorców z różnych źródeł energii cieplnej przy zachowaniu niezawodności zaopatrzenia w ciepło. Wobec takich warunków rozkład obciążenia cieplnego pomiędzy źródła energii cieplnej odbywa się na zasadach konkurencyjnych zgodnie z kryterium minimalnych jednostkowych kosztów zmiennych produkcji energii cieplnej według źródeł energii cieplnej, określonych w sposób ustalone przez zasady ustalania cen w dziedzinie zaopatrzenia w ciepło, zatwierdzone przez Rząd Federacji Rosyjskiej, na podstawie wniosków organizacji będących właścicielami źródeł energii cieplnej oraz normy brane pod uwagę przy regulowaniu taryf w zakresie zaopatrzenia w ciepło dla odpowiedni okres regulacji.

4. Jeżeli organizacja dostarczająca ciepło nie zgadza się z rozdziałem obciążenia cieplnego przeprowadzonym w systemie zaopatrzenia w ciepło, ma prawo odwołać się od decyzji w sprawie takiej dystrybucji, podjętej przez organ upoważniony zgodnie z niniejszą ustawą federalną do zatwierdza plan zaopatrzenia w ciepło federalnemu organowi wykonawczemu upoważnionemu przez rząd Federacji Rosyjskiej.

5. Organizacje ciepłownicze i sieci ciepłownicze działające w tym samym systemie zaopatrzenia w ciepło, corocznie przed rozpoczęciem okresu grzewczego, są zobowiązane do zawarcia między sobą umowy o zarządzanie systemem zaopatrzenia w ciepło zgodnie z zasadami organizacji ciepła dostawę, zatwierdzoną przez Rząd Federacji Rosyjskiej.

6. Przedmiotem umowy, o której mowa w części 5 niniejszego artykułu, jest procedura wzajemnych działań w celu zapewnienia funkcjonowania systemu zaopatrzenia w ciepło zgodnie z wymogami niniejszej ustawy federalnej. Obowiązkowe warunki tej umowy to:

1) określenie podporządkowania służb dyspozytorskich organizacji zaopatrzenia w ciepło i organizacji sieci ciepłowniczych, trybu ich interakcji;

2) tryb organizowania regulacji sieci ciepłowniczych i regulowania pracy systemu zaopatrzenia w ciepło;

3) tryb zapewnienia dostępu stron porozumienia lub, za obopólnym porozumieniem stron porozumienia, innej organizacji do sieci ciepłowniczych w celu dostosowania sieci ciepłowniczych i regulacji pracy systemu zaopatrzenia w ciepło;

4) tryb interakcji między organizacjami zaopatrzenia w ciepło a organizacjami sieci ciepłowniczych w sytuacjach awaryjnych i sytuacjach awaryjnych.

7. Jeżeli organizacje ciepłownicze i organizacje sieci ciepłowniczych nie zawarły umowy, o której mowa w niniejszym artykule, tryb zarządzania systemem ciepłowniczym określa umowa zawarta na poprzedni okres grzewczy, a jeżeli taka umowa nie została zawarta wcześniej określona procedura jest ustalana przez organ upoważniony zgodnie z niniejszym prawem federalnym w celu zatwierdzenia schematu zaopatrzenia w ciepło.

System automatycznej kontroli dostaw ciepła składa się z następujących modułów, z których każdy wykonuje swoje własne zadanie:

• Główny sterownik sterujący. Główną częścią sterownika jest mikroprocesor z możliwością programowania. Innymi słowy, możesz wprowadzić dane, według których będzie działał system automatyczny. Temperatura może się zmieniać w zależności od pory dnia, np. pod koniec dnia pracy urządzenia przełączą się na moc minimalną, a zanim się zacznie przeciwnie, pójdą na maksymalną, aby ogrzać lokal przed przybyciem zmiany. Sterownik może dokonywać regulacji instalacji termicznych w trybie automatycznym na podstawie danych zebranych przez inne moduły;
• Czujniki termiczne. Czujniki odbierają temperaturę chłodziwa układu, a także otoczenia, wysyłają odpowiednie polecenia do sterownika. Najnowocześniejsze modele tej automatyki wysyłają sygnały za pośrednictwem bezprzewodowych kanałów komunikacyjnych, dzięki czemu nie jest potrzebne układanie skomplikowanych systemów przewodów i kabli, co upraszcza i przyspiesza instalację;
• Ręczny panel sterowania. Tutaj skupione są główne klawisze i przełączniki, co pozwala na ręczne sterowanie SART. Podczas przeprowadzania testów, podłączania nowych modułów i modernizacji systemu konieczna jest interwencja człowieka. Aby osiągnąć maksymalną wygodę, panel zapewnia wyświetlacz ciekłokrystaliczny, który pozwala monitorować wszystkie wskaźniki w czasie rzeczywistym, monitorować ich zgodność ze standardami, podejmować na czas działania, jeśli wykraczają poza ustalone limity;
• regulatory temperatury. Są to urządzenia wykonawcze, które określają aktualną wydajność SART. Regulatory mogą być mechaniczne lub elektroniczne, ale ich zadanie jest takie samo - dopasowanie przekroju rur do aktualnych warunków zewnętrznych i potrzeb. Zmiana przepustowości kanałów umożliwia zmniejszenie lub odwrotnie zwiększenie objętości chłodziwa dostarczanego do grzejników, dzięki czemu temperatura wzrośnie lub spadnie;
• Wyposażenie pomp. SART z automatyzacją zakłada, że ​​obieg chłodziwa zapewniają pompy, które wytwarzają niezbędne ciśnienie, niezbędne dla określonego natężenia przepływu wody. Naturalny schemat znacznie ogranicza możliwości adaptacyjne.

Niezależnie od tego, gdzie zautomatyzowany system będzie eksploatowany, w małym domku letniskowym czy w dużym przedsiębiorstwie, do jego projektowania i wdrażania należy podchodzić z całą odpowiedzialnością. Niemożliwe jest samodzielne wykonanie niezbędnych obliczeń, lepiej powierzyć całą pracę specjalistom. Możesz je znaleźć w naszej organizacji. Liczne pozytywne recenzje klientów, dziesiątki zrealizowanych projektów o wysokim stopniu złożoności są wyraźnym dowodem naszego profesjonalizmu i odpowiedzialnej postawy!

Ważną usługą komunalną we współczesnych miastach jest zaopatrzenie w ciepło. System zaopatrzenia w ciepło służy zaspokojeniu potrzeb ludności w zakresie usług grzewczych dla budynków mieszkalnych i publicznych, zaopatrzenia w ciepłą wodę (podgrzewanie wody) i wentylacji.

W skład nowoczesnego miejskiego systemu ciepłowniczego wchodzą następujące główne elementy: źródło ciepła, sieci i urządzenia przesyłowe ciepła oraz urządzenia i urządzenia zużywające ciepło - systemy ogrzewania, wentylacji i zaopatrzenia w ciepłą wodę.

Miejskie systemy grzewcze są klasyfikowane według następujących kryteriów:

• - stopień centralizacji;
• - rodzaj chłodziwa;
• - sposób wytwarzania energii cieplnej;
• - sposób dostarczania wody do zaopatrzenia w ciepłą wodę i ogrzewania;
• - liczba rurociągów sieci ciepłowniczych;
• - sposób na dostarczenie konsumentom energii cieplnej itp.

Za pomocą stopień centralizacji zaopatrzenie w ciepło wyróżnia! dwa główne typy:

• 1) scentralizowane systemy zaopatrzenia w ciepło, które rozwinęły się w miastach i dzielnicach z przewagą budynków wielokondygnacyjnych. Wśród nich są: wysoko zorganizowane scentralizowane zaopatrzenie w ciepło oparte na skojarzonym wytwarzaniu ciepła i energii elektrycznej w CHP - ciepłownictwo i ciepłownictwo z sieci ciepłowniczych i przemysłowych kotłów grzewczych;
• 2) zdecentralizowane zaopatrzenie w ciepło z małych sąsiednich kotłowni (dobudowa, piwnica, dach), indywidualnych urządzeń grzewczych itp.; jednocześnie nie ma sieci ciepłowniczych i związanych z tym strat energii cieplnej.

