Исследование эффективности использования тепловой энергии промышленными и бытовыми потребителями с внедрением ИТП тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат технических наук Глухов, Сергей Витальевич

• Глухов, Сергей Витальевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Глухов, Сергей Витальевич

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В РОССИИ И В

КРУПНОМ ГОРОДЕ НА ПРИМЕРЕ Г. ОМСКА.

1.1 Анализ степени покрытия тепловых нагрузок от разноведомственных источников тепловой энергии.

1.2 Характеристика действующих систем передачи тепла потребителям.

1.3 Анализ эффективности использования тепловой энергии бытовыми потребителями.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Системы передачи тепловой энергии.

2.2.1 Разработка конструкций прокладок тепловых сетей и изоляционных конструкций теплопроводов.

2.2.2 Методы борьбы с коррозией трубопроводов.

2.2.3 Выбор расчетных температур теплоносителя. Режимы теплоснабжения от источников тепловой энергии.

2.2.4 Разработка схем тепловых сетей.

2.3 Развитие систем теплопотребления.

2.3.1 Определение тепловых нагрузок подключаемых потребителей.

2.3.2 Выбор схем присоединения потребителей.

ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ТЕПЛОИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

3.1 Методика определения величины перерасхода тепловой энергии за отопительный сезон при эксплуатации элеваторных узлов присоединения систем отопления.

3.1.1 Определение температуры наружного воздуха в точках излома температурных графиков центрального качественного регулирования для климатических условий городов РФ.

3.1.2 Определение величины перерасхода тепловой энергии за отопительный сезон при присоединении систем отопления с помощью элеваторов.

3.1.3 Ранжирование населенных пунктов по величине перерасхода тепловой энергии на 1 ГДж/ч присоединенной отопительной нагрузки.

3.2 Методика подбора оборудования автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов.

3.2.1 Анализ технических факторов влияющих на выбор схемного решения индивидуального теплового пункта.

3.2.2 Алгоритм выбора схемного решения увязки оборудования теплового пункта.

3.2.3 Анализ технических факторов влияющих на выбор типоразмеров оборудования теплового пункта.

3.2.4 Алгоритм подбора оборудования теплового пункта.

3.2.5 Разработка программы выбора схемы и состава оборудования теплового пункта.

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТОПИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ

В РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТАХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

4.1 Определение состава оборудования блока присоединения систем отопления по зависимой схеме в зависимости от расчетной отопительной нагрузки и температурных графиков регулирования тепловой нагрузки.

4.2 Определение сроков окупаемости при внедрении автоматизации отопительной нагрузки при реконструкции тепловых пунктов потребителей.

4.3 Расчет окупаемости мероприятий по комплексному внедрению автоматизации отопительной нагрузки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование эффективности использования тепловой энергии промышленными и бытовыми потребителями с внедрением ИТП»

Актуальность исследования. В соответствии с федеральным законом РФ № 261 -ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности. » от 23 ноября 2009 г. сокращение потребления тепловой энергии во всех отраслях деятельности человека является в настоящее время приоритетной задачей. Основным инструментом повышения эффективности является:

1) обязательное создание энергопаспортов для энергоемких потребителей;

2) обязательный учет всех потребляемых энергоресурсов;

3) внедрение дифференцированных тарифов на энергоресурсы;

4) ужесточение норм энергоэфективности для строящихся и реконструируемых объектов.

Одним из основных способов повышения энергоэффективности в системах теплопотребления, и что подчеркивает его актуальность, является переход на местное качественно-количественное регулирование путем установки автоматических регуляторов.

На начальном этапе развитие автоматизации теплового потребления промышленных и бытовых потребителей в РФ происходило на базе центральных тепловых пунктов (ЦТП) с суммарной расчетной нагрузкой (12-20 ГДж/ч), далее с середины 90-х годов XX века присоединение вновь строящихся потребителей к тепловым сетям производится с обязательным внедрением автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) с суммарной расчетной нагрузкой до 8 ГДж/ч, обеспечивающих не только экономичность при переходе на количественное регулирование, но и создание комфортных условий для проживания жителей.

Снижение удельного потребления тепловой энергии в целом по жилищно-коммунальной отрасли возможно лишь с комплексным внедрением автоматизированных ИТП, однако практика их эксплуатации показывает различную экономическую и энергетическую эффективность, механизм определения которых в настоящее время еще не выработан.

