close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16774

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 16774
(13) C1
(19)
F 24D 10/00 (2006.01)
F 24D 3/00 (2006.01)
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ТЕПЛОТЫ В ЗДАНИЕ
ИЛИ ГРУППУ ЗДАНИЙ
(21) Номер заявки: a 20100128
(22) 2010.02.01
(43) 2011.02.28
(71) Заявитель: Республиканское унитарное предприятие "Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С."
(BY)
(72) Авторы: Пилипенко Владимир Митрофанович; Осипов Сергей Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
унитарное предприятие "Институт
жилища - НИПТИС им. Атаева С.С."
(BY)
(56) Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование. Минск: ДизайнПРО, 1997. - С. 298.
RU 2154239 C1, 2000.
RU 2239751 C1, 2004.
RU 2200808 C1, 2003.
RU 2190164 C1, 2002.
(57)
Способ регулирования подачи теплоты в здание или группу зданий в отопительный
период, при котором для каждого здания или группы зданий обеспечивают подачу суммарного расчетного максимального расхода теплоты ∑ Q m , определяют максимальный
BY 16774 C1 2013.02.28
часовой расход теплоты Q г. max на горячее водоснабжение, расчетный расход теплоты Q т
на отопление, среднесуточный расход теплоты Q г.m на горячее водоснабжение и расчетный расход теплоты Q в на вентиляцию здания или группы зданий, а при превышении
максимального часового расхода теплоты Q г. max на горячее водоснабжение суммарного
расчетного максимального расхода теплоты ∑ Q m , включающего расчетный расход Q т
на отопление в соответствии с наружной температурой, среднесуточный расход теплоты
Q г.m на горячее водоснабжение, а также расчетный расход теплоты Q в на вентиляцию
здания или группы зданий, производят ограничение подачи общего расхода теплоты в
здание или группу зданий на уровне ∑ Q m по времени реализации максимального теплопотребления на горячее водоснабжение, в течение которого действует неравенство
Q г. max ≥ Q T + Q г.m + Q в , с учетом регулирования в сторону уменьшения подачи теплоты
по наружной температуре.
Изобретение относится к области модернизации и реконструкции системы отопления
и горячего водоснабжения здания или группы зданий при их тепловой модернизации с
резким уменьшением трансмиссионных потерь тепла и теплоты уходящего внутреннего
воздуха.
При тепловой модернизации старых зданий и повышении термического сопротивления ограждающих конструкций, а также при использовании тепломассообменников-
BY 16774 C1 2013.02.28
рекуператоров воздух-воздух происходит снижение затрат теплоты для отопления и обеспечения нормативной вентиляции жилых помещений. Однако высокая неравномерность
потребления горячей воды по времени в течение суток создает известные трудности в перераспределении высвобождаемой энергии для систем горячего водоснабжения и отопления, что требует нетривиального решения.
Известен способ [3] совместного регулирования систем отопления и горячего водоснабжения с учетом применения балансового коэффициента χ = 1,2 к среднему уровню
расхода теплоты на горячее водоснабжение, основная часть которой должна компенсироваться за счет тепловой инерции зданий. Однако такая компенсация неравномерности, которая характеризуется коэффициентом Кн = 2 ÷ 3, применима для жилых зданий старой
постройки с массивными стенами из кирпича и железобетонных плит и перекрытий при
небольшом термическом сопротивлении ограждающих конструкций (R " 1,0 м2 °С/Вт).
Однако для новых зданий с увеличением термического сопротивления наружных ограждений до R " 2,5-3,5 м2 °С/Вт за счет эффективной легкой теплоизоляции с незначительной теплоемкостью даже двухчасовой перерыв в отоплении может приводить к
недопустимому понижению температуры, что является недостатком. Данный способ не
учитывает изменений в тепловой нагрузке зданий с течением времени суток.
