Совершенствование стабилизации температурного режима регулируемой трубопроводной системы теплоснабжения зданий

Проблемы энергосбережения и снижения коммунальных расходов на
фоне роста стоимости энергоносителей являются актуальными. Существен-
ную долю в общем балансе коммунальных расходов занимает статья, связан-
ная с потреблением тепловой энергии, основу которой составляют расходы
на отопление зданий и сооружений.
Учитывая эти особенности, актуальными являются не только задачи по
реконструкции существующих систем теплоснабжения, обладающих низкой
эффективностью и высокой изношенностью, нестабильностью протекающего
процесса теплоснабжения, но и мероприятия по повышению
энергоэффективности систем и комфорта в помещениях.
Снижение удельных затрат топлива при производстве и потреблении теп-
ловой энергии обеспечивается путем совершенствования режимов работы ре-
гулируемых систем теплоснабжения и поиска оптимальной комбинации на-
строечных параметров различных контуров регулирования.
Современные задачи управления системой теплоснабжения широко свя-
заны с проблемой коррекции динамических свойств. В этих условиях наи-
большую эффективность регулирования и управления можно получить при
использовании параметрической процедуры оптимизации, т.е. одновремен-
ном поиске оптимальной комбинации настроечных параметров различных
контуров регулирования. Существующие методы исследований базируются
на традиционных математических моделях, построенных с использованием
дифференциальных уравнений. Однако коэффициенты в этих уравнениях не
всегда отражают текущее динамическое состояние системы. Поэтому требу-
ется выполнение задач по параметрическому синтезу настроечных парамет-
ров с выбором рационального соотношения параметров регулирующей аппа-
ратуры и технологических параметров системы теплоснабжения.
Состояние инженерных систем как внутри, так и снаружи зданий пре-
терпевает значительное изменение. Все больше применяют автоматиче-
ское оборудование, которое призвано обеспечить тепловой комфорт в поме-
щениях при минимальных эксплуатационных затратах. В то же время, отсут-
ствие в полной мере научно-технической литературы, поясняющей специфи-
ку работы нового оборудования во всех режимах эксплуатации, в том числе в
условиях переходных процессов снижает качество проектирования. Особого
внимания при проектировании автоматизированных систем теплоснабжения
требует выполнение синтеза настроечных параметров регуляторов.
Актуальность темы. Важнейшим фактором повышения энергетической
эффективности теплоснабжения, является качество работы всех систем энер-
гетического комплекса. Работа систем теплоснабжения сопровождается раз-
личного рода переходными процессами, которые характеризуются значи-
тельными изменениями давления, расхода, гидравлической мощности, ско-
рости движения жидкости и т.д. Энергетический комплекс представляет со-
бой сложную энергоемкую систему, включающую насосные агрегаты с раз-
личными схемами соединения, гидродинамическую сеть, характеризующую-
ся наличием противодавления, нелинейностей, обусловленных местными со-
противлениями (задвижками, вентилями, обратными клапанами, разветвле-
ниями трубопровода и т.п.), различными свойствами перемещаемой среды.
При изменении режима работы, температуры или степени аэрации пото-
ка жидкости в гидросистеме возникают ударные волны, которые приводят к
значительным перепадам давления, что неблагоприятно сказывается на рабо-
те технологического оборудования, приводит к разрывам сплошности потока,
вибрациям, шуму, эрозийному разрушению материала, увеличению потерь
напора, и, соответственно, росту затрачиваемой на транспортирование жид-
кости мощности. В связи с этим заслуживает внимания вопрос анализа пере-
ходных процессов гидравлических систем теплоснабжения и поиск путей
снижения влияния динамических процессов на параметры гидравлической
системы с целью стабилизации температурного режима трубопроводной
системы теплоснабжения.
Усовершенствование инженерных систем, повышение требований к
микроклимату зданий и сооружений, которые оснащаются более сложными и
разносторонними системами автоматизированного инженерного оборудова-
ния, необходимость экономии топливно-энергетических ресурсов и охраны
окружающей среды предопределяют повышенное внимание к системам ав-
томатизации.
Для повышения энергоэффективности теплоснабжения зданий необхо-
димо совершенствование системы управления современным технологиче-
ским комплексом путем выбора наиболее рациональных режимов, обеспечи-
вающих требуемый тепловой баланс и стабилизацию температурного режима
трубопроводной системы теплоснабжения.
Настоящая работа посвящена решению проблемы повышения энерге-
тической эффективности системы теплоснабжения при комплексном управ-
лении тепловыми режимами зданий.
Степень разработанности. Проблемам совершенствования систем
теплоснабжения зданий посвящены работы авторов В.М. Лебедева, Ю.Л.
Липовки, С.В. Побот, А.В. Либенко, А.В. Тихонова, М.Ю. Толстого, В.В.
Пыркова, А.Н. Потапенко, С.В. Кострикова, В.П. Кожевникова, М.И.
Кулешова, А.В. Губарева, Р.Н. Хафизова, Н.А. Автушенко, Г.С. Леневского,
А.И. Телегина, В.И. Панферова и др. Их работы в значительной мере
способствовали повышению энергетической эффективности системы
теплоснабжения зданий. Однако проведенный анализ существующих
исследований выявил недостаточность теоретического описания и
экспериментальных исследований рабочего процесса трубопроводной
системы теплоснабжения зданий в переходных режимах работы.
Целью работы является повышение энергетической эффективности
системы теплоснабжения зданий.
Для выполнения указанной цели сформулированы следующие задачи
исследования:
1) разработать структурную схему стабилизации температурного