Результаты апробации физической модели в условиях реального предприятия

В этом разделе мы остановимся только на функциях узла регулирования и его характеристиках. Начнем с принципиальной гидравлической схемы узла регулирования расхода теплоносителя. Назначение элементов схемы (рисунок 7.1) — следующие:

Рисунок 7.1 — Регулируемый тепловой узел здания с установкой циркуляционных насосов в системе отопления.

• 1 — отключающая арматура. Ранее устанавливали задвижки. Сейчас применяют специальные шаровые краны JIP либо поворотные заслонки.
• 2 — грязевик;
• 3 — фильтр. По требованиям эксплуатации большинства автоматического оборудования необходимо применять качественный теплоноситель. С такой задачей не справляются традиционные грязевики гравитационного осаждения твердых частичек. Поэтому за грязевиком устанавливают сетчатый фильтр, если он конструктивно не вмонтирован в грязевик. Применение фильтров со встроенными спускными краниками упрощает их прочистку — без изъятия сетки — и опорожнение обслуживаемых узлов и участков в нижних точках, как, например, возле насоса.

Размещение грязевика и фильтра перед насосом защищает от загрязнений, образующихся в системе отопления — ржавчины стальных труб, формовочной массы, которая десятилетиями вымывается из чугунных радиаторов, и т. п.

• 4 — расходомер. Ультразвуковой расходомер нечувствителен к загрязнениям теплоносителя и по указаниям производителя может быть установлен как на подающем, так и на обратном трубопроводе.
• 5 — тепловычислитель. Рассчитывает потребление тепловой энергии, основываясь на измерянном расходе расходомером 4 (расходомерами) и разности температур от пары датчиков 6.
• 6 — датчик температуры
• 7 — регулятор перепада давления. Защищает теплосеть от гидравлического разрегулирования.

Если отсутствует такая угроза, то применяют клапаны с нормально открытым затвором либо промежуточным расположением затвора при пропадании электричества.

• 8 — клапан регулятора теплового потока. Изменяет подачу теплоносителя из теплосети для подмешивания с охлажденным теплоносителем из обратного трубопровода, обеспечивая требуемую температуру теплоносителя на входе в систему отопления. Клапан регулируется электроприводом (актуатор), который управляется электронным регулятором ECL.
• 9 — электронный регулятор (ECL). Управляет температурой теплоносителя на входе в систему отопления по датчику температуры 10. Регулирование осуществляется по запрограммированному температурному графику путем сопоставления с показаниями температуры наружного воздуха от датчика температуры наружного воздуха 11, а также по запрограммированному энергосберегающему режиму — ночному отключению системы отопления, Корректируют управление (дополнительные функции (опции) изображены пунктирными линиями) по температуре теплоносителя в обратном трубопроводе согласно показаниям датчика температуры 12 согласно показаниям датчика температуры внутреннего в в обратном трубопроводе 13. При этом регулирование по указанным датчикам является приоритетным.
• 10 и 12 — датчик температуры теплоносителя. Аналогичен описанию датчика 6. Датчик 10 необходимо устанавливать в малом циркуляционном кольце — между перемычками с обратным клапаном 22 и с перепускным клапаном 18.
• 11 — датчик температуры наружного воздуха (ESMT). Представляет собой термометр сопротивления, обеспечивающий изменение сопротивления пропорционально температуре наружного воздуха.
• 13 — датчик температуры внутреннего воздуха (ESMA10). Представляет собой термометр сопротивления, обеспечивающий изменение сопротивления пропорционально температуре внутреннего воздуха.
• 14 — регулирующий вентиль системы отопления. Предназначен для наладки системы отопления с ручными балансировочными клапанами на стояках либо на приборных ветках.
• 15 — предохранительный клапан. Предназначен для защиты системы отопления от возможного превышения избыточного давления над рабочим давлением при несрабатывании автоматических клапанов. При этом если происходит сброс теплоносителя, то — охлажденного. Сброс рекомендуется осуществлять в специальные накопительные емкости. В крайнем случае — в канализацию.
• 16 — отключающая арматура системы отопления. Предназначена для отключения системы отопления и предотвращения попадания загрязненного теплоносителя при промывке системы в оборудование теплового узла.
• 17 — спускные (дренажные) краны. Предназначены для опорожнения системы отопления.
• 18 — перепускной клапан. Обеспечивает циркуляцию теплоносителя по малому циркуляционному кольцу (через себя) в экономичном (ночном) режиме при закрытых терморегуляторах двухтрубной системы отопления с переменным гидравлическим режимом. В этот момент клапан регулятора теплового потока 8 закрывается, т. к. температура в малом циркуляционном кольце будет постоянна и равна требуемому значению.
• 20 — насосная группа. Осуществляет циркуляцию теплоносителя в системе отопления внутри здания. Используется для организации рециркуляции теплоносителя в здании в ночной период.
• 22 — обратный клапан. Предотвращает перетекание теплоносителя из подающего трубопровода теплосети в обратный.
• 23 — регулятор подпора. Если статическое давление в системе отопления превышает давление в обратной магистрали, то возникает вероятность опорожнения системы отопления через обратную магистраль.

