Управление тепловой нагрузкой

В типичных европейских системах ЦТС применяется концепция регулирования тепловой нагрузки, основанная на управлении расходом при фиксированной температуре воды. Альтернативной является концепция, основанная на регулировании температуры в подающем трубопроводе при фиксированном расходе воды.

Концепция управления расходом оказалась очень удачной для современных систем ЦТС, где в большинстве случаев потребление теплоты регулируется автоматически в установках потребителей.

Основными элементами системы управления расходом являются:

· насосы с регулируемой скоростью;

· один или несколько регуляторов перепада давления, расположенные на трубопроводах централизованной системы.

Скорость насоса и, соответственно, расход и напор, создаваемые насосом контролируются путем измерения перепада давления в системе. Расход воды в основном контролируется потребителями. Если потребителям необходима теплота, вентили радиаторов открываются (что достигается вручную либо с помощью автоматических систем регулирования температуры), это приводит к увеличению расхода воды в сети. Увеличенный поток воды вызывает повышение перепада давления в системе трубопроводов, возросший перепад давления компенсируется посредством увеличения скорости насоса за счет поддержания перепада давления в точке измерения.

Системы управления расходом хорошо соотносятся с применением автоматических регулирующих клапанов на уровне потребителя или подстанции. Подобные системы требуют соответствующих систем, оснащенных автоматическими регулирующими клапанами (и автоматическими системами регулирования температуры) на теплогенерирующих установках для обслуживания быстрых изменений тепловой нагрузки.

Системы управления расходом способны справляться с быстрыми изменениями тепловой нагрузки. В принципе, изменения нагрузки появляются с такой же скоростью, с какой перепад давления передается по системе трубопроводов, т.е. со скоростью звука в воде, которая составляет приблизительно 1000м/с. Для сравнения, система с регулируемой температурой способна осуществлять изменения тепловой нагрузки со скоростью, сопоставимой со скоростью воды в трубопроводах, что составляет 1 - 2 м/с. Соответственно, изменения тепловой нагрузки в системах с регулируемой температурой зачастую будут происходить в течение нескольких часов.

Системы управления расходом не только повышают технический уровень регулирования и настройки систем ЦТС, но и увеличивают возможности энергосбережения. При использовании насосов с переменной скоростью также сокращается потребление электроэнергии, что связано с изменением напорной характеристики насоса при изменении скорости.

Стратегия управления при совместной работе в системе установок базовой и пиковой нагрузки будет заключаться в максимально полном использовании установок, обеспечивающих самую дешевую подачу теплоты.

Учет теплоты

Современные установки теплоснабжения зданий оборудованы счетчиками теплоты, которые учитывают всю тепловую энергию, подводимую к зданию, в том числе для отопления и снабжения горячей водою.

Распределение платы за отопление основывается на поквартирном учете, который может производиться на основе косвенных измерений. Для этого каждый радиатор оснащается счетчиком-распределителем теплоты, с помощью которого определяется относительная доля использованной теплоты. Плата за горячее водоснабжение производится на основе показаний расходомера либо счетчика распределителя, установленного на квартирном вводе.

При измерении потребления в системах ЦТС при регулировании расходом может быть применен один из двух принципов: измерение объема воды, проходящей через установки потребителей и измерение энергии.

Для измерения энергии, потребляемой установкой, требуется измерение потока воды, проходящей через установку потребителя, измерение разности температур между подачей и обратным потоком и расчет (интегрирование) количества потребленной теплоты.

Сравнение принципов измерения представлено в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Оценка принципов учета.

Измерители расхода воды по принципу действия в основном можно разделить на следующие:

· механические, основанные на вращении крыльчатки или турбины;

· магнитно-индукционные, основанные на законе Фарадея, индуцированное электрическое напряжение пропорционально скорости (расходу) воды;

· ультразвуковые, основанные на измерении разницы во времени передачи ультразвуковых волн по направлению и против направления потока воды.

Целью установки измерителей является создание технической базы для распределения эксплуатационных расходов между индивидуальными потребителями.

Типичный подход основан на установке счетчика энергии в здании и использовании счетчиков распределителей для определения распределения теплоты между отдельными потребителями. Использование распределителей регулируется законодательством во Франции и в Германии, в Дании ими оснащены 75% зданий с центральными системами отопления. Распределители бывают испарительного типа и электронные, их используют также при учете расхода горячей и холодной воды.