Пособие по проектированию Гершкович В. Ф
Скачать 0.51 Mb.
|
2.2. Рациональное потребление тепла отопительной системой 2.2.1 Рычаги управления рациональным теплопотреблением Есть только два рычага рационального потребления тепловой энергии. Первый рычаг — стимулирование энергосберегающего поведения жителей. Если у жителей не будет желания экономно расходовать энергию, потребляемую в доме, то самые совершенные технические средства, предусматриваемые проектом, работать не будут. Оставив за рамками этого пособия чисто воспитательные и просветительские методы стимулирования бережного отношения к энергии, сосредоточимся далее на технических средствах коммерческого учета теплопотребления. Второй рычаг — средства автоматического регулирования систем, использующих тепловую энергию. Еще недавно главной проблемой использования автоматики в жилых домах была скудность имеющихся в наличии средств регулирования. Нынешнее разнообразие этих средств породило новые проблемы, связанные с выбором наиболее рациональных технических решений. 2.2.2. Коммерческий учет теплопотребления В соответствии с действующими нормами устраивать коммерческий учет обязательно только в тепловом пункте жилого дома. Квартирные теплосчетчики могут предусматриваться по заданию на проектирование. При отсутствии в системе отопления квартирных теплосчетчиков, счета на оплату отопления распределяются между владельцами квартир пропорционально занимаемой ими площади. Такой порядок лишь в некоторой степени способен стимулировать энергосберегающее поведение жителей. Квартирные системы отопления рекомендуется проектировать с теплосчетчиками на квартирных вводах системы отопления. На рис. 5 показан пример проектного решения двух квартирных вводов, расположенных в одном шкафу, со счетчиками тепла, включающими в себя расходомеры 4 с импульсным выходом, термометры сопротивления 5, установленные на подающем и обратном трубопроводах, и тепловычислители 6. Шкаф с теплосчетчиками обычно устанавливают в коридорах общего пользования. Квартирную систему отопления подключают к стоякам через узел ввода, от которого теплоноситель подается к радиаторам по трубам, скрыто прокладываемым в подготовке пола. В  отличие от теплосчетчиков, устанавливаемых в тепловых пунктах, расходомеры квартирных счетчиков тепла устанавливают только на одном из трубопроводов, обычно на обратном. Кроме теплосчетчика в состав квартирного ввода входят запорная арматура, термометры, фильтр, а также балансировочный клапан, который служит для гидравлической увязки квартирных отопительных систем, каждая из которых может иметь разное гидравлическое сопротивление.Счета на оплату тепловой энергии владельцами квартир, оборудованных теплосчетчиками, должны включать в себя кроме стоимости тепловой энергии, использованной в квартирной системе отопления, часть стоимости тепла, использованного для отопления помещений общего пользования (лестничных клеток, коридоров, лифтовых холлов и т.п.). Для определения этой части используют методику, согласованную с владельцами квартир жилого дома. Обычно для этого используют показания приборов учета, установленных в тепловом пункте, а также сумму показаний квартирных теплосчетчиков и распределяют дополнительные затраты пропорционально площади квартир дома. Как видим, несмотря на возможность применения для квартирных систем точных приборов учета, сумма платежей за отопление определяется методом вычислений, в которых точность показаний приборов нивелируется влиянием факторов, от точности приборов не зависящих. К тому же, сама по себе точность определения расходов тепла в данном случае грешит нелогичностью, поскольку вынуждает платить больше владельцев угловых квартир, а также квартир, расположенных под крышей многоэтажного дома, не потому, что они расходуют лишнюю энергию, а только потому, что им такие квартиры достались. В этих условиях нет нужды стремиться к высокой точности измерения расходов тепла в квартирных системах, и квартирный ввод, показанный на рис. 5, можно упростить, применив в нем расходомеры без импульсных выходов. В этом случае датчики температуры и тепловычислитель не устанавливают, а счета на оплату за отопление формируют, используя показания приборов учета, установленных в теплопункте, и распределяя общую сумму платежа пропорционально показаниям квартирных расходомеров. Это техническое решение не нарушает принципов стимулирования энергосберегающего поведения жителей, но упрощает квартирный ввод и систему расчетов с жителями. Замена теплосчетчиков расходомерами в квартирных вводах целесообразна только при применении двухтрубных квартирных систем с радиаторными термостатическими кранами (РТК) или при однотрубных системах с локальными (на квартиру) регуляторами, изменяющими расход теплоносителя соответственно нагрузке. В системах отопления с вертикальными стояками возможно устройство квартирного коммерческого учета путем установки на каждом отопительном приборе специальных испарительных или электронных устройств, фиксирующих величину, пропорциональную разности температур на поверхности радиатора и в воздухе помещения. При неизменной поверхности радиатора и коэффициенте его теплоотдачи фиксированная этими устройствами величина будет всегда пропорциональна величине теплового потока, направленного от поверхности радиатора в помещение. Это свойство используют для вычисления коэффициентов, при помощи которых формируют счета на оплату, распределяя измеренное теплосчетчиком теплового пункта количество тепла между потребителями. Такой метод широко применяется в некоторых европейских странах, например, в Германии. 