Е.В. Шомов, директор, ООО «ПромЭнергоАудит»,
В.Л. Гудзюк, ведущий специалист, ООО «Промышленная энергетика», г. Иваново
Существующее положение
При теплоснабжении по стандартному температурному графику температура теплоносителя в подающей магистрали, например, при нулевой температуре наружного воздуха, одна и та же, в декабре и апреле. Однако, не может вызывать сомнения тот факт, что тепловые потери здания при такой температуре воздуха в эти месяцы совершенно разные, из-за влияния на здание солнечной радиации.
Так по данным СНИиП «Строительная климатология» 23-02-99 (2003) в районе Москвы (56О с.ш.) интенсивность солнечной радиации на горизонтальную поверхность в апреле (650 МДж/м2) почти в 8 раз выше декабрьской (84 МДж/м2). Рост солнечной радиации (прямой и рассеянной) на вертикальную поверхность при безоблачном небе от декабря к апрелю меньше, но тоже увеличивается в разы, в зависимости от ориентации здания по сторонам света.
Кроме того, во многих случаях, температуру воды в подающей магистрали поддерживают выше необходимой для нормативного отопления из-за необходимости обеспечения нормативной температуры воды горячего водоснабжения. Температура теплоносителя остается на уровне 65-70 ОС, не зависимо от температуры наружного воздуха в интервале от минус 2-3 до +8 ОС.
Оба изложенных выше факта приводят к тому, что расчетная средняя температура воздуха внутри здания в весенний период, при прежних условиях теплозащиты здания и стандартном температурном графике, может повыситься до 26-28 ОС. Жители, не имея средств автоматического регулирования нагрева квартир, вынуждены открывать окна и применять другие средства принудительного повышения тепловых потерь здания. Это приводит к неоправданному перерасходу тепловой энергии, топлива и средств на теплоснабжение города.
Возможны и другие случаи, когда при централизованном отоплении по стандартному температурному графику, температура воздуха внутри отапливаемых помещений оказывается выше нормативной величины и есть необходимость корректировки температурного графика.
Задача состоит в том, чтобы найти способ и возможность своевременной корректировки стандартного температурного графика. При этом необходимо оценить — на сколько понизить (или повысить) температуру теплоносителя в подающей магистрали с учетом реальных тепловых потерь сети и реальных тепловых потерь здания.
При этом, кроме ограничений по нормативной температуре горячей воды у потребителей, могут возникнуть определенные противоречия между поставщиком и потребителем тепловой энергии для отопления. Один заинтересован в максимально возможном отпуске тепловой энергии, другой не хочет платить за перетоп, от него не зависящий.
Баланс интересов может быть найден при согласовании между потребителем и поставщиком скорректированного температурного графика. Он должен учитывать уменьшение весной удельной потери тепла зданием и вынужденно повышенную, по условиям ГВС, температуру теплоносителя в подающей магистрали, при двухтрубной схеме теплоснабжения.
Необходимость такого согласования особенно важна при наличии у потребителя прибора учета, который регистрирует теплопотребление независимо от того, нужно такое количество тепла потребителю или нет.
Ниже рассматривается пример возможной корректировки стандартного температурного графика в весенний период для ЦТП, теплоснабжение от которого осуществляется по четырехтрубной тепловой сети.
Суть предложения и его краткое обоснование
Суть предложения в том, что в конце отопительного периода (ОП) — конец марта — апрель — подачу тепловой энергии для отопления от источника с 4-трубной системой теплоснабжения осуществлять по специально скорректированному температурному графику.
Корректировка состоит в том, что в конце ОП для системы теплоснабжения с 4-трубной системой теплоснабжения, при температурах наружного воздуха выше минус 3 ОС, отопительный температурный график имеет излом, опускающий температуру теплоносителя в подающем трубопроводе по отношению к стандартному графику. Преимущество такого способа регулирования отпуска тепловой энергии на отопление в относительно теплый период отопительного периода, по сравнению с регулированием расходом теплоносителя в простоте реализации, особенно, если уже есть система автоматического регулирования отпуска тепловой энергии по температурному графику. Корректировку температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, по отношению к стандартному графику, с целью сокращения перетопа, надежнее всего сделать с использованием опытных данных.