Za pomocą rodzaj chłodziwa Rozróżnij systemy ogrzewania parowego i wodnego. W systemach ogrzewania parowego para przegrzana działa jako nośnik ciepła. Systemy te wykorzystywane są głównie do celów technologicznych w przemyśle, energetyce. Na potrzeby zaopatrzenia ludności w ciepło komunalne ze względu na zwiększone zagrożenie podczas ich eksploatacji praktycznie nie są wykorzystywane.

W systemach podgrzewania wody nośnikiem ciepła jest gorąca woda. Systemy te są wykorzystywane głównie do dostarczania energii cieplnej do odbiorców miejskich, do zaopatrzenia w ciepłą wodę i ogrzewania, aw niektórych przypadkach do procesów technologicznych. W naszym kraju systemy ogrzewania wody stanowią ponad połowę wszystkich sieci ciepłowniczych.

Za pomocą sposób wytwarzania energii cieplnej wyróżnić:

• - Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej w elektrociepłowniach. W tym przypadku ciepło pary termicznej roboczej jest wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej, gdy para rozpręża się w turbinach, a następnie pozostałe ciepło pary odlotowej jest wykorzystywane do podgrzewania wody w wymiennikach ciepła stanowiących urządzenia grzewcze instalacji. CHP. Ciepła woda służy do ogrzewania odbiorców miejskich. Tak więc w elektrociepłowni ciepło o wysokim potencjale jest wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej, a ciepło o niskim potencjale jest wykorzystywane do dostarczania ciepła. Takie jest energetyczne znaczenie skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej, które zapewnia znaczne zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa w produkcji ciepła i energii elektrycznej;
• - oddzielne wytwarzanie energii cieplnej, gdy podgrzewanie wody w kotłowniach (elektrociepłowniach) jest oddzielone od wytwarzania energii elektrycznej.

Za pomocą metoda zaopatrzenia w wodę w przypadku zaopatrzenia w ciepłą wodę systemy podgrzewania wody dzielą się na otwarte i zamknięte. W otwartych systemach ogrzewania wodnego ciepła woda jest dostarczana do kranów lokalnego systemu zaopatrzenia w ciepłą wodę bezpośrednio z sieci ciepłowniczych. W zamkniętych systemach podgrzewania wody woda z sieci ciepłowniczych jest wykorzystywana wyłącznie jako czynnik grzewczy do ogrzewania w podgrzewaczach wody - wymiennikach ciepła (kotłach) wody wodociągowej, która następnie wchodzi do lokalnego systemu zaopatrzenia w ciepłą wodę.

Za pomocą liczba rurociągów Istnieją jednorurowe, dwururowe i wielorurowe systemy zaopatrzenia w ciepło.

Za pomocą sposób na zapewnienie konsumentom z energią cieplną rozróżnia się jednostopniowe i wielostopniowe systemy zaopatrzenia w ciepło - w zależności od schematów podłączania abonentów (odbiorców) do sieci ciepłowniczych. Węzły do ​​podłączania odbiorców ciepła do sieci ciepłowniczych nazywane są wejściami abonenckimi. Na wejściu abonenckim każdego budynku zainstalowane są podgrzewacze ciepłej wody, windy, pompy, armatura, oprzyrządowanie do regulacji parametrów i przepływu chłodziwa zgodnie z lokalnymi instalacjami grzewczymi i wodnymi. Dlatego często wejście abonenta nazywane jest lokalnym punktem grzewczym (MTP). Jeżeli wejście abonenckie budowane jest dla oddzielnego obiektu, nazywamy je indywidualnym punktem grzewczym (ITP).

Organizując jednostopniowe systemy zaopatrzenia w ciepło, odbiorcy ciepła są podłączani bezpośrednio do sieci ciepłowniczych. Takie bezpośrednie połączenie urządzeń grzewczych ogranicza granice dopuszczalnego ciśnienia w sieciach grzewczych, ponieważ wysokie ciśnienie wymagane do transportu chłodziwa do odbiorców końcowych jest niebezpieczne dla grzejników. Z tego powodu systemy jednostopniowe służą do dostarczania ciepła do ograniczonej liczby odbiorców z kotłowni o krótkiej długości sieci ciepłowniczych.

W systemach wielostopniowych pomiędzy źródłem ciepła a odbiorcami umieszczone są węzły centralnego ogrzewania (CHP) lub punkty sterowania i dystrybucji (CDP), w których parametry chłodziwa mogą być zmieniane na żądanie lokalnych odbiorców. Węzły c.o. i rozdzielcze wyposażone są w zespoły pompowo-podgrzewające, armaturę sterującą i zabezpieczającą, oprzyrządowanie przeznaczone do zaopatrywania grupy odbiorców w dzielnicy lub dzielnicy w energię cieplną o wymaganych parametrach. Za pomocą instalacji pompowych lub podgrzewania wody główne rurociągi (pierwszy stopień) są częściowo lub całkowicie hydraulicznie izolowane od sieci dystrybucyjnych (drugi etap). Z CHP lub KRP nośnik ciepła o dopuszczalnych lub ustalonych parametrach jest dostarczany przez wspólne lub oddzielne rurociągi drugiego etapu do MTP każdego budynku dla lokalnych odbiorców. Jednocześnie w MTP prowadzone jest tylko mieszanie windą wody powrotnej z lokalnych instalacji grzewczych, lokalna regulacja zużycia wody na zaopatrzenie w ciepłą wodę oraz pomiar zużycia ciepła.

Organizacja całkowitej izolacji hydraulicznej sieci ciepłowniczych pierwszego i drugiego stopnia jest najważniejszym środkiem poprawiającym niezawodność dostaw ciepła i zwiększającym zasięg transportu ciepła. Wielostopniowe systemy zaopatrzenia w ciepło z węzłem grzewczym i dystrybucyjnym pozwalają na kilkudziesięciokrotne zmniejszenie liczby zainstalowanych na MTP lokalnych podgrzewaczy CWU, pomp obiegowych i regulatorów temperatury z układem jednostopniowym. W węźle centralnego ogrzewania istnieje możliwość zorganizowania uzdatniania lokalnej wody wodociągowej, aby zapobiec korozji systemów zaopatrzenia w ciepłą wodę. Wreszcie, podczas budowy węzłów centralnego ogrzewania i dystrybucji, jednostkowe koszty eksploatacji oraz koszty utrzymania personelu do serwisowania urządzeń na terenie MTP ulegają znacznemu obniżeniu.

Energia cieplna w postaci gorącej wody lub pary jest transportowana z elektrociepłowni lub kotłowni do odbiorców (do budynków mieszkalnych, budynków użyteczności publicznej i przedsiębiorstw przemysłowych) specjalnymi rurociągami - sieciami ciepłowniczymi. Trasę sieci ciepłowniczych w miastach i innych osiedlach należy wytyczyć w pasach technicznych przeznaczonych dla sieci inżynieryjnych.

Nowoczesne sieci ciepłownicze systemów miejskich to złożone konstrukcje inżynierskie. Ich długość od źródła do odbiorców wynosi dziesiątki kilometrów, a średnica sieci sięga 1400 mm. Struktura sieci cieplnych obejmuje rurociągi cieplne; kompensatory, które odbierają wydłużenia temperatury; urządzenia odłączające, regulacyjne i zabezpieczające zainstalowane w specjalnych komorach lub pawilonach; przepompownie; węzły ciepłownicze (RTP) i węzły ciepłownicze (TP).

Sieci ciepłownicze dzielą się na główne, ułożone na głównych kierunkach osadniczych, dystrybucyjne - w obrębie kwartału, mikrookręgowe - oraz rozgałęzienia do poszczególnych budynków i abonentów.