Известен из [4] общепринятый способ определения расчетных расходов тепла на
отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, принятый за прототип. В соответствии
с этой методикой отдельно рассчитываются графики подачи теплоты на отопление в зависимости от параметров наружной атмосферы и на горячее водоснабжение в зависимости
от времени суток, а также график расхода воды по часам суток. При этом учитываются
потери тепла подающими теплопроводами. Однако регулирование расхода теплоты на
отопление и горячее водоснабжение производится отдельно и независимо. Если изменение подачи теплоты на отопление производится сравнительно медленно в соответствии с
изменением температуры наружного воздуха, то изменение подачи теплоты на горячее
водоснабжение может быть очень резким, например, в зоне прихода новых суток (24 часа), где расход теплоты [4, рис. 3.4, с. 178] может в 3,3 раза (с 2,77⋅105 до 0,83⋅105 кДж/ч) и
более превышать средний уровень. Способ по прототипу не обеспечивает контроль и перераспределение суммарного расчетного расхода теплоты и не учитывает взаимосвязанности в регулировании расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение с
течением времени суток.
При расчете теплопотребления квартала [4, табл. 4.2, с. 221] максимальные расходы
теплоты на отопление и средние для горячего водоснабжения в климатических условиях
г. Минска примерно составляют соответственно 70 и 20 %. Для отдельных жилых зданий
это соотношение зачастую может достигать 50 и 50 %, а коэффициент неравномерности
теплопотребления на горячее водоснабжение в течение суток может достигать 2,5 и более.
Поэтому расчетное максимальное общее теплопотребление жилого здания по известному
способу может быть значительно (на 20-30 %) больше необходимого по климатологическому фактору, что является существенным недостатком.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение неравномерности теплопотребления, связанного с неравномерностью расхода теплоты на горячее водоснабжение,
повышение эффективности использования преимущества теплофикационного режима
ТЭЦ и пропускной способности централизованной наружной распределительной системы
теплоснабжения, связанное с регулированием подачи теплоты потребителям в зависимости от времени суток.
Поставленная задача решается достижением технического результата посредством
предлагаемого способа реконструкции системы отопления и горячего водоснабжения здания или группы зданий, включающего перевод системы горячего водоснабжения зданий с
газовых проточных водонагревателей на централизованную схему теплоснабжения, перераспределение высвобождаемой энергии для систем горячего водоснабжения и отопления
2
BY 16774 C1 2013.02.28
на основании построения графиков подачи теплоты на отопление в зависимости от параметров наружной атмосферы и на горячее водоснабжение в зависимости от времени суток. При этом, согласно способу по изобретению, для каждого здания или группы зданий
обеспечивают подачу суммарного расчетного максимального расхода теплоты ∑Qm, определяют максимальный часовой расход теплоты QГ.max на горячее водоснабжение, расчетный расход теплоты Qт на отопление, среднесуточный расход теплоты Qг.m на горячее
водоснабжение и расчетный расход теплоты Qв на вентиляцию здания или группы зданий,
а при превышении максимального часового расхода теплоты QГ.max на горячее водоснабжение суммарного расчетного максимального расхода теплоты ∑Qm, включающего расчетный расход Qт на отопление в соответствии с наружной температурой, среднесуточный
расход теплоты Qг.m на горячее водоснабжение, а также расчетный расход теплоты Qв на
вентиляцию здания или группы зданий, производят ограничение подачи общего расхода
тепла в здание или группу зданий на уровне ∑Qm по времени реализации максимального
теплопотребления на горячее водоснабжение, в течение которого действует неравенство
QГ.max ≥ Qт + Qг.m + Qв, с учетом регулирования в сторону уменьшения подачи тепла по
наружной температуре
Количественные значения QГ.max, Qт, Qг.m, Qв определяются в соответствии с рекомендациями и методиками, приведенными в [4].
"Тепло" - одна из общих характеристик энергии и практического применения, например "теплоснабжение", а не "снабжение теплотой".
"Теплота" - количественная характеристика энергии, используемой для определенных
целей, например "теплота преобразования" или "теплота уходящего внутреннего воздуха".
Регулирование подачи тепла в здание, жилой массив или район производят не только
по наружной температуре, но и по часам приведенного условия, а при отсутствии отопления в теплый период года регулирование подачи тепла производят по суточному графику
потребления горячей воды.
