Проектирование и мониторинг системы учета тепловой энергии многоэтажного жилого здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

57

57

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»

Проектирование и мониторинг системы учета тепловой энергии многоэтажного жилого здания

Немченко В.И., Зимина А.Ю., Юдин А.А.

Аннотация

Разработана методика системного анализа и мониторинга потребления тепловой энергии по данным системы учета тепловой энергии и теплоносителя. Проанализирован типовой проект системы коммерческого учета жилого двенадцатиэтажного дома, выявлены недостатки схемы измерений и даны рекомендации по ее совершенствованию. Здание имеет три независимых индивидуальных тепловых пункта (ИТП) подключенных к транзитной двухтрубной тепловой магистрали Ду150 мм. Распределение нагрузки между ИТП равномерное. Схема теплоснабжения - зависимая, с открытым водоразбором на ГВС круглый год. Источник центрального теплоснабжения филиал СамГРЭС Привокзальная отопительная котельная (ПОК). Система коммерческого учета построена на базе теплосчетчика «Взлёт ТСР-М» с электромагнитными преобразователями расхода ПРЭМ.

Анализ производился проводился путем сравнения проектных и измеренных фактических значений температур и расхода воды. Предложена методика оценки качества теплоснабжения и теплопотребления многоэтажного жилого здания путем сопоставления фактических температур с проектными температурами по интегральному среднеквадратичному критерию. Сформулированы предложения по улучшению качества теплоснабжения.

Ключевые слова: централизованное теплоснабжение, открытая схема ГВС, теплосчетчик, показатели качества теплоснабжения, показатели качества теплопотребления, индивидуальный тепловой пункт.

Annotation

The methodology of system analysis and monitoring of heat energy consumption is developed according to the data of the heat energy and heat carrier accounting system. The standard project of the commercial accounting system of a residential twelve-storey house was analyzed, the shortcomings of the measurement scheme were identified and recommendations for its improvement were given. The building has three independent individual heat points (ITP) connected to the transit double-pipe heat pipe DN150 mm. The distribution of the load between the ITP is uniform. The heat supply scheme is dependent, with an open water supply for hot water supply all year round. The source of the district heating is the branch of SamGRES. The station is a boiler station. The system of commercial accounting is built on the basis of the heat meter "Vzryot TSSR-M» with electromagnetic flow converters PREM.

The analysis was carried out by comparing the design and measured actual temperature and water flow rates. A methodology for estimating the quality of heat supply and heat consumption of a multistorey residential building is proposed, by comparing the actual temperatures with the design temperatures according to the integral rms criterion. Proposals to improve the quality of heat supply have been formulated.

Keywords: centralized heat supply, open DHW circuit, heat meter, Heat supply quality indicators, heat consumption quality indicators, individual heat point.

Действующими нормативными документами [1, 3, 4] предусмотрено осуществление расчетов за потребленные энергоресурсы по показаниям приборов учета. Актуальность использования приборов учета тепловой энергии обусловлена: решением вопросов энергосбережения при непрерывным ростом стоимости энергоресурсов. Принятые в 2013 г. Правила учета тепловой энергии, теплоносителя [3] предполагают индивидуальное проектирование узлов учета тепловой энергии и не ограничивают применение современных технических средств учета. Такой подход расширяет техническую базу приборного учета, что значительно затрудняет эксплуатацию действующих систем и мониторинг полученных результатов. В г.о. Самара приборным учетом охвачено чуть более пятидесяти процентов жилых и общественных зданий [2], что обусловлено существующими финансовыми причинами. С другой стороны, применение типовых проектов для всех категорий зданий не всегда оправдано из-за недостаточного и формального решения вопросов монтажа и пусконаладочных работ [4]. Цель работы - системный анализ, внедренных типовых проектов узлов учета на предмет их соответствия нормативным требования, а также оценка возможности мониторинга теплоснабжения и теплопотребления с использованием фактических данных учета.

