Изменение структуры и повышение надежности теплофикационных систем при использовании комбинированного теплоснабжения

теплофикационный теплоснабжение энергетический Надежность ТС совершенствуют либо за счет повышения качества элементов, из которых она состоит, либо за счет резервирования. Первый путь реализуется при конструировании, изготовлении и приемке элементов и узлов в эксплуатацию. Когда технические возможности повышения качества элементов исчерпаны или когда дальнейшее повышение качества экономически не выгодно, переходят к резервированию. Главной отличительной особенностью нерезервированной системы является то, что отказ любого ее элемента приводит к отказу всей системы, а у резервированной системы вероятность такого явления существенно снижается.

В системах теплоснабжения одним из способов функционального резервирования, предусмотренных в СНиП 41−02−2003 «Тепловые сети», является совместная работа различных источников теплоты.

С целью повышения надежности ТС и развития преимуществ теплофикации, в научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» (УлГТУ) разработаны технологии комбинированного теплоснабжения [1−5], которые объединяют в себе структурные элементы централизованных и децентрализованных систем теплоснабжения.

Для повышения эффективности теплоснабжения целесообразно покрытие базовой части тепловой нагрузки системы теплоснабжения за счет высокоэкономичных отборов пара теплофикационных турбин ТЭЦ и обеспечение пиковой нагрузки с помощью автономных пиковых теплоисточников (АПТ), установленных непосредственно у абонентов (рис. 1). В качестве АПТ, которые являются, в том числе, и резервными источниками теплоты, могут быть использованы газовые и электрические бытовые отопительные котлы, электрообогреватели и другие агрегаты.

Недоотпуск теплоты базовым теплоисточником, например из-за аварии на магистральном теплопроводе, приведет к падению температуры внутри отапливаемых зданий ниже допустимого значения t_в=12 ^ОС, т. е. к отказу функционирования системы. Время отказа ф_отк, ч, можно определить согласно методике, представленной в [6], по формуле:

где в — коэффициент теплоаккумулирующей способности здания, ч, принимается по [7]; t_B0 — начальная температура воздуха внутри помещений, ^ОС; t_н — расчетная температура наружного воздуха, ^ОС; ц — относительная доля резервирования тепловой нагрузки.

Результаты расчетов по данной формуле для зданий с различной теплоаккумулирующей способностью при климатических условиях г. Ульяновска (t_н=-31 ^ОС, t_B0=20 ^ОС) представлены на рис. 2.

Из графиков видно, что в здании с теплоаккумулирующей способностью в=100 ч время падения температуры ниже 12 ^ОС возрастает с 17 ч при отсутствии резервирования до 38 ч при 50% резервировании тепловой нагрузки на местном теплоисточнике.

Преимуществом технологий комбинированного теплоснабжения является возможность каждого отдельного абонента самостоятельно, независимо от остальных, выбирать момент включения АПТ и величину нагрева воды в нем, что повышает качество теплоснабжения, создает более комфортные условия индивидуально для каждого потребителя, обеспечивает дифференцированный подход по оплате потребленных энергоресурсов и стимулирует энергосбережение. Кроме того, при аварийных ситуациях на ТЭЦ и перебоях с централизованным теплоснабжением в работе остаются АПТ абонентов, которые в этих случаях будут работать в качестве основных, что позволяет защитить систему теплоснабжения от замерзания и существенно повысить ее надежность. При профилактических отключениях теплоснабжения в летний период абоненты, подключенные к АПТ, будут стабильно обеспечены горячим водоснабжением.