При этом возникает возможность организации двух температурных режимов здания: дневного и ночного.

В дневном режиме регулирующие органы имеют следующее положение:

• — закрыты: перепускной клапан 18 и обратный клапан 22, регулятор теплового потока 8- в зависимости от температурного режима помещения;
• — открыты: отключающая арматура 1 и 16, регулятор подпора 23- в среднем положении, соответствующем температуре перепада теплоносителя.

Уставка контроллера обеспечивает поддержание температуры и давления на выходе теплового узла в заданных пределах.

В ночном режиме регулирующие органы имеют следующее положение:

• — закрыты: отключающая арматура 1, регулятор подпора 23, вентиль 19 и регулятор теплового потока 8;
• — открыты: перепуской клапан 18 и обратный клапан 22, регулятор температуры 13, установленный в самом отдаленном участке теплосистемы здания проверяется на исправностьналичие сигнала от датчика

В рабочее время (с 8−00 до 16−00) система работает в дневном режиме. В течение времени с 16−00 до 18−00 происходит перекачка горячей воды из системы отопления в бак-теплоакумулятор объемом 10 м³ , после этого подача теплоносителя в отопительную систему здания прекращается.

В нерабочий период смены производится 1−2 подкачки теплоносителя из бака-аккумулятора тепла при падении температуры воды в системе ниже 25^оС, в остальное времясистема работает в ночном режиме с постоянной циркуляцией теплоносителя в системе.

Экономия теплоносителя будет состоять из уменьшения его прокачки в нерабочее время и экономии электроэнергии на работу циркуляционного насоса, установленного в составе теплового узла здания.

Экономия теплоносителя для здания корпуса 100 в сутки составит:

Q_тс = [0,86 · 1/R · V_тн · (t_в — t_н) · 16 · Z₀] / 10⁶. (7.1).

Q_тс = 0,86 · 1/0,29 · 2600 · (75 — 25) · 16 · 196 · 10^-4 = 5,23 Гкал.

где: R — нормированное сопротивление наружной поверхности трубопровода (1/ ^о С · Вт);

V_тн — объем прокачки теплоносителя, м³/ сутки;

16 — суточная экономия теплоносителя в часах.

Экономия теплоносителя за отопительный период (196 суток) будет равна:

Q_год = 5,23 · 196 =1025 Гкал. (7.2).

Экономия в затратной части:

З = Q_год · С _уд = 1025 · 1300 = 1 332 604 руб. (7.3).

В таблице 7.1 приведен расчет стоимости затрат на материалы при упомянутой модернизации.

Таблица 7.1 — Стоимость материалов регулируемого теплового узла.

Стоимость работ по монтажу, наладке и испытаниям системы взята 15% от объема материалов — 101 799 руб.

Итого общая стоимость проекта:

З_пр = 1,18 · (101 799· 1,44 + 678 662) = 973 379,8 руб (7.4).

Срок окупаемости затрат на модернизацию теплового узла по предварительным подсчетам составит:

Т_окуп = З_ту / З = 973 379,8/1 332 604 = 0,73 года (7.5).