2.2.3. Автоматическое регулирование теплового потока 2.2.3.1. Регулирование посредством РТК Радиаторные термостатические клапаны (РТК) предназначены для полного или частичного перекрывания потока теплоносителя, подаваемого системой отопления в отопительный прибор, при повышении температуры воздуха в помещении выше заданной. Правильно подобранный и осознанно эксплуатирующийся РТК способен сократить годовое потребление тепловой энергии на 10-20 %. Правила подбора РТК различного типа, иллюстрированные практическими примерами, подробно изложены применительно к различным системам отопления в Альбоме рекомендаций [5]. Вместе с тем, вероятность того, что в конкретной системе отопления жилого дома РТК будут установлены правильно, и их работа будет эффективна, невелика. Такое суждение опирается на ряд факторов, значение которых нельзя недооценивать, а именно: Правильно подобранный РТК в двухтрубной системе отопления многоквартирного жилого дома должен быть настроен таким образом, чтобы его пропускная способность соответствовала тепловой мощности радиатора, а клапан при этом работал в зоне пропорциональности 2 К, то есть регулирующий орган клапана должен постоянно находиться в положении близком к закрытому. При этом его гидравлическое сопротивление не должно превышать 25 кПа, чтобы клапан не шумел, а его так называемый «внешний авторитет», которым регламентируется соотношение гидравлических сопротивлений клапана и трубопроводной системы, должен находиться в интервале от 0,5 до 0,7. Все эти жесткие требования возможно выполнить только теоретически при условии, что на каждом ответвлении трубопроводной системы будут установлены автоматические регуляторы перепада давления, которые в свою очередь должны быть настроены должным образом, и эта настройка ни при каких условиях не должна нарушаться при эксплуатации. Жесткими правилами подбора РТК не всегда руководствуются даже в странах, откуда эта продукция поставляется в комплекте с радиаторами. Наш потребитель, покупая в свою квартиру такой импортный комплект, собранный из случайных изделий, получает устройство, которое физически не может вписаться в проект системы отопления, как бы хорошо этот проект ни был разработан. В реальных условиях строительства и дооборудования жителями многоэтажных жилых домов предусмотренные проектом РТК часто демонтируют, заменяя их шаровыми кранами, которые способствуют полной гидравлической разбалансировке отопительной системы. Для того чтобы разбалансированная система работала удовлетворительно, в нее приходится подавать расход воды, превышающий проектное значение в 1,4-1,6 раза при соответствующем перерасходе тепловой энергии [6]. Значительно меньше жестких требований предъявляется к РТК однотрубных отопительных систем, и разбалансировка таких систем вследствие замены РТК менее вероятна. Вместе с тем, возможность экономии тепловой энергии посредством РТК в любом случае нельзя переоценивать из-за влияния субъективных факторов на эту возможность при не вполне сформировавшемся энергосберегающем поведении жителей. Проектировщики систем отопления обязаны применять РТК в своих проектах, и относиться к этому нужно с высокой ответственностью, строго соблюдая правила подбора, изложенные в приложении 1, потому что правильный выбор РТК является совершенно необходимым, хотя, к сожалению, и совершенно недостаточным условием их эффективной работы. Применив РТК, проектировщик может записать в свой актив, бесспорно принимаемый любой экспертизой или инспекцией факт использования в проекте прогрессивной энергосберегающей техники. Но, если проектировщик действительно озабочен проблемой рационального использования тепловой энергии в здании, то он должен сосредоточить свое внимание на регулировании в тепловом пункте. 