Автоматизация индивидуального теплового пункта корпуса этф а.Н.Лыков, а.М.Костыгов , с.А.Пырков, д.А.Власов
(Пермский национальный исследовательскийполитехнический университет, г.Пермь)
Ниже рассмотрены базовые принципы реализации автоматизированных тепловых пунктов (АТП), их необходимость и актуальность. Предложен вариант исполнения АТП на примере корпуса ЭТФ ПНИПУ.
В 2012 году согласно ФЗ №261 в основном закончилась работа по установке приборов учета потребления тепловой энергии в многоквартирных домах, административных, офисных и общественных зданиях. В г. Перми приборы учета тепловой энергии уже установлены на 75% от заявленной потребности.Фактическое потребление тепловой энергии по приборам учета по группам домов в г.Перми оказалось ниже в сравнении с потреблением по нормативам от 10% до 20%.
У потребителей после установки приборов учета начинаются раздумья – каким образом минимизировать затраты на отопление и ГВС. В ближайшие годы по экономическим причинам будет неизбежен переход от ЦТП к автоматизированным ИТП (АТП) в каждом крупном здании.Множество зданий требуют регулирования температуры в помещениях в течении суток, в выходные и праздничные дни. Все источники подтверждают, что итоговое теплосбережение может достигать 40% (гимназия №33, ТСЖ «Горького, 60» г.Перми и др.).
В перспективе каждый дом будет оснащен автоматизированной системой учета потребления энергоресурсов, включающей узел учета тепла, воды, электроэнергии, газа на здание в целом, многотарифные электросчетчики и водосчетчики холодной и горячей воды, счетчики газа, а также теплосчетчики при горизонтальной разводке в каждой квартире, с передачей показаний в районный и центральный диспетчерские пункты (система Smart Metering – «Умный учет»).
Комплексное автоматическое регулирование в АТП включает в себя следующие базовые принципы:
Поддержание температуры ГВС нормативными требованиями.
Отказ от применения элеваторных узлов смешения, как работающих устойчиво только в нерегулируемых системах отопления.
Применение регулируемых клапанов и циркуляционных насосов с частотно-регулируемым электроприводом в системе отопления является настоятельной необходимостью.
Регулирование температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления в зависимости от температуры наружного воздуха либо от температуры в референтном помещении здания (последнее предпочтительнее).
Индивидуальное автоматическое регулирование на каждом отопительном приборе термостатом, обеспечивающее поддержание заданной температуры помещения.
В регулируемых системах отопления при повышении сопротивления у отопительных приборов после установкитермостата двухтрубная (вертикальная или горизонтальная поквартирная) система отопления оказывается наиболее эффективной, обладающей повышенной теплогидравлической устойчивостью.
Количественное местное регулирование в сторону снижения теплопотребления потребует и у производителей тепла переходить на комбинированное (количественно-качественное) регулирование.
Расширение применения горизонтальных систем отопления, исключающих прокладку стояков в помещениях и позволяющих потребителям самим по желанию контролировать свое теплопотребление по теплосчетчику, устанавливаемому на вводе в помещение аналогично электросчетчику.
Зависимые схемы отопления имеют преимущества перед независимыми. Они проще, а значит и дешевле – не требуются дополнительные теплообменники, подпитывающие устройства. При аварийном отключении электричества циркуляция сетевой воды в зависимой системе отопления осуществляется под воздействием располагаемого напора, если регулировочный клапан будет открыт под воздействием электронной пружины. Этим исключено размораживание. Независимые системы отопления требуются только для высотных зданий.
При регулировании теплопотребления "релейным" методом (включение - отключение) на период отключения отопления в «нерабочее» времясмесительный насос в отопительной установке на холодное время года надо оставлять включенным, не допуская размораживания системы.
Приоритет ГВС перед системой отопления здания в периоды утреннего и вечернего максимумов водоразбора ГВС (так называемое "связанное регулирование"), используя большую аккумулирующую тепловую способность здания. Это позволяет сделать расход воды в подающей магистрали более постоянным и снизить максимум потребления сетевой воды.
Интересы теплоснабжающих предприятий будут в перспективе учтены изменением тарифной политики, в частности, путем введения двухставочную системы оплаты – за тепловую мощность и тепловую энергию, чтобы стимулировать эффективное использование сетевой воды.
Процесс внедрения АТП будет растянут на длительный переходный период. Система автоматизации АТП должна быть легко адаптируемой к изменениям нормативной и законодательной базы, появлением новых средств автоматизации, алгоритмов управления, быть открытой по программным, техническим, интерфейсным средствам.
Конкретное исполнение АТП зависит от величины располагаемого напора, величины ограничения потребления сетевой воды, финансовых возможностей и других индивидуальных особенностей потребителя.
Базовые принципы автоматизации АТП были реализованы для ИТП корпуса ЭТФ. Автоматизация проведена с использованием программно-технического комплекса (ПТК) КОНТАР производства фирмы «МЗТА». ПТК КОНТАР (в дальнейшем КОНТАР) – это комплекс средств для автоматического управления, сбора и передачи информации (мониторинга) и дистанционного управления (диспетчеризации). КОНТАР является основой для решения как простых, так и сложных задач автоматизации, представляя собой сочетание небольшого набора простых и надёжных технических средств ("железа") с развитым открытым программным обеспечением. Свободно программируемые контроллеры, имеющие доступ к инструментальным программам КОНГРАФ, КОНСОЛЬ, КОНТАР SCADA и КОНТАР АРМ, позволяют проектанту, наладчику и пользователю выбрать наиболее удобный вариант для решения поставленных задач.
Реализованная схема АТП корпуса ЭТФ ПНИПУ приведена на рис. 1.
1 -пластинчатый теплообменник, 2- насос смесительно-повысительный системы отопления, 3- насос циркуляционный системы ГВС, 4- клапан двухходовой системы ГВС,
5- клапан трёхходовой регулирующий системы отопления
Рисунок 1 - Модернизированная схема АТП
С целью экономии электроэнергии и для качественного регулирования применены циркуляционный насос в ГВС и смесительно-повысительный насос в контуре отопления. Оба насоса управляются от частотно-регулируемых приводов.
Всистеме отопления возможны следующие алгоритмы реализации:
Регулирование температуры прямой отопительной воды по нужному для потребителя отопительному графику в функции температуры наружного воздуха во всем диапазоне ее изменения.
Регулирование температуры прямой отопительной воды в функции заданной температуры референтного помещения в течении суток.
Регулирование перепада температур прямой и обратной отопительной воды в функции температуры наружного воздуха.
Поддержание постоянства перепада давления в системе отопления.
Ограничение расхода сетевой воды на отопление и ГВС заданным значением с приоритетом ГВС ("связанное регулирование").
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Энергетика, инновационные направления в энергетике. САLS-технологии в энергетике. Материалы 2-ой Всероссийской научно-технической Интернет-конференции./ А.Н.Лыков. Энергосбережение: проблемы и перспективы. Стр.9-21. Изд-во ПГТУ, 2009.
Пырков В. В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование. Киев: «Такi справи», 2007. 252 с.
УДК 621.31