Schematy sieci cieplnych są z reguły stosowane w belce. Aby uniknąć przerw w dostawie ciepła do konsumenta, planowane jest połączenie ze sobą poszczególnych sieci głównych, a także zainstalowanie zworek między gałęziami. W dużych miastach, w obecności kilku dużych źródeł ciepła, budowane są bardziej złożone sieci ciepłownicze według schematu pierścieniowego.

Aby zapewnić niezawodne działanie takich systemów, konieczna jest ich hierarchiczna konstrukcja, w której cały system jest podzielony na kilka poziomów, z których każdy ma swoje własne zadanie, o malejącej wartości od najwyższego poziomu do dolnego. Górny poziom hierarchiczny tworzą źródła ciepła, kolejny poziom to główne sieci ciepłownicze z RTP, niższy to sieci dystrybucyjne z wejściami abonenckimi odbiorców. Źródła ciepła dostarczają do sieci ciepłowniczych ciepłą wodę o zadanej temperaturze i określonym ciśnieniu, zapewniają cyrkulację wody w instalacji oraz utrzymują w niej odpowiednie ciśnienie hydrodynamiczne i statyczne. Posiadają specjalne stacje uzdatniania wody, w których przeprowadzane jest chemiczne oczyszczanie i odpowietrzanie wody. Główne strumienie nośników ciepła są transportowane głównymi sieciami ciepłowniczymi do węzłów odbioru ciepła. W RTP chłodziwo jest rozprowadzane między okręgami, w sieciach okręgów utrzymywane są autonomiczne reżimy hydrauliczne i termiczne. Organizacja hierarchicznej konstrukcji systemów zaopatrzenia w ciepło zapewnia ich kontrolę podczas pracy.

Aby kontrolować tryby hydrauliczne i termiczne systemu zaopatrzenia w ciepło, jest on zautomatyzowany, a ilość dostarczanego ciepła jest regulowana zgodnie ze standardami zużycia i wymaganiami abonentów. Najwięcej ciepła zużywa się na ogrzewanie budynków. Obciążenie grzewcze zmienia się wraz z temperaturą zewnętrzną. W celu utrzymania zgodności dostaw ciepła do odbiorców stosuje centralną regulację dotyczącą źródeł ciepła. Nie jest możliwe osiągnięcie wysokiej jakości dostarczania ciepła przy pomocy samej regulacji centralnej, dlatego też na punktach grzewczych i odbiornikach stosowana jest dodatkowa regulacja automatyczna. Zużycie wody do zaopatrzenia w ciepłą wodę stale się zmienia, a w celu utrzymania stabilnego zaopatrzenia w ciepło, tryb hydrauliczny sieci ciepłowniczych jest automatycznie regulowany, a temperatura ciepłej wody jest utrzymywana na stałym poziomie i równym 65 ° C.

Do głównych problemów systemowych, które komplikują organizację efektywnego mechanizmu funkcjonowania zaopatrzenia w ciepło we współczesnych miastach należą:

• - znaczne zużycie fizyczne i moralne urządzeń systemów zaopatrzenia w ciepło;
• - wysoki poziom strat w sieciach ciepłowniczych;
• - ogromny brak liczników energii cieplnej i regulatorów dostaw ciepła wśród mieszkańców;
• - zawyżone obciążenia termiczne konsumentów;
• - niedoskonałość podstawy normatywno-prawnej i legislacyjnej.

Wyposażenie elektrowni cieplnych i sieci ciepłowniczych ma średnio w Rosji wysoki stopień zużycia, sięgający 70%. W ogólnej liczbie kotłowni grzewczych dominują małe, nieefektywne, proces ich przebudowy i likwidacji przebiega bardzo powoli. Wzrost pojemności cieplnych corocznie pozostaje w tyle za rosnącymi obciążeniami 2 lub więcej razy. W związku z systematycznymi przerwami w dostarczaniu paliwa kotłowego w wielu miastach corocznie pojawiają się poważne trudności w dostawie ciepła do osiedli i domów. Uruchomienie systemów grzewczych jesienią trwa kilka miesięcy, „niedogrzane” pomieszczenia mieszkalne zimą stały się normą, a nie wyjątkiem; maleje tempo wymiany sprzętu, rośnie liczba sprzętu w stanie awaryjnym. Przesądziło to w ostatnich latach o gwałtownym wzroście awaryjności systemów zaopatrzenia w ciepło.

Specyfiką zaopatrzenia w ciepło jest sztywny wzajemny wpływ trybów dostarczania ciepła i zużycia ciepła, a także wielość punktów zaopatrzenia dla kilku towarów (energia cieplna, moc, chłodziwo, ciepła woda). Celem dostaw ciepła nie jest zapewnienie wytwarzania i transportu, ale utrzymanie jakości tych towarów dla każdego konsumenta.

Cel ten został osiągnięty stosunkowo skutecznie przy stabilnych natężeniach przepływu chłodziwa we wszystkich elementach systemu. Stosowana przez nas regulacja „jakości” ze swej natury zakłada zmianę tylko temperatury chłodziwa. Pojawienie się budynków sterowanych zapotrzebowaniem zapewniło nieprzewidywalność reżimów hydraulicznych w sieciach przy zachowaniu niezmienności kosztów w samych budynkach. Skargi w sąsiednich domach trzeba było wyeliminować przez nadmierną cyrkulację i związane z tym masowe przelewy.

Stosowane współcześnie hydrauliczne modele obliczeniowe, mimo ich okresowej kalibracji, nie są w stanie uwzględnić odchyleń kosztów na wkładach budowlanych spowodowanych zmianami wewnętrznego wytwarzania ciepła i zużycia ciepłej wody oraz wpływu słońca, wiatru i deszczu. Przy aktualnej regulacji jakościowo-ilościowej konieczne jest „zobaczenie” systemu w czasie rzeczywistym i zapewnienie:

• kontrola maksymalnej liczby punktów dostaw;
• uzgadnianie bieżących bilansów dostaw, strat i zużycia;
• działanie kontrolne w przypadku niedopuszczalnego naruszenia trybów.

Zarządzanie powinno być maksymalnie zautomatyzowane, w przeciwnym razie po prostu niemożliwe jest jego wdrożenie. Wyzwaniem było osiągnięcie tego bez nadmiernych kosztów ustawiania punktów kontrolnych.

Dziś, gdy w dużej liczbie budynków znajdują się systemy pomiarowe z przepływomierzami, czujnikami temperatury i ciśnienia, nie ma sensu używać ich tylko do obliczeń finansowych. ACS „Teplo” opiera się głównie na uogólnianiu i analizie informacji „od konsumenta”.

Podczas tworzenia zautomatyzowanego systemu sterowania rozwiązano typowe problemy przestarzałych systemów:

• zależność od poprawności obliczeń urządzeń pomiarowych i wiarygodności danych w archiwach nieweryfikowalnych;
• brak możliwości zestawienia bilansów operacyjnych z powodu niezgodności w czasie pomiarów;
• niezdolność do kontrolowania szybko zmieniających się procesów;
• niezgodność z nowymi wymogami bezpieczeństwa informacji zawartymi w ustawie federalnej „O bezpieczeństwie krytycznej infrastruktury informacyjnej Federacji Rosyjskiej”.

Efekty wdrożenia systemu:

Usługi konsumenckie:

• ustalenie rzeczywistych sald dla wszystkich rodzajów towarów i strat handlowych:
• ustalenie ewentualnych dochodów pozabilansowych;
• kontrola rzeczywistego poboru mocy i jej zgodności ze specyfikacjami technicznymi podłączenia;
• wprowadzenie ograniczeń odpowiadających poziomowi płatności;
• przejście na taryfę dwuczęściową;
• monitorowanie KPI dla wszystkich usług pracujących z konsumentami i ocena jakości ich pracy.

Eksploatacja:

• wyznaczanie strat i bilansów technologicznych w sieciach cieplnych;
• dyspozytornia i kontrola awaryjna według aktualnych trybów;
• utrzymywanie optymalnych harmonogramów temperatur;
• monitorowanie stanu sieci;
• regulacja trybów dostarczania ciepła;
• kontrola wyłączeń i naruszeń trybów.

