Автореферат (Энергоэффективность инженерных сетей с единым контуром теплонасосных установок), страница 3

3.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: значение n и tвн , объемно-планировочные решения объекта расчета и место его строительства.АЛГОРИТМ:1. В соответствие с местом строительства объекта расчета из базы климатическихданных выбираются значения энергопоступления на горизонтальную Qihor и вертикальнуюQiverповерхности ограждения за счет солнечной радиации; температура наружного возду-iха в расчетный час tiнар ; средняя месячная температура воздуха в i-м месяце tсред; абсо-iлютный максимум температуры воздуха в i-м месяце tmax; максимальное и среднесуточ-ное значение поверхностной плотности теплового потока суммарной солнечной радиации(прямой и рассеянной) для горизонтальной поверхности, поступающей в i-м месяце J i макси J i ср ; модуль среднего вектора скорости в i-м месяце i ; время максимума суммарной(прямой и рассеянной) солнечной радиации z i .2.

В соответствии с объемно-планировочными решениями объекта расчета вводятся значения площадей окон Fok и массивных ограждающих конструкций Fm .3. В соответствии с технологическими решениями объекта расчета принимаетсязначение полных теплопоступлений в помещении Qtotal , которые не зависят от климатических параметров и являются только его внутренней характеристикой.4.

В соответствии с техническими условиями источника холода на объекте расчетаи с типом применяемого хладагента для него, по соответствующей lgP-i диаграмме применяемого хладона вводятся значения теплоты сжатия в компрессоре l , удельной холодопроизводительности q x и удельной теплопроизводительности q к для расчетного диапазона температур, а также значения механического коэффициента полезного действия  мех ,11индикаторного коэффициента полезного действия i и коэффициента полезного действияэлектродвигателя  эл .БЛОК ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСЧЕТА:5. По климатическим данным и заданным характеристикам объекта расчета определяется значение приведенного сопротивления теплопередаче массивной ограждающейконструкции Ri .6.

По значениям из п.5 определяется значение теплового потока через массивнуюограждающую конструкцию Qim .7. На основе результата из п.6 и заданным характеристикам объекта расчета определяются суммарные теплопоступления за расчетный час QТ.8. По климатическим данным и заданным характеристикам объекта расчета опре- Qх .деляются суммарные теплопотери в расчетный час9. На основе результата п.7 и п.8 определяется расход тепловой энергии, отводимойили подводимой в помещение посредством индивидуального температурного доводчика(вентиляторным доводчиком или прибором отопления) в расчетный час Qид .БЛОК РАСЧЕТА ТРАДИЦИОННОЙ СЕТИ:10.

Если Qид , получ. в п.9 имеет положительное значение, то рассчит. (QТ)год .11. Если Qид , получ. в п.9 имеет отрицательное значение, то рассчитывается (N э)год.12. По рассчитанным значениям (N э)год и (QТ)год получают общее вводимое количество энергии Qtradition .БЛОК РАСЧЕТА ПРЕДЛАГАЕМОЙ СЕТИ:13. Если Qид , полученное в п.9 имеет положительное значение, то рассчитывается(QТ)год ,на основе которого оценивается значение температуры воздуха на выходе из теп-лонасосной установки tвых .14. Если значение tвых больше t wkS , то вычисляется максимальная доля тепловойэнергии QТН , которую сможет компенсировать теплонасосная установка при ее работе вкачестве отопительного прибора.15.

На основе вычисленных в п. 13 - 14 значений (QТ)год и QТН определяется QСО .16. По полученному в п.13 значению tвых вычисляется t к .17. Если Qид , полученное в п.9 имеет отрицательное значение, то рассчитываетсятребуемая холодопроизводительность теплонасосной установки, которая соответствуетзначению (QТН) при ее работе в режиме отвода теплоизбытков, на основе которого получают tи .18. В соответствие с получаемыми значениями t к и tи рассчитываются значенияиндикаторной мощности компрессора теплонасосной установки при его работе на обогревN i к и его работе в режиме отвода теплоизбытковNi х .1219.

По полученным значениям QТН , Ni к , Ni х определяются значения расхода теплоносителя по каждой из теплонасосной установки, работающей в расчетный час на обогрев G s и работающей в расчетный час на охлаждение G N .20. По полученным в п.19 значениям Gs и G N определяется значение температурытеплоносителя в едином гидравлическом контуре t wk .21. Если twk меньше tw (по допущению 4), то определяется значение Qдоп .22. Если twk больше tw (по допущению 4), то определяется значение теплоты, которую необходимо отвести от единого контура посредством холодильной машины Qchiller ,на основе которого получают (N э)год .23. По значениям Ni к и Ni х , полученным в п.

19, определяют (NТН)год .24. По рассчитанным значениямQСО , Qдоп , (N э)годи (N ТН)год получают общее вво-димое количество энергии для объекта расчета Qpromising .СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА25. Если полученное значение Qpromising меньшеQtradition ,полученного в п.12, топрименение внутренних инженерных сетей с единым контуром теплонасосных установокцелесообразно на объекте расчета.30. Если полученное значение Qpromising большеQtradition ,полученного в п.12, топрименение внутренних инженерных сетей с единым контуром теплонасосных установокнецелесообразно на объекте расчета.Последовательность расчета осуществляется в соответствие с блок-схемой расчетаэнергопотребления внутренних инженерных сетей с одновременным учетом теплоты иэлектроэнергии для сетей с теплонасосными установками, включенными в единый гидравлический контур, и для традиционных сетей с приборами отопления и вентиляторнымитемпературными доводчиками (рис.

