Оптимизация системы теплоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Оптимизация системы теплоснабжения

Распутин А.Л.

Показана методика выбора системы теплоснабжения с помощью постановки и решения оптимизационной задачи. Критерием оптимальности был выбран минимум удельных полных затрат на строительство или эксплуатацию. Оптимизация проводится путём выбора наиболее подходящего количество систем теплоснабжения для определённого участка теплоснабжения.

Введение

В России около 70% тепловой энергии производится централизованно. Из них около 40% производится на ТЭЦ. У централизованной системы есть свои преимущества, но также они обладают значительными недостатками.

Любая система теплоснабжения (рис. 1) состоит из:

Источника теплоты

Тепловой сети ?Потребителей

Рис. 1. Система теплоснабжения

Наиболее слабым место централизованной системы отопления является тепловая сеть, поскольку:

в ней теряется значительная часть теплоты

низкое качество ремонта может привести к прорывам и как следствие потерям рабочего тела

значительная протяжённость тепловой сети приводит к увеличению гидравлических сопротивлений и увеличению затрат электроэнергии

Но при этом в централизованной системе отопления снижаются удельные затраты на выработку теплоты поскольку увеличение мощности источника теплоты:

снижает удельный расход топлива

уменьшает количество обслуживающего персонала

Метод оптимизации

При проектировании нового населённого пункта ставится задача определения оптимального количества систем теплоснабжения на территории населённого пункта, при этом считается, что известны: тип зданий, количество жителей и плотность их расселения.

Населённый пункт площадью F разбивают на участки, каждому из которых соответствует своя система теплоснабжения. На рисунке 2 представлены возможные варианты теплоснабжения населённого пункта.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис 2. Возможные варианты теплоснабжения населённого пункта.

В качестве ограничения принимаются соотношения:

,

,

где, Fn; Fi- площадь населённого пункта и его участка по рассматриваемому варианту, m - количество районов и обслуживающих их систем теплоснабжения

- среднее за срок службы системы годовое количество теплоты, потреблённое населённым пунктом и его отдельными частями Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

- количество теплоты, потреблённое населённым пунктом (его

частью) в k-ом году, (кВт•ч/год); - срок службы системы, год

-удельный расход потреблённой теплоты, (кВт•ч/м2•год).

Количество потреблённой теплоты определяется по Приложению А (удельные тепловые характеристики для отопления и вентиляций зданий и температуры воздуха внутри помещений).

Полная мощность отдельно взятой котельной определяется исходя из потребляемой мощности отапливаемого участка и тепловых потерь во время транспортировки тепловой энергии с помощью коэффициента в, как известно тепловые потери увеличиваются при расширении тепловой сети, поэтому коэффициент в является функцией от площади участка - в=f(

Оптимальное количество систем теплоснабжения определяется по минимуму полных удельных затрат:

- удельные затраты соответственно полные, на выработку и на транспортировку тепловой энергии (Дж/руб) Соответственно запишем:

где (К1+S1) капитальные и текущие затраты на выработку теплоты, (К2+S2) - капитальные и текущие затраты на транспортировку.

Капитальные затраты (К) и текущие затраты (S) также являются функциями от площади отапливаемого участка К= f(F), S=f(F)

Соответственно решение поставленной задачи находится как минимум функции .

Пример решения оптимизационной задачи

Необходимо рассчитать систему теплоснабжения для населенного пункта, включающегося жилые 5-этажные дома, школу, детский сад, магазины.

Вначале определяем необходимые минимальные удельные затраты теплоты на отопление зданий и сооружений, из данных в условии задачи (Приложение А).

Затем рассматриваем возможные разбиение населенного пункта на участки теплоснабжения, определяем полное количество теплоты на отопление зданий в каждом из участков и выбираем соответственно наиболее подходящие котельные установки. Также рассчитываем капитальные затраты на монтаж тепловой магистрали к каждому из возможных вариантов, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1

Капитальные затраты при различных вариантах теплоснабжения

После определения удельных капитальных затрат проводится расчет текущих затрат на предложенные варианты распределения систем теплоснабжения и соответственно вычисляются полные удельные затраты, приведенные в таблице 2.

теплоснабжение затрата оптимизационный

Таблица 2

Полные удельные затраты

Из результатов вычислений, приведенных в таблице 2, мы видим, что минимум удельных затрат достигается при разбиении населенного пункта на 4 участка теплоснабжения, что в данном примере является наиболее оптимальным вариантом теплоснабжения населенного пункта.

Список использованной литературы

Фролов Ф.М. Эксплуатация водяных систем теплоснабжения. - М.:Стройиздат , 1981.239 с. https://ru.wikipedia.org/

Размещено на Allbest.ru