Сущность способа поясняется фиг. 1 и 2, на которых приведены графики потребления
тепла при различных условиях микрорайоном г. Минска, в котором проживает 16045 человек, и 36-квартирным домом (почасовые графики).
В качестве примера можно использовать результаты расчетов, приведенные в [3,
с. 222, рис. 4.2], для старого района города с климатологическими данными г. Минска,
максимально потребляющего на отопление и вентиляцию жилых зданий QТ.m = 200 МВт,
на вентиляцию общественных зданий Qв.m = 20 МВт и на горячее водоснабжение в среднем Qг.m = 50 МВт. Графики часовых расходов тепла в зависимости от наружной температуры приведены на фиг. 1, где линии 5 - ∑Q - общий расход теплоты на вентиляцию и
горячее водоснабжение до тепловой модернизации, 7 - то же после тепловой модернизации и 9 - то же после установки теплообменников-рекуператоров воздух-воздух; 3 - расход теплоты на вентиляцию общественных зданий; 1 - средний расход теплоты на горячее
водоснабжение, 4, 6 и 8 - расход теплоты на отопление и вентиляцию жилых зданий соответственно до и после тепловой модернизации всех зданий и использования теплообменников-рекуператоров воздух-воздух [2]. Здесь линии 7 и 9 - возможный предельный
общий расход тепла в зависимости от наружной температуры при использовании предлагаемого изобретения.
Как видно из фиг. 1, в случае тепловой модернизации зданий с уменьшением расхода
тепла на 30-35 % (линия 6) общий расход тепла (линия 7) сравняется с максимальным расходом теплоты на горячее водоснабжение при наружной температуре tН " - 2 °С (точка 10).
При оборудовании квартир теплообменниками-утилизаторами и дальнейшем снижении расхода теплоты на отопление и вентиляцию еще на 30-35 % (линия 9) от первоначального уровня до тепловой модернизации общий расхода тепла на отопление и
вентиляцию жилых зданий, горячее водоснабжение и вентиляцию общественных зданий
3
BY 16774 C1 2013.02.28
пересечет максимальный уровень расхода теплоты на горячее водоснабжение с учетом
QГ.max = 2,5 QГ.cp в точке 11 при tН " - 14 °С.
Следовательно, при тепловой модернизации только ограждающих конструкций, начиная с наружной температуры tН < - 2 °С необходимо регулирование подачи теплоты Qm не
только от tН, но и почасовое регулирование, при котором максимальный часовой уровень
расхода тепла определяется пиком потребления на горячее водоснабжение при условии
временного сокращения расхода теплоты на отопление в виде
∑Qm = QГ.max = QТ + Qг.m + Qв.
В случае применения теплообменников-рекуператоров воздух-воздух, когда расход
теплоты на отопление изменяется по линии 8 (на фиг. 1), а общий расход тепла - по линии
9, почасовое регулирование уже необходимо при tН ≥ - 14 °С (точка 11).
График возможного почасового регулирования расхода теплоты на горячее водоснабжение представлен на фиг. 2 для следующего примера [4, с. 178, рис. 3.4].
Как показывает анализ расчетов, графически приведенных на фиг. 1, при проведении
тепловой модернизации всех зданий и повсеместном использовании теплообменниковрекуператоров воздух-воздух максимальный общий расход тепла можно уменьшить с 270
(фиг. 1, линия 7) до примерно 135 МВт, т.е. в 2 раза. При этом в случае tН = 8 °С минимальный общий расход тепла можно уменьшить со 100 до 65 МВт, т.е. уже только на
35 %, что является следствием влияния постоянства средней теплоты на горячее водоснабжение.
Для старого жилого массива с домами, оборудованными газовыми проточными водонагревателями, при начальном максимальном расходе теплоты на отопление 200 МВт после тепловой модернизации и повсеместного применения поквартирных теплообменников-рекуператоров воздух-воздух максимальный расход теплоты на отопление составит
около 70 МВт. Если все газовые водонагреватели заменить системой централизованного
горячего водоснабжения, то максимальный среднесуточный расход тепла составит
140 МВт, что составляет около 70 % от первоначального уровня энергопотребления
(200 МВт). В случае использования предлагаемого изобретения общий максимальный
расход тепла составит около 115 МВт, что уже составляет около 60 % от первоначального
уровня и позволяет за счет тех же тепловых мощностей источников от распределительной
системы централизованного теплоснабжения обеспечить теплом около 65 % новых дополнительных площадей, созданных при реконструкции старых зданий и строительстве
новых. При этом даже с учетом установки новых газовых плит для пищеприготовления
может быть получена экономия около 30 % расхода природного газа на бытовые нужды.