Rozwój i inwestycje:

• rzetelna ocena wyników realizacji projektów usprawniających;
• ocena skutków kosztów inwestycji;
• opracowanie schematów zaopatrzenia w ciepło w rzeczywistych modelach elektronicznych;
• optymalizacja średnic i konfiguracji sieci;
• obniżenie kosztów połączeń z uwzględnieniem realnych rezerw przepustowości i oszczędności energii dla konsumentów;
• planowanie remontu
• organizacja wspólnych prac elektrociepłowni i kotłowni.

Wprowadzenie automatycznych systemów sterowania (ACS) do ogrzewania, wentylacji, zaopatrzenia w ciepłą wodę jest głównym podejściem do oszczędzania energii cieplnej. Instalacja automatycznych systemów sterowania w poszczególnych punktach grzewczych, według Ogólnorosyjskiego Instytutu Techniki Cieplnej (Moskwa), zmniejsza zużycie ciepła w sektorze mieszkaniowym o 5-10%, a w pomieszczeniach administracyjnych o 40%. Największy efekt uzyskuje się dzięki optymalnej regulacji w okresie wiosenno-jesiennym sezonu grzewczego, kiedy automatyka punktów centralnego ogrzewania praktycznie nie spełnia w pełni swojej funkcjonalności. W warunkach klimatu kontynentalnego Uralu Południowego, kiedy w ciągu dnia różnica temperatur zewnętrznych może wynosić 15-20 ° C, bardzo istotne staje się wprowadzenie automatycznych systemów sterowania ogrzewaniem, wentylacją i zaopatrzeniem w ciepłą wodę.

Zarządzanie ciepłem budynku

Zarządzanie reżimem cieplnym sprowadza się do utrzymania go na danym poziomie lub zmiany zgodnie z danym prawem.

W punktach termicznych regulowane są głównie dwa rodzaje obciążenia cieplnego: dostarczanie ciepłej wody i ogrzewanie.

Dla obu rodzajów obciążenia cieplnego ACP musi utrzymywać niezmienione nastawy temperatury wody zasilającej ciepłą wodę i powietrza w ogrzewanych pomieszczeniach.

Charakterystyczną cechą regulacji ogrzewania jest duża bezwładność cieplna, podczas gdy bezwładność systemu zaopatrzenia w ciepłą wodę jest znacznie mniejsza. Dlatego zadanie stabilizacji temperatury powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu jest znacznie trudniejsze niż zadanie stabilizacji temperatury ciepłej wody w systemie zaopatrzenia w ciepłą wodę.

Głównymi wpływami zakłócającymi są zewnętrzne warunki meteorologiczne: temperatura zewnętrzna, wiatr, promieniowanie słoneczne.

Istnieją następujące zasadniczo możliwe schematy kontroli:

• regulacja odchylenia temperatury wewnętrznej pomieszczenia od zadanej poprzez wpływ na przepływ wody wpływającej do systemu grzewczego;
• regulacja w zależności od zaburzenia parametrów zewnętrznych, prowadząca do odchylenia temperatury wewnętrznej od zadanej;
• regulacja w zależności od zmian temperatury zewnętrznej i wewnątrz pomieszczenia (zakłócenie i odchylenie).

Ryż. 2.1 Schemat strukturalny zarządzania ciepłem w pomieszczeniu według odchylenia temperatury w pomieszczeniu

Na ryc. 2.1 pokazuje schemat blokowy kontroli reżimu termicznego pomieszczeń przez odchylenie temperatury wewnętrznej pomieszczeń, a na ryc. 2.2 przedstawia schemat blokowy kontroli reżimu cieplnego pomieszczenia przez zaburzenia parametrów zewnętrznych.

Ryż. 2.2. Schemat strukturalny kontroli reżimu cieplnego pomieszczenia przez zaburzenia parametrów zewnętrznych

Wpływ zakłóceń wewnętrznych na reżim cieplny budynku jest nieznaczny.

W przypadku metody sterowania zakłóceniami jako sygnały do ​​monitorowania temperatury zewnętrznej można wybrać następujące sygnały:

• temperatura wody wpływającej do systemu grzewczego;
• ilość ciepła wchodzącego do systemu grzewczego:
• zużycie chłodziwa.

AKP musi uwzględniać następujące tryby pracy sieci ciepłowniczej, w których:

• regulacja temperatury wody u źródła ciepła nie opiera się na aktualnej temperaturze zewnętrznej, która jest głównym czynnikiem zakłócającym temperaturę wewnętrzną. Temperatura wody sieciowej u źródła ciepła jest określana przez temperaturę powietrza w długim okresie, z uwzględnieniem prognozy i dostępnej mocy cieplnej urządzeń. Opóźnienie transportu, mierzone przez zegar, prowadzi również do niedopasowania między temperaturą wody sieciowej abonenta a aktualną temperaturą zewnętrzną;
• reżimy hydrauliczne sieci ciepłowniczych wymagają ograniczenia maksymalnego, a czasem minimalnego zużycia wody sieciowej dla węzła cieplnego;
• obciążenie zaopatrzenia w ciepłą wodę ma znaczący wpływ na tryby pracy systemów grzewczych, prowadząc do zmiennych temperatur wody w ciągu dnia w systemie grzewczym lub zużycia wody sieciowej dla systemu grzewczego, w zależności od rodzaju systemu zaopatrzenia w ciepło, schemat do podłączenia podgrzewaczy ciepłej wody i schematu ogrzewania.

System kontroli zakłóceń

Dla systemu kontroli zakłóceń charakterystyczne jest, że:

• istnieje urządzenie, które mierzy wielkość zakłócenia;
• zgodnie z wynikami pomiarów sterownik wywiera wpływ kontrolny na natężenie przepływu chłodziwa;
• sterownik otrzymuje informację o temperaturze wewnątrz pomieszczenia;
• głównym zakłóceniem jest temperatura powietrza na zewnątrz, która jest kontrolowana przez ACP, więc zakłócenie będzie nazywane kontrolowanym.

Warianty schematów sterowania zakłóceniami z powyższymi sygnałami śledzącymi:

• regulacja temperatury wody wpływającej do systemu grzewczego zgodnie z aktualną temperaturą zewnętrzną;
• regulacja przepływu ciepła dostarczanego do systemu grzewczego w zależności od aktualnej temperatury zewnętrznej;
• regulacja zużycia wody w sieci w zależności od temperatury powietrza na zewnątrz.

Jak widać na rysunkach 2.1, 2.2, niezależnie od sposobu regulacji, system automatycznej kontroli zaopatrzenia w ciepło powinien zawierać następujące główne elementy:

• podstawowe urządzenia pomiarowe - czujniki temperatury, przepływu, ciśnienia, różnicy ciśnień;
• wtórne urządzenia pomiarowe;
• mechanizmy wykonawcze zawierające organy regulacyjne i popędy;
• sterowniki mikroprocesorowe;
• urządzenia grzewcze (kotły, grzejniki, grzejniki).

Czujniki dopływu ciepła ASR

Główne parametry zaopatrzenia w ciepło, które są utrzymywane zgodnie z zadaniem za pomocą automatycznych systemów sterowania, są szeroko znane.

W systemach grzewczych, wentylacyjnych i ciepłej wody zwykle mierzy się temperaturę, przepływ, ciśnienie i spadek ciśnienia. W niektórych systemach mierzone jest obciążenie cieplne. Metody i metody pomiaru parametrów nośników ciepła są tradycyjne.

Ryż. 2,3

Na ryc. 2.3 pokazuje czujniki temperatury szwedzkiej firmy Tour i Anderson.

Automatyczne regulatory

Automatyczny regulator to narzędzie automatyki, które odbiera, wzmacnia i przetwarza sterowany sygnał wyłączania zmiennej i celowo oddziałuje na regulowany obiekt.

Obecnie stosowane są głównie sterowniki cyfrowe oparte na mikroprocesorach. W takim przypadku zwykle w jednym sterowniku mikroprocesorowym zaimplementowanych jest kilka regulatorów systemów ogrzewania, wentylacji i ciepłej wody.