3).В третьей главе приводятся материалы по созданию базы климатических данных ирайонирование территории Российской Федерации по показателю относительной эффективности N. Данный показатель определяет целесообразность применения сети с единымконтуром теплонасосных установок.Районирование территории было проведено в соответствии с базой климатическихданных по районам. Оно включало необходимые в дальнейших расчетах значения теплоты, поступающей на поверхность ограждения за счет солнечной радиации в сочетании стемпературами наружного воздуха в течение календарного года. Перечисленные параметры получены путем анализа данных «Научно-прикладного справочника по климатуСССР», причем наибольший интерес для решения поставленной задачи представляли егочасти 1, 2 и 4.

Для этого также применялась методика расчета энергопотребления (Гл.2),дающая значение показателя относительной эффективности N для предварительнойоценки целесообразности применения тепловых сетей с единым контуром теплонасосныхустановок по сравнению с традиционными схемными решениями:Рисунок 3. Блок-схема расчета энергопотребления сетями1314N  1 QpromisingQtradition,(4)где Qpromising - по п.24, Qtradition - по п.12, при условии расчета Qiид по ф.1, где суммарныетеплопоступления и суммарные теплопотери рассчитаны для 1 м2 ограждающей конструкции, светопрозрачная часть которой составляла 85%. Значения Qtotal не учитывалисьв соответствии с п.3.Полученные значения N располагались в пределах от 1,15% до 46,21%. На картевыделены и показаны районы, имеющие значение N , входящие в один из четырех диапазонов: до 10%, от 10% до 15%, от 15% до 20% и более 20% (рис.4).

Основываясь на данных карты, инвестор, заказчик или проектант могут принять предварительные решения поприменению внутренних инженерных сетей с единым контуром теплонасосных установокв конкретной точке страны. Например, при размещении объекта в районе со значением Nменее 10% экономия удельного годового энергопотребления на единицу площади ограждающих конструкций составит до 10% без учета других факторов. В этом случае, приналичии на объекте дополнительных внутренних теплопоступлений, целесообразно проводить дальнейшие детальные расчеты годового энергопотребления.Рисунок 4.

Карта районирования Российской Федерации по показателю относительной эффективности схемного решения с единым контуром теплонасосных установокС целью иллюстрации предложенных подходов была выбрана одна из зон крупногодействующего объекта и проведено натурное исследование энергопотребления ее инженерной сети с единым контуром теплонасосных установок.

Согласно карте районирования(рис.4) ожидаемая экономия составит до 20% только за счет расположения объекта.15Рассматриваемый объект является одним из крупнейших торгово-развлекательныхцентров Санкт-Петербурга площадью 80 000 м2 с реализованной инженерной сетью сединым контуром теплонасосных установок малой и средней мощности.

В зависимости отпотребности эта сеть либо забирает теплоту из помещений и перекачивает ее в единыйконтур, либо из единого контура перекачивает теплоту в помещения.Выбранная зона на рассмотренном объекте характеризуется:1. Наличием массивных наружных ограждающих конструкций.2.

Наличием остекления, пропускающего солнечную радиацию, в массивных ограждающих конструкциях.3. Наличием технической возможности выделения части единого контура теплонасосных установок для проведения эксперимента.4. Наличием технической возможности установки приборов, позволяющих задокументировать измеряемые параметры теплоносителя (объем, температура и давление),циркулирующего в этом ответвлении от единого контура теплонасосных установок.Для проведения эксперимента согласно схеме (Рис. 4) на подающем и обратном трубопроводе ответвления от единого контура теплонасосных установок был установлен узелучета, состоящий из следующего оборудования: тепловычислитель СПТ943; два расходомера на подающем и обратном трубопроводах - ПРЭМ Кл.В1; погрешность измерения±2.0 %; комплект термопреобразователей сопротивления модификации КТПТР-05, диапазон измерения температуры 0-200°С, НСХ100П, L=70 мм; класс 1; два преобразователядавления модификации «Метран-55»; верхний предел измерения давления 1,6(1,0) МПа;класс точности 0,5.Рисунок 4.

Схема узла учета для фиксирования параметров теплоносителя сети сединым контуром теплонасосных установокТепловычислитель обеспечивал измерение объема, температуры и давления теплоносителя. Также вычислялись количества теплоты, массы и средние значения температури давления в сети по встроенным алгоритмам, которые архивировались. Архивы размеща-16лись в энергонезависимой памяти и сохранялись в течение всего срока эксперимента. Наосновании проведенных замеров в течение одного года полученные суммарные значениязатрачиваемого выбранной зоной объекта количества теплоты, поступившей в сеть с единым контуром теплонасосных установок, составили 8200 кВт∙ч за год.Применив предложенный метод для выбранного объекта, установлено, что количество теплоты, потребляемой выбранной зоной объекта от городских тепловых сетей в течении года составила 8358 кВт∙ч за год.