,

где k - коэффициент теплопередачи, принимаем

- средний температурный напор между теплоносителями, 0С;

Средняя температура воды:

.

Согласно таблице 4.14 /С/, принимаем к установке два подогревателя ПВП: горизонтальный пароводяной подогреватель ОСТ 34-531 типа 11 с поверхностью нагрева ( один - рабочий, один - резервный ).

7.3 Выбор насосного оборудования

7.3.1 Питательные насосы

Имеем расход воды в максимальном режиме:

Согласно таблице 15.3 /Родатис/ устанавливаем 4 насоса марки ПЭ-65-40. Производительность одного насоса 65 м3/ч, напор 4,4 МПа (440 м. вод. ст), , мощность двигателя 125 кВт (А2-92-2).

7.3.2 Подпиточные насосы

Подача подпиточной воды

Требуемый напор Н=20 м. в. ст.

Устанавливаем насос марки НКУ-90. Производительность одного насоса 90 м3/ч, напор 0,38 МПа (38 м. вод. ст), мощность двигателя 22 кВт (4А180S4). Один насос рабочий, другой находится в резерве.

7.3.3 Сетевые насосы

Подача сетевой воды зимой Wсв = 1107 т/ч.

Требуемый напор Н=65 м. в. ст.

Для зимнего периода устанавливаются четыре сетевых насоса -

СЭ-1250-70-11 (три - рабочих, один - резервный) производительностью 1250 м3/ч, напор 70 м. Мощность электродвигателя 1600 кВт (4А3М).

Подача сетевой воды летом Wсв = 466,4 т/ч.

Для летнего периода считаются рабочими два сетевых насоса -

СЭ-500-60-16 (оба рабочих). Производительностью 500 м3/ч, напор 60 м. в. Ст.

7.3.4 Выбор насосов сырой воды

Требуемый расход 61,1 м3/ч

Выбираем 2 насоса марки К-20/30 /Манюк/ (1 - рабочий, 1- резервный). Мощность электродвигателя 4 кВт (2А100S2).

8. Анализ автоматического регулирования отпуска теплоты на тепловых пунктах

На сегодняшний день в России доминирует централизованная система теплоснабжения, при которой тепло вырабатывается на ТЭЦ или в котельных, а преобразование его к нужным параметрам для сетей отопления и горячего водоснабжения производиться в тепловых пунктах. Максимальная температура в тепловых сетях может достигать 130-150 °С, а минимальная не может быть ниже 70 °С. Системы отопления в домах допускают максимальную температуру не выше 95 °С, а минимальная 18-20 °С.

Системы отопления зданий гидравлически неустойчивы и требуют постоянного по величине расхода воды. Изменение расхода воды ведет к гидравлической разрегулировке системы, когда теплоноситель прекращает поступать в отдельные стояки и отопление подключенных к ним квартир просто прекращается. Следовательно, регулировать (сокращать) подачу тепла на отопление зданий можно только изменением температуры теплоносителя, но не расхода. Температуру теплоносителя изменяем при помощи элеватора. Элеватор - регулирующие устройство устанавливается на вводах в местную систему отопления и предназначен для снижения температуры воды, подаваемой в систему отопления из центральной тепловой магистрали, путем подмешивания части обратной воды и для создания принудительной циркуляции в местной системе отопления.

К достоинствам элеваторов относится их низкая стоимость и высокая надежность, а также отсутствие затрат на эксплуатацию и потребности в электроэнергии.

Недостатком элеватора является невозможность оперативного изменения коэффициента смешения, что приводит к осенне-весенним перетопам, когда температура воды в тепловой сети превышает расчетную для систем отопления на 30-40 °С. На него тратится 10-15 % годового расхода тепла на отопление.