Większość krajowych i zagranicznych sterowników do systemów zaopatrzenia w ciepło ma tę samą funkcjonalność:

1. w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego regulator zapewnia niezbędną temperaturę nośnika ciepła do ogrzewania budynku zgodnie z harmonogramem grzewczym, sterując zaworem regulacyjnym z napędem elektrycznym zainstalowanym na rurociągu sieci ciepłowniczej;


2. automatyczne dostosowanie harmonogramu ogrzewania odbywa się zgodnie z potrzebami konkretnego budynku. Dla jak największej efektywności oszczędzania ciepła, harmonogram dostaw jest na bieżąco dostosowywany z uwzględnieniem rzeczywistych warunków punktu grzewczego, klimatu i strat ciepła w pomieszczeniu;


3. oszczędność nośnika ciepła w nocy uzyskuje się dzięki tymczasowej metodzie regulacji. Zmiana zadania na częściowe obniżenie chłodziwa zależy od temperatury zewnętrznej, aby z jednej strony zmniejszyć zużycie ciepła, z drugiej nie zamarzać i nie nagrzewać pomieszczenia rano. Jednocześnie automatycznie obliczany jest moment włączenia trybu ogrzewania dziennego lub ogrzewania intensywnego, aby w odpowiednim czasie osiągnąć żądaną temperaturę pomieszczenia;


4. regulatory umożliwiają zapewnienie możliwie najniższej temperatury wody powrotnej. Zapewnia to ochronę systemu przed zamarzaniem;


5. wykonywana jest automatyczna korekta ustawiona w układzie ciepłej wody. Gdy zużycie w instalacji CWU jest niskie, dopuszczalne są duże odchylenia temperatury (zwiększona strefa nieczułości). Dzięki temu trzpień zaworu nie będzie wymieniany zbyt często, a jego żywotność wydłuży się. Gdy obciążenie wzrasta, martwa strefa automatycznie się zmniejsza, a dokładność sterowania wzrasta;


6. alarm jest wyzwalany po przekroczeniu nastaw. Zwykle generowane są następujące alarmy:
   • alarm temperatury, w przypadku różnicy pomiędzy temperaturą rzeczywistą a zadaną;
   • alarm z pompy pojawia się w przypadku awarii;
   • sygnał alarmowy z czujnika ciśnienia w zbiorniku wyrównawczym;
   • alarm żywotności jest wyzwalany, jeśli sprzęt osiągnął koniec żywotności;
   • alarm ogólny - jeśli kontroler zarejestrował jeden lub więcej alarmów;


7. parametry regulowanego obiektu są rejestrowane i przesyłane do komputera.

Ryż. 2,4

Na ryc. Pokazano sterowniki mikroprocesorowe 2.4 ECL-1000 firmy Danfoss.

Regulatorzy

Siłownik jest jednym z ogniw układów automatyki przeznaczonym do bezpośredniego oddziaływania na obiekt regulacji. W ogólnym przypadku urządzenie uruchamiające składa się z mechanizmu uruchamiającego i korpusu regulacyjnego.

Ryż. 2,5

Siłownik jest częścią napędową korpusu regulacyjnego (rys. 2.5).

W automatycznych układach sterowania dostarczaniem ciepła stosuje się głównie silniki elektryczne (silnik elektromagnetyczny i elektryczny).

Organ regulacyjny ma na celu zmianę przepływu materii lub energii w przedmiocie regulacji. Istnieją organy dozujące i regulujące przepustnicę. Do urządzeń dozujących zaliczamy takie urządzenia, które zmieniają prędkość przepływu substancji poprzez zmianę wydajności jednostek (dozowniki, podajniki, pompy).

Ryż. 2,6

Regulatory przepustnicy (ryc. 2.6) to zmienny opór hydrauliczny, który zmienia natężenie przepływu substancji poprzez zmianę jej obszaru przepływu. Należą do nich zawory sterujące, windy, przepustnice wtórne, krany itp.

Regulatory charakteryzują się wieloma parametrami, z których główne to: przepustowość K v , ciśnienie nominalne P y , spadek ciśnienia na regulatorze D y , przejście nominalne D y .

Oprócz powyższych parametrów organu regulacyjnego, które głównie określają ich konstrukcję i wymiary, istnieją inne cechy, które są brane pod uwagę przy wyborze organu regulacyjnego, w zależności od konkretnych warunków ich zastosowania.

Najważniejsza jest charakterystyka przepływu, która określa zależność przepływu od ruchu zaworu przy stałym spadku ciśnienia.

Zawory dławiące są zwykle profilowane z liniową lub stałoprocentową charakterystyką przepływu.

Przy liniowej charakterystyce szerokości pasma wzrost szerokości pasma jest proporcjonalny do przyrostu ruchu bramki.

Przy równoprocentowej charakterystyce szerokości pasma przyrost szerokości pasma (przy zmianie ruchu przesłony) jest proporcjonalny do aktualnej wartości szerokości pasma.

W warunkach pracy rodzaj charakterystyki przepływu zmienia się w zależności od spadku ciśnienia na zaworze. Wspomagany zawór regulacyjny charakteryzuje się charakterystyką przepływu, która jest zależnością względnego natężenia przepływu medium od stopnia otwarcia korpusu regulacyjnego.

Najmniejsza wartość przepustowości, przy której charakterystyka przepustowości mieści się w określonej tolerancji, jest oceniana jako przepustowość minimalna.

W wielu aplikacjach automatyki procesów przemysłowych regulator musi mieć szeroki zakres przepustowości, który jest stosunkiem przepustowości nominalnej do przepustowości minimalnej.

Niezbędnym warunkiem niezawodnej pracy układu automatyki jest prawidłowy dobór kształtu charakterystyki przepływu zaworu regulacyjnego.

Dla konkretnego układu o charakterystyce przepływowej decydują wartości parametrów medium przepływającego przez zawór oraz jego charakterystyka przepływowa. Generalnie charakterystyka przepływowa różni się od charakterystyki przepływowej, ponieważ parametry medium (głównie ciśnienie i spadek ciśnienia) zwykle zależą od natężenia przepływu. Dlatego zadanie doboru preferowanej charakterystyki przepływu zaworu regulacyjnego dzieli się na dwa etapy:

1. dobór postaci charakterystyk przepływowych, zapewniający niezmienność współczynnika transmisji zaworu regulacyjnego w całym zakresie obciążeń;


2. dobór postaci charakterystyki przepływowej, która zapewnia pożądaną postać charakterystyki przepływowej dla zadanych parametrów medium.

Przy modernizacji instalacji grzewczych, wentylacyjnych i zaopatrzenia w ciepłą wodę określa się wymiary typowej sieci, ciśnienie dyspozycyjne oraz ciśnienie początkowe czynnika, korpus regulacyjny dobiera się tak, aby przy minimalnym natężeniu przepływu przez zawór, straty w odpowiada nadciśnieniu medium wytworzonego przez źródło, a kształt charakterystyki przepływu jest bliski danemu. Metoda obliczeń hydraulicznych przy wyborze zaworu sterującego jest dość pracochłonna.

AUZhKH trust 42 we współpracy z SUSU opracował program do obliczania i wyboru organów regulacyjnych dla najpopularniejszych systemów ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę.

Pompy cyrkulacyjne

Niezależnie od schematu podłączenia obciążenia cieplnego w obwodzie instalacji grzewczej zainstalowana jest pompa obiegowa (rys. 2.7).

Ryż. 2.7. Pompa cyrkulacyjna (Grundfog).

Składa się z regulatora prędkości, silnika elektrycznego i samej pompy. Nowoczesna pompa obiegowa to pompa bezdławnicowa z mokrym wirnikiem, która nie wymaga konserwacji. Sterowanie silnikiem odbywa się zwykle za pomocą elektronicznego regulatora prędkości, zaprojektowanego w celu optymalizacji pracy pompy pracującej w warunkach wzmożonych zewnętrznych zakłóceń wpływających na system grzewczy.