Схема учета теплой энергии, теплоносителя. Объектом учета тепловой энергии и теплоносителя является жилое двенадцатиэтажное здание г.о. Самара, по адресу проспект Карла Маркса, дом 19. Здание имеет три независимых индивидуальных тепловых пункта (ИТП) ИТП№1, ИТП№2, ИТП№3, подключенных к транзитной двухтрубной тепловой магистрали Ду150 мм. Распределение нагрузки между ИТП равномерное.

Схема теплоснабжения - зависимая, с открытым водоразбором на ГВС круглый год. Источник центрального теплоснабжения филиал СамГРЭС Привокзальная отопительная котельная (ПОК).

Проектные теплотехнические показатели системы отопления здания соответствуют проектному температурному графику 150/70^оС, но в 2015 г. был принят температурный график 135/70^оС, что вызвало увеличение максимального проектного расхода теплоносителя. Проектные теплотехнические параметры здания и тепловых пунктов представлены в табл. 1.

Система коммерческого учета построена на базе теплосчетчика «Взлёт ТСР-М" ПГ «Взлет» с двумя электромагнитными преобразователями расхода ПРЭМ на вводе тепловой сети и двумя расходомерами узла ГВС. Преобразователи избыточного давления в трубопроводах отопления и ГВС не смонтированы.

Существующая типовая схема коммерческого учета тепловой энергии представлена на рис.1а и имеет следующие особенности. Приборы учета расположены как можно ближе к транзитной тепловой сети. В отопительный период учет осуществляется по показаниям приборов на вводе системы учета, задвижки узла учет ГВС 5, 6, 8, 9 закрыты. При этом измеряются максимальный отпуск тепла, температура в подающем и обратном трубопроводах, расходы в подающем и обратном трубопроводах.

потребление тепловой энергия дом

Таблица 1. Проектные теплотехнические параметры здания и тепловых пунктов

Расход на ГВС определяется как разность расходов в подающем и обратном трубопроводах. Температура ГВС и циркуляции ГВС не измеряется. Отпуск тепла на ГВС не определяется. Схема позволяет практически полно учитывать тепловые потери на участке от места присоединения системы учета до транзитной тепловой сети. В неотопительный период открываются задвижки 5, 6, 8, 9 и учет осуществляется по узлу учета ГВС. При этом может осуществляться учет потребления тепла на ГВС, температуры ГВС и циркуляции, а также расхода теплоносителя на ГВС и циркуляцию. В самарских тепловых сетях в летний период горячее водоснабжение осуществляется по тупиковой схеме по обратному трубопроводу, поэтому циркуляция отсутствует и расходомер не нужен.

Для учета количества тепла и теплоносителя на ГВС, а также температуры ГВС и циркуляции в отопительный период предлагается установит узел учета ГВС на ИТП при этом задвижки 5, 6, и 7 должны быть открыты. Рекомендуемая схема представлена на рис. 1б.

Методика мониторинга системы теплоснабжения. Рассмотрим методику мониторинга системы теплоснабжения и теплопотребления, используя данные учета на ИТП №1. Действующая база коммерческого учета включает в себя: количество полученной тепловой энергии; масса теплоносителя, прошедшего по подающему трубопроводу; масса теплоносителя, прошедшего по обратному трубопроводу; масса утечек или водоразбора на горячее водоснабжение (ГВС); температура сетевой воды в подающем трубопроводе; температура сетевой воды в обратном трубопроводе; разность температур в подающем и обратном трубопроводах; температура холодной воды; время работы; время работы в неисправном состоянии. Дополним базу следующими данными: проектные параметры теплопотребления объекта; значениями температур утвержденного температурного графика тепловой сети 135/70^оС; и значениями фактических температур наружного воздуха на интервале наблюдения по данным метеослужбы. Регулирование тепловой нагрузки ПОК осуществляется качественным способом, при котором расход теплоносителя должен соответствовать проектному расходу, а температура теплоносителя меняется в зависимости от температуры наружного воздуха.