Для ликвидации перетопов внедряется схема, при которой элеватор заменяется на один центротробежный насос с электроприводом и систему автоматики с двумя регулирующими клапанами. Данная схема имеет некоторые недостатки:

Высокую стоимость, поэтому при существующем тарифе на тепловую энергию практически не окупается;

Зависимость от наличия электроэнергии, т. к. при ее отсутствии теплосетевая вода может напрямую попасть в систему отопления, что угрожает серьезной аварией;

Необходимость в постоянной подаче электроэнергии, т. к. при длительном отключении система отопления может просто замерзнуть.

8.1 Регулируемый элеваторный узел

Предлагаемое техническое решение - регулируемый элеваторный узел - позволяет полностью ликвидировать перетопы, сохраняя при этом все достоинства элеваторного узла. Основными преимуществами элеваторного узла являются:

1. Сокращение расхода тепла на отопление зданий в осенне-весенний период;

2. Постоянный расход теплоносителя в системе отопления во всех режимах работы;

3. Безаварийная работа системы отопления при перебоях в подаче электроэнергии или выходе из строя оборудования;

4. Минимальный набор оборудования;

5. График отпуска тепла -- любой, включая программное регулирование.

Схема регулируемого элеваторного узла (рис. 6.1) включает в себя существующие на вводе в здание элеватор (Э) и регулятор располагаемого напора перед элеватором (РПД). Дополнительное оборудование: перемычка, параллельная элеватору, насос (ПН) с регулируемым электроприводом (ЧРП), обратный клапан (ОК), контроллер, управляющий работой системы, устройство сбора и передачи данных (УСПД) и датчики температуры (, ,,).

8.2 Работа регулируемого элеваторного узла

При соблюдении температурного графика на вводе в здание насос отключен и элеватор работает в штатном режиме. Обратный клапан предотвращает перетекание теплоносителя из подающего трубопровода в обратный. При завышении температуры теплоносителя относительно графика включается подмешивающий насос и. постепенно наращивая обороты, выходит в режим подмеса обратной воды в подающую, снижая температуру перед элеватором и приводя температуру в соответствие с отопительным графиком. Одновременно прикрывается регулятор располагаемого напора, сокращая расход воды из теплосети . Суммарный расход воды через сопло элеватора () и расход воды в системе отопления остаются постоянными.

Область работы регулируемого элеватора: осенне-весенние срезки отопительного графика (для всех зданий); снижение температуры теплоносителя идущего на отопление, в ночное время и выходные дни в административно общественных зданиях.

Режим регулировки задается автоматическим регулятором. При прекращении подачи электроэнергии подмешивающий насос отключается и элеватор работает в штатном режиме. Автоматического регулирования при этом не происходит, но аварийный режим исключается.

При модернизации существующего элеваторного узла система может быть дополнена теплосчетчиком.

8.3 Натурные испытания регулируемого элеваторного узла

К началу периода весеннего перетопа регулируемый элеватор был установлен в системе отопления 6-этажного административного здания с расчетной отопительной нагрузкой 0,6 Гкал/ч. В неавтоматизированном режиме были сняты тепловые и гидравлические характеристики системы отопления с элеватором (зависимость выходных параметров элеваторного узла от частоты электрического тока).

Автоматизированная система регулирования отработала фактически весь месяц и показала высокую надежность и стабильность работы. При низких ночных температурах система автоматически отключалась, и элеватор работал в штатном режиме, (при повышении температуры наружного воздуха система включалась и выходила в режим поддержания температурного графика, при температурах выше 15 °С подача сетевой воды в здание практически полностью прекращалась.

8.4 Расчет экономической эффективности технического решения

1. Затраты на оборудование регулируемого элеваторного узла для жилого здания на 200 квартир, при расчетной отопительной нагрузке 0,67 Гкал/ч составляют 150 тыс. руб.

2. Расчетное сокращение расхода тепла на отопление составляет 10 % от годового, что составляет 125 Гкал или 148, 75 тыс. руб.

3. Расчетный срок окупаемости составляет 1,3 отопительного периода (осень, весна, осень).

4. Для административно-общественных зданий такой же мощности дополнительная экономия за счет снижения расхода тепла в нерабочее время - 15 %, что составляет 190 Гкал или 245, 10 тыс. руб.