Działanie pompy obiegowej opiera się na zależności ciśnienia od wydajności pompy iz reguły ma charakter kwadratowy.

Parametry pompy cyrkulacyjnej:

• występ;
• maksymalne ciśnienie;
• prędkość;
• zakres prędkości.

Zaufanie AUZhKH 42 ma niezbędne informacje na temat obliczania i doboru pomp obiegowych i może udzielić niezbędnych porad.

Wymienniki ciepła

Najważniejszymi elementami zaopatrzenia w ciepło są wymienniki ciepła. Istnieją dwa rodzaje wymienników ciepła: rurowy i płytowy. W uproszczeniu rurowy wymiennik ciepła można przedstawić jako dwie rury (jedna rura znajduje się w drugiej nierównej). Płytowy wymiennik ciepła jest kompaktowym wymiennikiem ciepła zamontowanym na odpowiedniej ramie z falistych płyt wyposażonych w uszczelki. Rurowe i płytowe wymienniki ciepła służą do zaopatrzenia w ciepłą wodę, ogrzewania i wentylacji. Główne parametry każdego wymiennika ciepła to:

• moc;
• współczynnik przenikania ciepła;
• utrata ciśnienia;
• maksymalna temperatura pracy;
• maksymalne ciśnienie robocze;
• maksymalny przepływ.

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła mają niską sprawność ze względu na niskie natężenia przepływu wody w rurach i pierścieniu. Prowadzi to do niskich wartości współczynnika przenikania ciepła, a co za tym idzie do bezzasadnie dużych gabarytów. Podczas pracy wymienników ciepła możliwe są znaczne osady w postaci kamienia kotłowego i produktów korozji. W wymiennikach płaszczowo-rurowych eliminacja osadów jest bardzo trudna.

W porównaniu do rurowych wymienników ciepła, płytowe wymienniki ciepła charakteryzują się zwiększoną wydajnością dzięki lepszemu przenoszeniu ciepła między płytami, w których turbulentny przepływ chłodziwa przepływa w przeciwprądzie. Ponadto naprawa wymiennika ciepła jest dość prosta i niedroga.

Płytowe wymienniki ciepła z powodzeniem rozwiązują problemy przygotowania ciepłej wody w punktach grzewczych praktycznie bez strat ciepła, dzięki czemu są dziś aktywnie wykorzystywane.

Zasada działania płytowych wymienników ciepła jest następująca. Ciecze biorące udział w procesie wymiany ciepła są wprowadzane przez dysze do wymiennika ciepła (rys. 2.8).

Ryż. 2,8

Specjalnie zamontowane uszczelki zapewniają rozprowadzenie cieczy w odpowiednich kanałach, eliminując możliwość mieszania się przepływów. Rodzaj fałd na płytach oraz konfiguracja kanału dobierane są zgodnie z wymaganym swobodnym przejściem między płytami, zapewniając tym samym optymalne warunki dla procesu wymiany ciepła.

Ryż. 2,9

Płytowy wymiennik ciepła (rys. 2.9) składa się z zestawu falistych metalowych płyt z otworami w narożach do przepływu dwóch płynów. Każda płyta wyposażona jest w uszczelkę, która ogranicza przestrzeń między płytami i zapewnia przepływ cieczy w tym kanale. Natężenie przepływu chłodziwa, właściwości fizyczne cieczy, straty ciśnienia i warunki temperaturowe decydują o liczbie i wielkości płyt. Ich falista powierzchnia przyczynia się do zwiększenia przepływu turbulentnego. Stykając się w przecinających się kierunkach, pofałdowania podpierają płyty, które znajdują się pod różnym ciśnieniem z obu chłodziw. Aby zmienić wydajność (zwiększyć obciążenie cieplne), do pakietu wymiennika ciepła należy dodać określoną liczbę płyt.

Podsumowując powyższe, zauważamy, że zalety płytowych wymienników ciepła to:

• ścisłość. Płytowe wymienniki ciepła są ponad trzy razy bardziej kompaktowe niż wymienniki płaszczowo-rurowe i ponad sześć razy lżejsze przy tej samej mocy;
• łatwość instalacji. Wymienniki ciepła nie wymagają specjalnego fundamentu;
• niskie koszty utrzymania. Silnie turbulentny przepływ skutkuje niskim stopniem zanieczyszczenia. Nowe modele wymienników ciepła projektowane są w taki sposób, aby maksymalnie wydłużyć okres eksploatacji niewymagający naprawy. Czyszczenie i sprawdzanie zajmuje niewiele czasu, ponieważ w wymiennikach ciepła wyjmuje się każdy arkusz grzewczy, który można czyścić indywidualnie;
• efektywne wykorzystanie energii cieplnej. Płytowy wymiennik ciepła ma wysoki współczynnik przenikania ciepła, przekazuje ciepło od źródła do odbiorcy przy niskich stratach;
• niezawodność;
• możliwość znacznego zwiększenia obciążenia termicznego poprzez dodanie określonej liczby płyt.

Reżim temperaturowy budynku jako przedmiot regulacji

Przy opisie procesów technologicznych zaopatrzenia w ciepło stosuje się schematy projektowe statyki opisujące stany ustalone oraz schematy projektowe dynamiki opisujące tryby przejściowe.

Schematy projektowe systemu zaopatrzenia w ciepło określają relacje między wpływami wejściowymi i wyjściowymi na obiekt regulacji pod głównymi zakłóceniami wewnętrznymi i zewnętrznymi.

Nowoczesny budynek jest złożonym systemem ciepłowniczym, dlatego wprowadza się upraszczające założenia opisujące reżim temperaturowy budynku.

• W przypadku wielokondygnacyjnych budynków cywilnych zlokalizowana jest część budynku, dla której wykonywane są obliczenia. Ponieważ reżim temperaturowy w budynku zmienia się w zależności od podłogi, poziomego układu pomieszczeń, reżim temperaturowy jest obliczany dla jednego lub więcej najkorzystniej położonych pomieszczeń.


• Obliczenie konwekcyjnego przenikania ciepła w pomieszczeniu wyprowadza się z założenia, że ​​temperatura powietrza w każdym momencie czasu jest taka sama w całej objętości pomieszczenia.


• Przy określaniu przenikania ciepła przez obudowy zewnętrzne przyjmuje się, że obudowa lub jej charakterystyczna część mają taką samą temperaturę w płaszczyznach prostopadłych do kierunku przepływu powietrza. Następnie proces przekazywania ciepła przez obudowy zewnętrzne zostanie opisany jednowymiarowym równaniem przewodzenia ciepła.


• Obliczenie promieniującego przenikania ciepła w pomieszczeniu pozwala również na szereg uproszczeń:

  a) powietrze w pomieszczeniu uważamy za ośrodek promieniujący;
  b) pomijamy wielokrotne odbicia strumieni promieniowania od powierzchni;
  c) skomplikowane kształty geometryczne są zastępowane prostszymi.



• Parametry klimatu zewnętrznego:

  a) jeżeli reżim temperaturowy pomieszczeń jest obliczany przy skrajnych wartościach wskaźników klimatu zewnętrznego, które są możliwe na danym obszarze, to ochrona termiczna ogrodzeń i moc systemu kontroli mikroklimatu zapewnią stabilną zgodność z określone warunki;
  b) jeśli przyjmiemy łagodniejsze wymagania, to w pomieszczeniu w pewnym momencie wystąpią odchylenia od warunków projektowych.

Dlatego przy przypisywaniu cech projektowych klimatu zewnętrznego należy obowiązkowo wziąć pod uwagę bezpieczeństwo warunków wewnętrznych.

Specjaliści AUZhKH Trust 42 wraz z naukowcami SUSU opracowali program komputerowy do obliczania statycznych i dynamicznych trybów pracy przepustów abonenckich.