2.2.3.2. Регулирование в тепловом пункте Если бы радиаторные термостаты были способны четко выполнять свое назначение: поддерживать нужную температуру в помещениях, предотвращая их перегрев, то регулировать в тепловых пунктах ничего не нужно было бы, потому что РТК теоретически способны реализовать самое совершенное регулирование — «по отклонению» температуры помещения. Но, как выяснилось, практически это в полной мере не происходит, и потому требуется еще и регулирование в тепловом пункте. В зданиях с многокомнатной планировкой центральное регулирование «по отклонению», как правило, не применяется, потому что регулировать теплопотребление здания по одной или нескольким контрольным комнатам, в которых можно было бы установить датчики температуры, было бы неточно, какими бы представительными эти комнаты ни были. В таких зданиях температуру в помещениях приходится регулировать косвенно. Если согласно расчету для удовлетворительного отопления температура теплоносителя t1 должна соответствовать температуре наружного воздуха tH, то регулятор должен обеспечивать это соответствие, и как только соответствие это нарушится, по факту «возмущения» будет подана команда исполнительному органу на восстановление удовлетворительного режима отопления. Регулирование «по возмущению» не способно реагировать на внутренние тепловыделения в помещениях. Ни на солнечное излучение, ни на поступление тепла от работающих компьютеров, ни на бытовые источники тепла регулятор не среагирует. Наиболее отчетливо регулятор среагирует на изменение погодных условий, и поэтому такое регулирование называют «погодным». В качестве управляющего прибора центрального регулирования отопительной системы служит электронный регулятор (контроллер), способный воспринимать информацию от датчиков температуры и от встроенного таймера и преобразовывать ее в команды для электрических исполнительных механизмов, воздействующих на тепловые потоки. Регуляторы систем отопления должны выполнять погодное и программное регулирование. Погодное регулирование обеспечивается температурным графиком, который задается углом наклона линии изменения температуры в координатах t = f(tH), где t — температура теплоносителя в подающем или обратном трубопроводах, а tH — текущая температура наружного воздуха. Программное регулирование позволяет в нужное время перевести систему отопления на погодное регулирование по пониженному температурному графику. При выборе регулятора рекомендуется исходить из реальной потребности объекта. Оптимальный для объекта регулятор — это такой прибор, функциональные возможности которого не превышают функциональных потребностей регулируемой системы. Чем регулятор проще, тем он надежнее в работе. Функцию погодного регулирования применительно к системам отопления, присоединенных к тепловым сетям с расчетными температурами теплоносителя 150-70 °C, можно упростить, если поддерживать нужную температуру воды в обратном трубопроводе, которая зафиксирована тепловыми сетями, и никто не имеет право ее ни завышать (теплосети не позволят), ни занижать (потребитель замерзнет). Температура воды t2, °C, в обратном трубопроводе для всех зданий, строящихся на территории, где расчетные наружные температуры tHP, °C, находятся в интервале значений от -15 до -30 °C, должна поддерживаться на уровне:  где tH — текущая температура наружного воздуха, °C. Для каждого конкретного района формула (1) упрощается. Например, для Киева, где tHP = -22 °C, формула приобретает вид:  Эффективно управлять системой по столь простому алгоритму можно при помощи простых регуляторов, формирующих команды на основе двух датчиков температур (рис. 6) и способных ночью менять по команде таймера цифру «48» на меньшую, определяемую установкой, например, на 44. Э  тот логичный и простой алгоритм поддержания температуры обратной воды заложен в программу отечественных производителей регуляторов тепловой автоматики (КИАРМ, Семпал), которые применены и эффективно эксплуатируются на многих объектах. При использовании этих регуляторов возможна гибкая корректировка постоянных величин в формуле 2 в зависимости от степени тепловой защиты здания и приоритетов потребителей, часть которых более озабочена экономией средств, расходуемых на отопление, в то время как другая часть боится замерзнуть.Возможность ночного понижения температуры теплоносителя в жилых домах долгое время считалась спорной, но выполненные исследования не оставляют сомнений в целесообразности и эффективности такого понижения в переходный период. В отдельных случаях даже после шестичасового сокращения теплопотребления никаких изменений температуры в помещениях зафиксировать не удалось, что связано с высокой инерционностью водяных отопительных систем и строительных конструкций здания. Продолжительность работы в ночном режиме и допустимая глубина регулирования должны определяться для каждого дома индивидуально с тем, чтобы избежать недовольства жителей. Высокая тепловая инерционность обогреваемого отопительной системой жилого дома обусловила возможность вполне эффективного регулирования пропусками, которое может быть реализовано посредством использования позиционных клапанов. Такая многократно проверенная практикой возможность открывает благоприятные перспективы для оборудования системами автоматики абонентских вводов, где нет циркуляционных насосов с электроприводом, которые по европейским стандартам являются непременной деталью регулируемого теплового пункта (рис. 7, а).  