Расчетный срок окупаемости составит 0,8 отопительного периода (осень, половина весны).

Полученные характеристики элеваторного узла позволяют с учетом инерционности объекта вручную управлять подачей тепла в систему отопления. Зная прогноз на сутки, заблаговременно, при помощи задатчика выставлять частотный преобразователь на частоту, эквивалентную расчетной температуре . Эту операцию надо повторять 1-2 раза в сутки. При этом следует учитывать, что выставленная температура будет несколько меняться за счет постепенного изменения температуры обратной воды. При снижении выставленной частоты она будет несколько меняться за счет постепенного изменения температуры обратной воды. При снижении выставленной частоты она будет несколько увеличиваться от первоначального задания, при увеличении частоты будет со временем (3-6 ч) уменьшается на несколько градусов. Выше приводятся данные для города Москвы, мною был проведен экономический расчет д. ля определения срока окупаемости и целесообразности использования данной установки в климатологических условиях для южных городов. В качестве примера выбран город Майкоп.

8.5 Расчет работы регулируемого элеваторного узла до установки оборудования

Расчетная нагрузка на отопление составляет:

Расчетный расход сетевой воды на отопление определяется по формуле:

где - удельная массовая теплоёмкость воды,

- температура воды в прямой линии, °С;

Принимаем

- температура воды в обратной линии, °С.

Принимаем

До установки регулирования средняя тепловая нагрузка в период перетопа равна:

где - температура воды в подающем трубопроводе в период перетопа, °С;

- температура воды в обратном трубопроводе в период перетопа, °С.

По температурному графику отпуска теплоты мы определяем начальную температуру наружного воздуха в период перетопа:

По этой температуре из температурного графика находим температуры воды в подающем и обратном трубопроводе:

Количество потребляемой тепловой энергии за весь период перетопа составляет:

где - время работы системы отопления в период перетопа, сут.

8.6 Расчет отпуска теплоты после установки оборудования с регулируемым элеваторным узлом

Средняя тепловая нагрузка отопления в рассматриваемый период с учетом регулирования температуры воды в системе отопления равна:

По температурному графику отпуска теплоты мы определяем среднюю температуру в период регулирования:

По этой температуре из температурного графика находим средние температуры сетевой воды в обратном и подающем трубопроводе в период с учетом регулирования:

Количество потребляемой тепловой энергии на нужды отопления составляет:

Гкал.

Экономия энергии за счет регулирования температуры сетевой воды :

Тариф на тепловую энергию составляет:

С=1790 руб/Гкал.

Тогда экономическая прибыль данной установки составит:

Расчетный срок окупаемости определяется по формуле:

где К- капитальные вложения, 150 тыс. руб.

Срок окупаемости данной установки 2,4 года, следовательно такая установка оправдана для применения в южных городах.

8.7 Расчет эксплутационных затрат на электроэнергию

Проведен дополнительный расчет эксплуатационных затрат на электроэнергию.

Расход воды через дополнительный насос составляет:

Мощность насоса рассчитывается по формуле:

где - располагаемый напор перед элеватором, кПа.

-электрический КПД насоса, принимаем

Общая мощность за все время перетопа:

Примем цену электроэнергии за 1 кВт•ч = 3 руб.

Полученные затраты на установку насоса составляют:

Расчетные эксплуатационные затраты на электроэнергию незначительны, следовательно ими можно пренебречь.

Произведенные стендовые и натуральные испытания автоматизированного элеваторного узла полностью подтвердили работоспособность системы и ее эффективность при регулировании расхода тепла на отопление зданий. Систему отличает высокая надежность оборудования, и быстрая окупаемость. С учетом вышесказанного система может быть рекомендована к массовому внедрению в жилых и общественных зданиях с зависимым присоединениям систем отопления как одно из эффективных мероприятий по энергосбережению в ЖКХ.

Размещено на Allbest.ru