Ryż. 2.10

Na ryc. 2.10 pokazuje główne czynniki zakłócające działające na przedmiot regulacji (pomieszczenie). Źródło ciepła Q, pochodzące ze źródła ciepła, pełni funkcje działania regulacyjnego w celu utrzymania temperatury pokojowej Tpom na wylocie obiektu. Temperatura zewnętrzna T nar, prędkość wiatru V wiatr, promieniowanie słoneczne J rad, wewnętrzne straty ciepła Q wewnątrz są czynnikami zakłócającymi. Wszystkie te efekty są funkcjami czasu i są losowe. Zadanie komplikuje fakt, że procesy wymiany ciepła są niestacjonarne i opisane równaniami różniczkowymi w pochodnych cząstkowych.

Poniżej znajduje się uproszczony schemat projektowy instalacji grzewczej, który dokładnie opisuje statyczne warunki cieplne w budynku, a także pozwala na jakościową ocenę wpływu głównych zaburzeń na dynamikę wymiany ciepła, w celu realizacji głównych metod regulacji procesy ogrzewania pomieszczeń.

Obecnie badania złożonych układów nieliniowych (m.in. procesy wymiany ciepła w ogrzewanym pomieszczeniu) prowadzone są metodami modelowania matematycznego. Wykorzystanie technologii komputerowej do badania dynamiki procesu ogrzewania pomieszczeń i możliwych metod sterowania jest skuteczną i wygodną metodą inżynierską. Skuteczność modelowania polega na tym, że dynamikę złożonego systemu rzeczywistego można badać za pomocą stosunkowo prostych programów użytkowych. Modelowanie matematyczne pozwala na eksplorację systemu przy ciągłych zmianach jego parametrów, a także wpływach zakłócających. Szczególnie cenne jest wykorzystanie pakietów oprogramowania do modelowania do badania procesu nagrzewania, ponieważ badanie metodami analitycznymi okazuje się bardzo pracochłonne i całkowicie nieodpowiednie.

Ryż. 2.11

Na ryc. 2.11 pokazuje fragmenty schematu projektowego trybu statycznego systemu grzewczego.

Na rysunku znajdują się następujące symbole:

1. t 1 (T n) - temperatura wody sieciowej w linii zasilającej sieci energetycznej;
2. T n (t) - temperatura zewnętrzna;
3. U - stosunek mieszania jednostki mieszającej;
4. φ - względne zużycie wody w sieci;
5. ΔT - projektowa różnica temperatur w systemie grzewczym;
6. δt to obliczona różnica temperatur w sieci ciepłowniczej;
7. T in - temperatura wewnętrzna ogrzewanych pomieszczeń;
8. G - zużycie wody sieciowej w punkcie grzewczym;
9. D p - spadek ciśnienia wody w systemie grzewczym;
10. t - czas.

Dzięki wejściu abonenta z zainstalowanym sprzętem dla danego obliczonego obciążenia grzewczego Q 0 i dziennym harmonogramem obciążenia ciepłej wody Q r, program pozwala rozwiązać dowolne z następujących zadań.

Przy dowolnej temperaturze zewnętrznej T n:

• określić temperaturę wewnętrzną ogrzewanego pomieszczenia T in, przy czym określony jest przepływ wody sieciowej lub wejście G wraz z wykresem temperatury w przewodzie zasilającym;
• określić zużycie wody sieciowej dla wejścia G c, wymagane do podania zadanej temperatury wewnętrznej ogrzewanego pomieszczenia T in ze znanym wykresem temperatury sieci ciepłowniczej;
• określić wymaganą temperaturę wody w przewodzie zasilającym sieci ciepłowniczej t 1 (wykres temperatury sieci) w celu zapewnienia określonej temperatury wewnętrznej ogrzewanych pomieszczeń T in przy zadanym natężeniu przepływu wody sieciowej G s. Zadania te są rozwiązywane dla dowolnego schematu podłączenia systemu grzewczego (zależnego, niezależnego) i dowolnego schematu podłączenia ciepłej wody (szeregowego, równoległego, mieszanego).

Oprócz powyższych parametrów określa się natężenia przepływu wody i temperatury we wszystkich charakterystycznych punktach schematu, natężenia przepływu ciepła dla systemu grzewczego i obciążenia cieplne obu stopni nagrzewnicy oraz straty ciśnienia w nich nośników ciepła. Program pozwala obliczyć tryby wejść abonenckich z dowolnym typem wymienników ciepła (płaszczowo-rurowe lub płytowe).

Ryż. 2.12

Na ryc. 2.12 pokazuje fragmenty schematu projektowego trybu dynamicznego systemu grzewczego.

Program do obliczania dynamicznego reżimu cieplnego budynku umożliwia wejście abonenta z wybranym wyposażeniem dla danego projektowego obciążenia grzewczego Q 0 w celu rozwiązania dowolnego z następujących zadań:

• obliczenie schematu sterowania reżimem termicznym pomieszczenia zgodnie z odchyleniem jego temperatury wewnętrznej;
• obliczenie schematu sterowania reżimem cieplnym pomieszczenia zgodnie z zaburzeniami parametrów zewnętrznych;
• obliczenia reżimu termicznego budynku za pomocą jakościowych, ilościowych i kombinowanych metod regulacji;
• obliczenie optymalnego regulatora z nieliniowymi charakterystykami statycznymi rzeczywistych elementów układu (czujniki, zawory regulacyjne, wymienniki ciepła itp.);
• przy dowolnie zmiennej w czasie temperaturze zewnętrznej T n (t) konieczne jest:
• określić zmianę w czasie temperatury wewnętrznej ogrzewanego pomieszczenia T in;
• określić zmianę w czasie przepływu wody sieciowej pa pobór G przy wymaganym do podania zadanej temperatury wewnętrznej ogrzewanego pomieszczenia T in z dowolnym wykresem temperatury sieci ciepłowniczej;
• określić zmianę w czasie temperatury wody w linii zasilającej sieci ciepłowniczej t 1 (t).

Zadania te są rozwiązywane dla dowolnego schematu podłączenia systemu grzewczego (zależnego, niezależnego) i dowolnego schematu podłączenia ciepłej wody (szeregowego, równoległego, mieszanego).

Realizacja zaopatrzenia w ciepło ASR w budynkach mieszkalnych

Ryż. 2.13

Na ryc. 2.13 przedstawia schemat ideowy automatycznego systemu sterowania ogrzewaniem i zaopatrzeniem w ciepłą wodę w indywidualnym punkcie grzewczym (ITP) z zależnym podłączeniem systemu grzewczego i dwustopniowym schematem podgrzewaczy ciepłej wody. Został zamontowany przez AUZhKH trust 42, przeszedł testy i kontrole operacyjne. Ten system ma zastosowanie do dowolnego schematu połączeń dla systemów ogrzewania i ciepłej wody tego typu.

Głównym zadaniem tego systemu jest utrzymanie określonej zależności zmiany zużycia wody sieciowej dla instalacji grzewczej i ciepłej wody użytkowej od temperatury powietrza zewnętrznego.

Połączenie systemu grzewczego budynku z sieciami grzewczymi odbywa się według schematu zależnego z mieszaniem pomp. W celu przygotowania ciepłej wody na potrzeby zaopatrzenia w ciepłą wodę planuje się montaż grzejników płytowych podłączonych do sieci ciepłowniczej według mieszanego schematu dwustopniowego.

Instalacja grzewcza budynku to dwururowy system pionowy z dolnym rozkładem głównych rurociągów.

System automatycznej kontroli dostaw ciepła w budynku obejmuje rozwiązania dla:

• do automatycznej kontroli pracy zewnętrznego obiegu grzewczego;
• do automatycznej kontroli pracy wewnętrznego obwodu instalacji grzewczej budynku;
• stworzyć tryb komfortu w lokalu;
• do automatycznej regulacji pracy wymiennika ciepła CWU.