В конце марта — начале апреля, при температурах наружного воздуха tM в интервале -3…+5 ОС определяется контрольное здание с наименьшей из всех подключенных температурой воздуха внутри помещения tв. Если эта температура на несколько градусов выше нормативной — есть основания для корректировки графика с целью сокращения расхода топлива на отопление в весенний период. Для этого:
1. Определить среднюю температуру воздуха внутри здания tв можно расчетом по формуле и сравнить результат с измерением в отдельных домах:
tв=α*tср+(1-α)*tн,
где tср =(t1 + t2)/2, t1, t2 — температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах соответственно; α=(tвр-tнр)/ (tсрр-tнр) — коэффициент, учитывающий расчетные температуры воздуха внутри здания, наружной температуры воздуха и среднюю расчетную температуру теплоносителя. Например, при tcp=82,5 ОС, tнр.= -28 ОС, tвр =18 ОС, α =0,416.
2. Определить расходный параметр здания Взд по формуле Взд=(t1 — t2)// (tср-tн)
3. Определить параметр потерь тепловой сети Вс от источника до контрольного здания по формуле Вс=(t1u – t1)/ (tсрu-tн), где t1u — температура теплоносителя на выходе с источника; tсрu =(tu + t1)/2 — средняя температура теплоносителя от источника до здания в подающем трубопроводе. Допустим, что температура воздуха внутри здания 24 ОС при температуре наружного воздуха tн=+2 ОС. Требуется определить: на сколько можно снизить температуру теплоносителя на выходе с источника, чтобы температура в помещении снизилась с 24 до 20 ОС.
4. Определяем, какой должна быть средняя температура теплоносителя tср, чтобы температура воздуха внутри здания снизилась с tв1=24 ОС до tв2=20 ОС по формуле tср=2,4tв-1,4tн=2,4×20-1,4×2=45,2 ОС.
5. Определяем, задаваясь различными значениями tн температуру теплоносителя на вводе в здание, необходимую для того, чтобы температура воздуха внутри здания снизилась, по формуле t1=tср +(0,5Вздtн/(1+0,5В).
6. Определяем температуру теплоносителя на выходе с источника, чтобы учесть потери сети t1U=t1+Bс(tсp-tн).
Таким образом, при разных температурах наружного воздуха можно построить температурный график с пониженной против стандартного значения температурой теплоносителя в подающем трубопроводе на выходе с источника, при которой перетоп в весенний период будет меньше или его можно избежать, и тем снизить расход топлива на отопление.
В табл. 1 приведен пример зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха, скорректированный без учета тепловых потерь сети, но с учетом солнечной радиации. В табл. 2 приведена стандартная температурная зависимость 95/70 до корректировки.
Таблица 1. Зависимость температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха, скорректированная без учета тепловых потерь сети, но с учетом солнечной радиации.
tн. °С
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
t1,°C
52,0
50,7
49,4
48,1
46,7
45,4
44,1
42,8
41,5
40,2
38,9
37,6
Таблица 2. Стандартная зависимость температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха 95/70 до корректировки.
tн. °С
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
t1,°C
60,2
58,6
57
55,4
53,7
52,1
50,5
48,9
47,5
45,7
44,0
42,4
Из сравнения графиков до и после корректировки видно, что при среднемесячной температуре наружного воздуха +3 ОС возможно снижение температуры теплоносителя в весенний период примерно на 6 ОС.
При расходе теплоносителя в количестве 1000 т/ч это может позволить сократить месячный расход тепловой энергии примерно на: 1000×0,006×720=4320 Гкал/мес.
При среднемесячной температуре наружного воздуха +3 ОС и цене 1 Гкал в центральном регионе порядка 1000 руб., за апрель при таком расходе теплоносителя можно иметь экономический эффект порядка 4,3 млн руб.
Предлагаемый метод корректировки температурного графика, учитывающий не проектные, а эксплуатационные характеристики здания, может быть полезен при организации пофасадного регулирования отопления зданий.