Целью настоящего исследования является определение зоны экономически эффективного внедрения автоматизации теплового потребления в реконструируемых отопительных системах в зависимости от их расчетных тепловых нагрузок, температурных графиков центрального качественного регулирования, а также климатических факторов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) проведена качественная оценка существующего состояния в теплоснабжении крупных городов;

2) выполнен анализ предпосылок формирования существующих систем транспорта теплоты и теплопотребления;

3) разработана методика определения величины перерасхода тепловой энергии за отопительный сезон при эксплуатации элеваторных установок присоединения систем отопления к тепловой сети по сравнению с внедрением установок автоматического регулирования теплового потребления при насосном смешении;

4) разработан алгоритм, на основе которого выполнен программный продукт для выбора схемы обвязки оборудования автоматизированного теплового пункта, а также типоразмера используемого оборудования;

5) определена степень экономической эффективности внедрения автоматического регулирования в узлах присоединения систем отопления.

Объектом исследования были тепловые пункты потребителей, оборудованные погодозависимыми регуляторами температуры теплоносителя и насосами смешения.

Методы исследования. Теоретическая часть работы основана на использовании метода статистического моделирования связи на основе корреляционно-регрессионного анализа, гидравлических расчетов при турбулентном движении жидкости, а также методов экономического анализа.

Научная новизна диссертации состоит в создании научно-практических основ повышения эффективности теплопотребления у абонентов. В работе получены следующие основные результаты:

1) разработана методика, позволяющая определять аналитически величину перерасхода тепловой энергии при эксплуатации отопительных систем с элеваторными узлами смешения, по сравнению с системами, оснащенными автоматическим регулированием отопительной нагрузки;

2) на основе действующей нормативно-технической документации разработан алгоритм и программный продукт выбора схемного решения обвязки оборудования автоматизированного ИТП, его типоразмера с выбором оборудования;

3) определена экономическая эффективность внедрения автоматического регулирования отопительной нагрузки в тепловых пунктах реконструируемых потребителей.

Достоверность научных положений и результатов исследования подтверждается сопоставлением результатов расчетов с многочисленными экспериментальными данными и экспертными оценками, а также опытом эксплуатации ИТП блочного типа, внедренными ЗАО Hi 111 «Омэнергопром» в тепловых пунктах ряда потребителей г. Омска.

Автор защищает:

1) методику определения величины перерасхода тепловой энергии при эксплуатации отопительных систем с элеваторными узлами смешения по сравнению с системами, оснащенными автоматическим регулированием отопительной нагрузки;

2) результаты исследований по предложенной методике в зависимости от местных условий;

3) разработанный алгоритм и программный продукт по выбору схемного решения обвязки оборудования тепловых пунктов, а также определению его типоразмера;

4) результаты исследований по определению срока окупаемости внедрения автоматического регулирования отопительной нагрузки в тепловых пунктах потребителей в зависимости от величины тепловой нагрузки, температурных графиков регулирования источников теплоснабжения, а также климатических факторов.

Практическая ценность и реализация результатов исследований состоит во внедрении разработанного алгоритма и соответственно программного продукта при выборе схемы и оборудования автоматизированного теплового пункта, при энергетических обследованиях систем теплопотребления, при проектировании тепловых пунктов.

Разработанный программный продукт апробирован в ЗАО HI 111 «Омэнергопром» при внедрении ИТП.

Личный вклад автора определяется тем, что он, по существу излагаемых в диссертации вопросов, лично разработал концепцию по определению потерь тепловой энергии при использовании элеваторных схем присоединения систем отопления, прогнозировал эти потери не только в отдельном регионе, но и в целом по России. Эффективность регулирования тепловой нагрузки потребителей изложена в статьях и научных сборниках, подтверждена опытом эксплуатации ИТП в системах теплоснабжения.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на всероссийских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2006), «Проблемы теплоэнергетики» (Челябинск, 2007, 2009); научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии для транспортного комплекса» (Омск, 2010); на расширенных заседаниях кафедры «Теплоэнергетика» ОмГУПСа (Омск, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ (из них одна статья - в изданиях, рекомендованных ВАКом).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 101 наименования, 12 приложений и содержит 165 страниц основного текста, 50 рисунков и 52 таблицы.