Instalacja grzewcza wyposażona jest w mikroprocesorowy regulator temperatury wody dla obiegu grzewczego budynku (obieg wewnętrzny), wraz z czujnikami temperatury i zaworem regulacyjnym z siłownikiem. W zależności od temperatury powietrza na zewnątrz urządzenie sterujące zapewnia niezbędną temperaturę chłodziwa do ogrzewania budynku zgodnie z harmonogramem ogrzewania, sterując zaworem regulacyjnym z napędem elektrycznym zainstalowanym na bezpośrednim rurociągu z sieci ciepłowniczej. W celu ograniczenia maksymalnej temperatury wody powrotnej do sieci ciepłowniczej do sterownika mikroprocesorowego podawany jest sygnał z czujnika temperatury zainstalowanego na rurociągu wody powrotnej do sieci ciepłowniczej. Sterownik mikroprocesorowy zabezpiecza instalację grzewczą przed zamarzaniem. Aby utrzymać stałą różnicę ciśnień, na zaworze regulacji temperatury znajduje się regulator różnicy ciśnień.

Aby automatycznie kontrolować temperaturę powietrza w pomieszczeniach budynku, projekt przewiduje termostaty na urządzeniach grzewczych. Termoregulatory zapewniają komfort i oszczędzają energię cieplną.

Aby utrzymać stałą różnicę ciśnień między rurociągami bezpośrednimi i powrotnymi systemu grzewczego, zainstalowany jest regulator różnicy ciśnień.

Aby automatycznie sterować pracą wymiennika ciepła, na wodzie grzewczej montowany jest automatyczny regulator temperatury, który zmienia dopływ wody grzewczej w zależności od temperatury podgrzanej wody wpływającej do układu CWU.

Zgodnie z wymaganiami „Zasad rozliczania energii cieplnej i chłodziwa” z 1995 r. przeprowadzono komercyjne rozliczenie energii cieplnej na wejściu sieci ciepłowniczej do ITP za pomocą ciepłomierza zainstalowanego na rurociągu zasilającym z sieć ciepłownicza i miernik objętości zainstalowany na rurociągu powrotnym do sieci ciepłowniczej.

W skład ciepłomierza wchodzą:

• przepływomierz;
• PROCESOR;
• dwa czujniki temperatury.

Sterownik mikroprocesorowy zapewnia wskazanie parametrów:

• ilość ciepła;
• ilość chłodziwa;
• temperatura płynu chłodzącego;
• różnica temperatur;
• czas pracy ciepłomierza.

Wszystkie elementy układów automatyki i zaopatrzenia w ciepłą wodę wykonane są na sprzęcie firmy Danfoss.

Sterownik mikroprocesorowy ECL 9600 przeznaczony jest do sterowania reżimem temperaturowym wody w instalacjach grzewczych i ciepłej wody użytkowej w dwóch niezależnych obiegach i służy do montażu w punktach grzewczych.

Regulator posiada wyjścia przekaźnikowe do sterowania zaworami regulacyjnymi i pompami obiegowymi.

Elementy, które należy podłączyć do regulatora ECL 9600:

• czujnik temperatury powietrza zewnętrznego ESMT;
• czujnik temperatury na dopływie chłodziwa w obiegu cyrkulacyjnym 2, ESMA/C/U;
• rewersyjny napęd zaworu sterującego serii AMB lub AMV (220 V).

Dodatkowo opcjonalnie można dołączyć następujące elementy:

• czujnik temperatury wody powrotnej z obiegu cyrkulacyjnego, ESMA/C/U;
• Czujnik temperatury powietrza w pomieszczeniu ESMR.

Sterownik mikroprocesorowy ECL 9600 ma wbudowane zegary analogowe lub cyfrowe oraz wyświetlacz LCD ułatwiający konserwację.

Wbudowany wskaźnik służy do wizualnej obserwacji parametrów i regulacji.

Po podłączeniu czujnika temperatury powietrza w pomieszczeniu ESMR/F temperatura czynnika grzewczego jest automatycznie korygowana na zasilaniu instalacji grzewczej.

Sterownik może ograniczyć wartość temperatury wody powrotnej z obiegu cyrkulacyjnego w trybie nadążnym w zależności od temperatury zewnętrznej (ograniczenie proporcjonalne) lub ustawić stałą wartość ograniczenia maksymalnej lub minimalnej temperatury wody powrotnej z obiegu cyrkulacyjnego.

Funkcje zapewniające komfort i oszczędność ciepła:

• obniżenie temperatury w układzie grzewczym w nocy i w zależności od temperatury zewnętrznej lub zgodnie z ustawioną wartością obniżenia;
• możliwość pracy układu ze zwiększoną mocą po każdym okresie spadku temperatury w instalacji grzewczej (szybkie nagrzanie pomieszczenia);
• możliwość automatycznego wyłączenia systemu grzewczego przy określonej ustawionej temperaturze zewnętrznej (wyłączanie letnie);
• możliwość współpracy z różnymi typami zmechanizowanych siłowników zaworu sterującego;
• zdalne sterowanie sterownikiem za pomocą ESMF/ECA 9020.

Funkcje ochronne:

• ograniczenie maksymalnych i minimalnych temperatur wody dostarczanej do obiegu cyrkulacyjnego;
• sterowanie pompami, okresowa promenada latem;
• ochrona systemu grzewczego przed zamarzaniem;
• możliwość podłączenia termostatu bezpieczeństwa.

Nowoczesne urządzenia do automatycznych systemów sterowania dostawami ciepła

Firmy krajowe i zagraniczne dostarczają szeroką gamę nowoczesnych urządzeń do automatycznych systemów sterowania dostawami ciepła o niemal takiej samej funkcjonalności:

1. Sterowanie ogrzewaniem:
   • Tłumienie temperatury zewnętrznej.
   • Poniedziałkowy efekt.
   • Ograniczenia liniowe.
   • Granice temperatury powrotu.
   • Korekta temperatury pokojowej.
   • Samokorygujący harmonogram karmienia.
   • Optymalizacja czasu uruchamiania.
   • Tryb ekonomiczny w nocy.


2. Zarządzanie CWU:
   • Funkcja niskiego obciążenia.
   • Ograniczenie temperatury wody powrotnej.
   • Oddzielny zegar.


3. Sterowanie pompą:
   • Ochrona przed zamarzaniem.
   • Wyłącz pompę.
   • Wymiana pompy.


4. Alarmy:
   • Z pompy.
   • Temperatura zamarzania.
   • Ogólny.

Zestawy urządzeń ciepłowniczych renomowanych firm: Danfoss (Dania), Alfa Laval (Szwecja), Tour and Anderson (Szwecja), Raab Karcher (Niemcy), Honeywell (USA) generalnie obejmują następujące przyrządy i urządzenia do kontroli i księgowości systemy.

1. Urządzenia do automatyzacji punktu grzewczego budynku:
   


2. Sprzęt do pomiaru ciepła.
   


3. Sprzęt pomocniczy.
   • Sprawdź zawory.
   • Zawory kulowe są instalowane do hermetycznego zamykania pionów i do spuszczania wody. Jednocześnie w stanie otwartym podczas pracy układu zawory kulowe praktycznie nie stwarzają dodatkowego oporu. Można je również montować na wszystkich odgałęzieniach przy wejściu do budynku oraz na podstacji.
   • Spustowe zawory kulowe.
   • Zawór zwrotny jest zainstalowany, aby zapobiec przedostawaniu się wody do linii powrotnej z linii zasilającej, gdy pompa jest zatrzymana.
   • Filtr siatkowy z zaworem kulowym na odpływie na wlocie do układu zapewnia oczyszczanie wody z zawiesin stałych.
   • Automatyczne odpowietrzniki zapewniają automatyczne wypuszczanie powietrza podczas napełniania instalacji grzewczej, a także podczas pracy instalacji grzewczej.
   • Grzejniki.
   • Konwektory.
   • Domofony („Vika” AUZhKH zaufanie 42).

Zaufany AUZhKH 42 przeanalizował funkcjonalność wyposażenia automatycznych systemów sterowania dostawami ciepła najbardziej znanych firm: Danfoss, Tour i Anderson, Honeywell. Pracownicy trustu służą fachową radą w zakresie wdrażania urządzeń tych firm.