Рисунок 1. Функциональная схема размещения измерительных преобразователей системы учета тепловой энергии: а) - действующей; б) - модернизированной: TE - преобразователь температуры; PE - преобразователь давления; FE - преобразователь расхода; TG - термометр; PG - манометр

Рисунок 2. Среднесуточные расходы теплоносителя в подающем трубопроводе на интервале наблюдения: - - М1max ; ? - М1 _{от. факт}.; _ - М max _ГВС

Сравнение температурного графика качественного регулирования 135/70^оСс фактическими значениями температур в подающем и обратном трубопроводах представлено на рис. 3. Пунктирами очерчены границы допустимых отклонений температур по СНиП23-01-99 в подающем трубопроводе +3^оС и +5^оС в обратном трубопроводе. Сравнение показало, что при температурах наружного воздуха фактические температуры в подающем трубопроводе (Т1) значительно меньше проектных значений, что является «недотопом». Температура воды в обратном трубопроводе (Т2) в большинстве случаев соответствует нормативным значениям, что может свидетельствовать об удовлетворительном состоянии внутренних систем теплопотребления.

Рисунок 3. Сравнение температурного графика качественного регулирования с фактическими значениями температур: - - Т1_{расчетная}, - - - Т1_{расчетная}±3?С, - - Т2_{расчетная}, - - - Т2расчетная+5?С, ? - Т1фактическая, _ - Т2фактическая

Зависимость проектной Q и фактической Qф тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха при качественном регулировании представлены на рис.4. Видно, что фактические тепловые нагрузи значительно меньше, чем максимальные проектные. Тепловые нагрузки отопления несколько меньше проектных значений и существенно меньше тепловые нагрузки ГВС.

Количественная оценка качества теплоснабжения от отопительной котельной ПОК по интегральному среднеквадратичному критерию поддержания температуры в подающей трубопроводе

показала, что в январе значение составило критерия 12,314 ^оС в феврале 6,29 ^оС, в марте 2,02^оС.

Полученные результаты подтверждаю качественные выводы по графикам на рис.3.

Рисунок 4. Зависимость проектной Q и фактической Qф тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха при качественном регулировании. - - Qmax от., - - - QmaxГВС, - - Qmax, ? - Qфактическая

Заключение

1. Разработана методика системного анализа и мониторинга потребления тепловой энергии по данным системы учета тепловой энергии и теплоносителя. Проанализирован типовой проект системы коммерческого учета жилого здания и даны рекомендации по улучшению ее работы.

2. Источник центрального теплоснабжения филиал СамГРЭС Привокзальная отопительная котельная не соблюдает температурный график. Предложена методика оценки качества теплоснабжения и теплопотребления многоэтажного жилого здания путем сопоставления фактических температур с проектными температурами по интегральному среднеквадратичному критерию.

3. Проектные нагрузки значительно превышают фактическое теплопотребление. В целом фактические тепловые нагрузки в более, чем в два раза меньше проектных. Система теплоснабжения здания имеет большой потенциал по энергосбережению. Установка приборов учета горячего водоснабжения позволит жильцам значительно сократить оплату за горячую воду.

Список литературы

1. Методика осуществления коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя. Приказ №99 Минстроя РФ от 17.03.2014 (зарегистрирован в Минюсте России 12.09.2014 г. №34040).

2. Немченко В.И. Современные проблемы организации учета тепловой энергии в Самарской области / Немченко В.И., Посашков М.В., Губин П.А. // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительные технологии: сборник статей [Электронный ресурс] / АСИ СамГТУ. Самара. - 2017. С.360-364. - samgasu.ru.

3. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: федер. закон Рос. Федерации от 23.11.2009 №261-ФЗ: // Рос. газ. - 2009. - 27 ноября.

4. Правила коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя (утв. постановлением Правительства РФ от 18 ноября 2013 г. № 1034).

Размещено на Allbest.ru