Оказалось, что системы отопления с элеваторным присоединением к тепловой сети, прежде несправедливо отнесенные к устройствам, тепловую мощность которых регулировать невозможно, могут эффективно экономить тепловую энергию, если оборудовать их позиционным регулятором (рис. 7, б). Сопоставление двух схем (а и б на рис. 7) автоматизированного приготовления теплоносителя не оставляет сомнений в рациональности второй схемы при реконструкции существующих тепловых пунктов жилых домов. Особенностью водоструйного насоса (элеватора) является его неспособность изменять коэффициент смешения при уменьшении расхода сетевой воды, поступающей в сопло. Если бы на месте клапана 4 стоял пропорциональный регулятор, то при его частичном закрытии соответственно изменился бы расход воды в системе отопления, что привело бы ее к разбалансированию. Но никаких проблем с гидравлической балансировкой не возникает при кратковременном закрытии позиционного клапана 4. Клапан 4 выполняется со встроенным байпасом, через который проходит около 10 % воды при закрытом клапане. Это необходимо для того, чтобы контроллер отслеживал изменение температуры обратной воды. При отсутствии встроенного байпаса нужно предусмотреть в проекте обводную линию с балансировочным клапаном. Исследования, выполненные на абонентских вводах, оборудованных приборами тепловой автоматики КИАРМ, подтвердили не только возможность, но и эффективность позиционного регулирования. Высокие потребительские качества систем отопления, оборудованных позиционными регуляторами, объясняются тем, что дискретность срабатывания исполнительных механизмов совершенно нивелируется инерционностью системы, в результате чего потребитель этой дискретности не ощущает вовсе. Опыт применения позиционных регуляторов КИАРМ свидетельствует об уменьшении годового потребления тепла в жилых домах на 15-20 %, а в пристроенных помещениях общественного назначения — до 40 %. Это означает, что регулируемая система отопления жилого дома тепловой мощностью 1 Гкал/ч сэкономит около 500 Гкал в год, что равносильно годовой экономии около 70 тыс. м3 природного газа. При выборе схемы теплового пункта в проектах новых жилых домов следует иметь ввиду, что элеватор не может применяться в качестве побудителя циркуляции в двухтрубных системах отопления с термостатическими клапанами. Здания, имеющие четко выраженную ориентацию фасадных стен рекомендуется проектировать с фасадными ветвями отопительных систем, каждая из которых должна иметь свой регулятор теплового потока. При этом датчики температуры tH наружного воздуха (рис. 6) должны быть установлены на том фасаде, который обогревается системой отопления, регулирующейся при помощи этого датчика. Эффективность регулирования при этом будет весьма высокой, потому что такая система чувствительна к воздействию солнечного излучения на фасад, что обычно свойственно лишь регуляторам «по отклонению», к которым относятся термостатические клапаны. По этойпричине нормы допускают при проектировании социального жилища выполнять однотрубные системы отопления с полнопроходными шаровыми кранами вместо термостатических клапанов при условии, что эти системы запроектированы с пофасадным регулированием. Рациональные проектные решения не обязательно создают реальную экономию тепла. Многое зависит от эксплуатации. Но вероятность того, что экономия состоится, намного выше там, где используются приборы тепловой автоматики, доступные только профессионалам, в то время как самые совершенные приборы, находящиеся во власти большого количества неквалифицированных потребителей, имеют мало шансов достойно выполнить свою работу. |
Похожие:
 | Организация пассажирских перевозок: Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию. – Ростов н/Д: Рост гос ун-т путей сообщения.... |  | Учебно-методическое пособие предназначено для руководителей структурных подразделений университета и профессорско-преподавательского... |
| Требования к проектированию пп, предназначенных для автоматизированного smd монтажа | | Учебно-методическое и практическое пособие по дипломному проектированию по направлению «Информационная безопасность» |
| Методическое пособие предназначено для студентов специальности 071600 «Высоковольтные электроэнергетика и электротехника», изучающих... | | Инструкция предназначена для работников жилищно-коммунального хозяйства, научных, учебных, проектных, природоохранных организаций... |
| Инструкция предназначена для работников жилищно-коммунального хозяйства, научных, учебных, проектных, природоохранных организаций... | | Субподрядчик: определяется в процессе аукциона на выполнение работ по проектированию и монтажу лвс |
| Разработаны: Институтом по проектированию объектов нефти и газа зао «Инжиниринговая компания «КазГипроНефтеТранс», Самарским филиалом... | | Федерации №1 от 26. 01. 10 г., Приказа Гособразования СССР от 01. 10. 90 №639 «О введении в действие Положения о расследовании и... |