§ 4. Оптимизация режимов отпуска тепловой энергии

Режим программного регулирования, допускающий некоторые периодические' колебания температуры внутреннего воздуха, позволяет решить ряд задач, имеющих технико-экономическое и санитарно-гигиеническое значение.

Так, уменьшение по заданной программе подачи тепла в здания в ночные часы улучшает санитарно-гигиенические условия в помещениях (сон людей становится более глубоким, самочувствие после сна улучшается) и одновременно обеспечивает экономию топлива в размере около 5 — 7%. Сокращение отпуска тепла учреждениям в нерабочее время дает возможность снизить затраты топлива на отопление этих зданий на 15 — 20%.

Уменьшение подачи тепла на отопление в периоды максимального потребления горячей воды на бытовые нужды обеспечивает сокращение расчетных расходов воды в тепловой сети, а следовательно, экономию капиталовложений на сооружение тепловой сети и станционного оборудования, а также снижение расходов электроэнергии на перекачку теплоносителя.

Значительный эффект может дать суточное регулирование отпуска тепла с целью использования теплоэлектроцентралей в покрытии переменной части графиков электрической нагрузки энергетических систем.

На ТЭЦ, оборудованных турбинами типа КО с конденсацией и отбором, программное регулирование отпуска тепла позволит передавать часть пиковых нагрузок от КЭС на ТЭЦ и увеличить электрическую мощность конденсационно-отборных турбин на 15 — 25% без дополнительных капитальных затрат.

Программное регулирование графика тепловой нагрузки существенно повышает маневренность теплоэлектроцентралей, оборудованных турбинами с противодавлением, дает

возможность увеличить установочную мощность этих станций без ее дублирования в энергосистеме, а также количество электроэнергии, вырабатываемой на базе теплового потребления.

Рис. 38. Примерные графики программного регулирования отпуска тепла

а — график, предусматривающий снижение отпуска тепла жилым зданиям в ночные часы; б — то же, общественным зданиям в нерабочее время (выходной день); в — то же, на отопление в периоды максимального потребления горячей воды населением; г — график, предусматривающий участие ТЭЦ, оборудованных конденсационно-отборными турбинами, в покрытии пиков электрической нагрузки; д — то же, на оборудованных турбинами с противодавлением

На рис. 38 приведены примерные графики программного регулирования, предусматривающие решение перечисленных выше задач и построенные для какого-то одного значения коэффициентов отпуска тепла ф0, соответствующего определенным метеорологическим условиям. Из рисунка видно, что режимы программного регулирования для жилых и общественных зданий резко отличаются друг от друга. Продолжительность подачи пониженного количества тепла и диапазон его изменений в общественных зданиях оказываются значительно большими. Кроме того, режим программного регулирования в общественных зданиях зависит от дня недели: в выходные дни в этих зданиях целесообразно поддерживать пониженную температуру, минимальная величина которой определяется из условий обеспечения сохранности строительных конструкций и установленного оборудования.

Требования к программному отпуску тепла, осуществляемому с целью оптимизации работы энергетических систем, не совпадают с режимами, устанавливаемыми для срезки максимума тепловой нагрузки в период прохождения пика горячего водоснабжения. С другой стороны, оптимальные режимы программного регулирования на теплоэлектроцентралях с конденсационно-отборными турбинами диаметрально противоположны режимам на станциях с противодавленческими турбинами. Если в первом случае снижение отпуска тепла потребителям целесообразно осуществлять в период прохождения максимума электрической нагрузки, то во втором в этот период, наоборот, желательно форсировать подачу тепла.

Рис. 39. Примерные режимы программного отпуска тепла

а — в прямоугольной системе координат; б — в полярной системе координат

На рис. 39 приведены примерные графики программного регулирования, предусматривающие снижение отпуска тепла в жилые здания в ночные часы при различных температурах наружного воздуха (коэффициентах отпуска тепла). Как видно из рисунка, режимы программного отпуска тепла зависят не только от времени суток т, но и от коэффициента расхода тепла на отопление ф0 или, что то же самое, от приведенной температуры наружного воздуха tanv.

Наибольшая глубина регулирования имеет место при малых тепловых нагрузках (ф0 = Фмин). При расчетном отпуске тепла (ф0=1) программное регулирование не предусматривается (а = 1), так как система отопления работает при этом режиме на полную расчетную мощность в течение всего времени суток.

Таким образом, выбор оптимальных режимов программного регулирования представляет собой сложную задачу, для решения которой необходимы комплексные исследования нестационарных тепловых процессов в системах теплоснабжения, режимов работы энергетических систем, санитарно-гигиенических вопросов и т. д.

Учитывая неодинаковые требования к программному регулированию различных потребителей тепловой сети, центральное программное регулирование должно дополняться соответствующим местным регулированием расхода тепла.

Следует отметить, что в настоящее время еще отсутствует достаточно полно разработанная и апробированная методика оптимизации режимов программного регулирования. ЛНИИ АКХ им. К. Д. Памфилова предложено предварительное построение режимов программного регулирования для решения каждой рассмотренной выше задачи (например, построение графика, учитывающего только уменьшение подачи тепла на отопление при максимальном потреблении горячей воды населением). Далее оценивается (по размеру достигаемой экономии приведенных затрат по системе энергоснабжения) значение каждого из режимов программного регулирования. После этого можно построить итоговый оптимальный график, удовлетворяющий минимуму приведенных затрат.

Таким образом, выбор оптимальных режимов программного регулирования требует предварительного проведения сложных технико-экономических расчетов. На их основе должны быть составлены алгоритмы, необходимые для практического осуществления указанных режимов, для построения и эксплуатации блоков программного управления в автоматизированных системах.

Вместе с тем и до решения задачи оптимизации программного отпуска тепла целесообразно внедрение графиков программного регулирования, решающих определенные частные задачи. Так, в тепловых сетях, снабжающих теплом преимущественно жилые здания, безусловно, целесообразно осуществлять программный отпуск тепла, предусматривающий снижение температуры воздуха в здании в ночные часы на 2 — 3° С.

Рациональная продолжительность режимов суточного отпуска тепла, установленная в соответствии с результатами исследований ЛНИИ АКХ им. К. Д. Памфилова, а также

результатами опытного внедрения программного отпуска тепла в Ленинграде, приведена в табл. 28.

Таблица 28 Продолжительность режимов суточного отпуска тепла жилым зданиям

Примечание. Границы режимов указаны без учета запаздываний в тепловых сетях.

Пределы сокращенного и максимального отпуска тепла устанавливаются в зависимости от условий погоды (приведенной температуры наружного воздуха) и теплофизических характеристик отапливаемых зданий. При этом могут быть использованы материалы АКХ им. К. Д. Памфилова.