Используя данные графика расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение
36-квартирного дома при наружной температуре tН " 0 °С, расход теплоты на отопление и
вентиляцию здания после тепловой модернизации и установки квартирных теплообменников-рекуператоров воздух-воздух составляет примерно Q = 21 кВт (фиг. 2, линия 1), а
средний за сутки расход теплоты на горячее водоснабжение Qг.cp. = 35 кВт (линия 2).
Суммарный средний расход теплоты составляет ∑Qср = 21 + 35 = 56 кВт (линия 3). Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение с 20 до 22 часов составляет примерно Qг.max " 81 кВт (линия 4), что соответствует коэффициенту неравномерности 2,3.
Как видно на фиг. 2, в пиковом режиме с 20 до 24 часов необходимый уровень теплоснабжения дома из-за максимального потребления горячей воды значительно (в
81:56 = 1,45 раза) даже без учета отопления превышает общий средний уровень теплопотребления. Поэтому в данном случае даже при полном использовании тепловой аккумулирующей способности здания подачи среднего общего количества теплоты на горячее
водоснабжение явно недостаточно и температура горячей воды станет гораздо ниже нормативной (55-60 °С), что вызовет справедливые претензии потребителей. Поэтому с 20 до
24 часов необходимо подать повышенное количество тепла (81 кВт) должного качества
(температуры). Следовательно, режим теплоснабжения жилого массива или микрорайона
4
BY 16774 C1 2013.02.28
должен иметь возможность почасового регулирования (в основном качественного за счет
повышения температуры горячего теплоносителя), при котором весь горячий теплоноситель используется на приготовление горячей воды. Однако подача дополнительного к
среднему общему расходу тепла за период с 20 до 24 часов повышает общий тепловой баланс за сутки. Поэтому среднечасовой расход теплоты на отопление и горячее водоснабжение можно уменьшить примерно на 3-4 кВт и он составит около 53 кВт (линия 6).
При таком режиме потребления тепла в качестве регулирующего параметра (сигнала)
удобнее использовать не температурный, а тепловой (расход теплоты) показатель. В теплый период, когда отсутствует отопление, регулирование подачи тепла следует производить в соответствии с почасовым графиком потребления горячей воды.
В связи с резким ростом стоимости энергетических ресурсов и необходимости более
полного использования ресурсов теплофикационного режима ТЭЦ представляется целесообразным некоторое снижение температуры горячего теплоносителя и соответствующего повышения теплоотдачи отопительных приборов, благодаря чему снижается
температура обратного потока теплоносителя, что повышает эффективность теплофикационного режима ТЭЦ.
Предлагаемое изобретение не имеет отрицательных последствий, но после соответствующей прикладной разработки может существенно уменьшить стоимость реконструкции и дополнительной застройки старых жилых массивов и микрорайонов, а также дать
существенную экономию энергоносителей и теплогенерирующих мощностей.
Источники информации:
1. Пилипенко В.М. О преобразовании пятиэтажной жилой застройки. В сб. "Решение
проблем вентиляции и отопления при строительстве, модернизации и реконструкции зданий". - Минск: УП "Институт НИПТИС", 2000. - С. 4-10.
2. Данилевский А.Н., Таурогинский В.И. Исследования эффективности канальных
теплообменников-рекуператоров воздух-воздух // Строительная наука и техника. - № 4
(7). - Минск, 2006. - С. 36-41.
3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 1982. - 360 с.
4. Хрусталев Б.М. и др. Теплоснабжение и вентиляция. - Минск: Дизайн ПРО, 1997. 384 с.
Фиг. 1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
258 Кб
Теги
by16774, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа