Диссертация (1143906)
Текст из файла
Федеральное государственное автономноеобразовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»На правах рукописиАверьянова Олеся ВалерьевнаЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙС ЕДИНЫМ КОНТУРОМ ТЕПЛОНАСОСНЫХУСТАНОВОК05.14.04 – Промышленная теплоэнергетикаДиссертацияна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель –доктор технических наук,старший научный сотрудникМ.И. КуколевСанкт-Петербург – 20182СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................
4 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ СТЕПЛОВЫМИ НАСОСАМИ ..................................................................................................... 10 1. Энергосберегающая политика страны и источники вторичных энергоресурсов .........10 1.2 Существующие инженерные сети и установки ..................................................................
14 1.3. Принцип работы и устройство парокомпрессионной холодильной машины, в томчисле имеющей возможность работать в режиме реверсирования ........................................ 15 1.4. Современное состояние вопроса в области применения систем с единым контуромТНУ ............................................................................................................................................... 20 1.5. Постановка цели и задач исследования.............................................................................. 25 2.
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕТОД РАСЧЕТА ГОДОВОГОЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ ................................... 27 2.1. Показатели, характеризующие объект исследования ....................................................... 27 2.2. Традиционная тепловая система ......................................................................................... 28 2.3.
Предлагаемая тепловая система. ......................................................................................... 31 2.4. Моделирование процесса потребления тепловой энергии за расчетный период .........34 2.5. Имитационная модель теплопоступлений ......................................................................... 34 2.6. Имитационная модель теплопотерь.................................................................................... 36 2.7. Методика годового тепло- и электропотребления ............................................................ 37 2.7.1.
Допущения и ограничения................................................................................................ 37 2.7.2. Традиционная система ...................................................................................................... 40 2.7.3 Предлагаемая система ........................................................................................................ 42 2.7.4. Алгоритм расчета имитационной модели .......................................................................
50 2.8. Выводы .................................................................................................................................. 55 3. ПРИМЕНИМОСТЬ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ С ОДНОВРЕМЕННЫМ УЧЕТОМ ТЕПЛОТЫ ИЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ................................................................................................................... 56 3.1. Создание базы данных климатических возмущений ........................................................
56 3.2. Расчет удельного показателя относительной эффективности N и составление картырайонирования Российской Федерации .................................................................................... 61 3.3. Апробация предложенного подхода на крупном объекте ................................................ 62 3.3.1. Технико-экономическая характеристика выбранной зоны объекта ............................. 65 33.3.2. Методика проведения эксперимента ...............................................................................
80 3.3.3. Организация учета теплоты при помощи тепловычислителя ....................................... 86 3.4. Выводы .................................................................................................................................. 95 ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................................ 96 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................................... 98 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.............................................
110 ПРИЛОЖЕНИЕ А ..................................................................................................................... 113 ПРИЛОЖЕНИЕ Б ...................................................................................................................... 114 4ВВЕДЕНИЕВ отечественной практике проектирования сетей энерго- и теплоснабжения крупных объектов промышленного и гражданского назначения ведется совершенствование методик их расчета с целью улучшения техникоэкономических характеристик, экономии энергетических ресурсов, а такжесоздания оптимальных тепловых систем для защиты окружающей среды.Применение теплонасосных установок на крупных объектах промышленного и гражданского назначения позволяет существенно снизить удельные затраты на производство энергетических ресурсов и повысить эффективность их использования за счет применения энергосберегающих технологий.Существующая практика проектирования инженерных сетей с использованием теплонасосных установок не учитывает региональных климатических условий, удельных тепловых нагрузок на сети тепло и холодоснабжения, тарифы на энергоносители и т.д.
Это негативно сказывается на общейэффективности работы и на размерах вложений инвестиций в подобные сети.Таким образом, использование энергоресурсосберегающих технологийобуславливает необходимость совершенствования методов расчета теплоэнергетичесих установок и внутренних инженерных сетей с целью улучшения их технико-экономических характеристик, экономии энергетических ресурсов.Актуальность темы исследования. Крупные объекты промышленного и гражданского назначения характеризуются наличием вторичных источников тепловыделений, энергию которых можно использовать. Для этогоприменяются различные устройства, в частности – теплонасосные установки.В настоящее время практически отсутствуют научно-обоснованные методикипроведения расчета энергопотребления с одновременным учетом теплоты и5электроэнергии внутренними сетями объектов, позволяющие выбратьнаилучшее решение внутренних инженерных систем.Степень разработанности темы исследования.Применение теплонасосных установок ранее чаще всего ассоциировалось с геотермальными энергостанциями.
В последнее время теплонасосныеустановки активно применяются в инженерных сетях. К примеру, на сегодняшний день в Швеции до 70% всего теплоснабжения обеспечивают тепловые насосы, в Швейцарии эксплуатируется свыше 60 000 тепловых насосов, вГермании в эксплуатации находятся сотни тысяч тепловых насосов, в Японии ежегодно производится около 3 млн. тепловых насосов.По одному из вариантов применения в составе сетей теплоснабжениятеплонасосные установки включаются в единый контур.Внутренние инженерные сети, в основе которых лежит использованиетепловых насосов вода/воздух и источником теплоты для которых служитвода в едином контуре сети теплоснабжения, массово начали применяться с1960 гг. Применение таких сетей в настоящее время свидетельствует о приемлемом уровне проработанности вопросов применения решений с теплонасосными установками и наличия методик проектирования инженерных сетейс единым контуром теплонасосных установок.
Однако исследования энергопотребления подобных инженерных сетей, отличающиеся совместным учетом теплоты и электроэнергии, проведены в недостаточном объеме.Модели расчета энергопотребления сетей подобного типа в литературных источниках практически отсутствуют, что обуславливает целесообразность проведения дальнейших работ в этом направлении.Объектом исследования является инженерная сеть с единым контуром теплонасосных установок.Предметом исследования является энергопотребление (теплоты иэлектроэнергии) сети с единым контуром теплонасосных установок.Цель работы: Разработать методику расчета энергопотребления внутренних инженерных сетей, отличающуюся совместным учетом теплоты и6электроэнергии, позволяющую проводить обоснованный выбор сети с единым контуром теплонаносных установок.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующиезадачи:1.Проанализировать опыт проектирования и применения внутрен-них инженерных сетей с единым контуром теплонасосных установок.2.Разработать имитационную модель расчета энергопотреблениявнутренних инженерных сетей с учетом теплоты и электроэнергии, позволяющую провести выбор сети с единым контуром теплонаносных установок.3.Рассчитать значения удельного показателя относительной эффек-тивности применения сетей с единым контуром теплонасосных установокдля Российской Федерации и составить карту районирования по потенциалуих применения.4.Оценить применимость для инженерной практики разработанноймодели расчета сетей, использующих теплоту с целью улучшения их технико-экономических характеристик, экономии энергетических ресурсов.Научная новизна работы заключается в:1.Методике расчета энергопотребления внутренних инженерныхсетей с учетом теплоты и электроэнергии, позволяющей провести выборсхемного решения.2.Районировании территории Российской Федерации по потенциа-лу применения сетей с единым контуром теплонасосных установок.Методы исследования.
Проведенные исследования базировались насочетании расчетных методов, основанных на фундаментальных термодинамических, физико-химических и технических представлениях о тепловыхпроцессах в энергетических установках промышленной теплоэнергетики. Атакже численного моделирования энергопотребления внутренних инженерных сетей и анализа результатов натурных наблюдений за реальным объектом.7На защиту выносятся:1.Имитационная модель для сравнения энергопотребления внут-ренних инженерных сетей крупного объекта с единым контуром теплонасосных установок (в качестве температурных доводчиков) и с приборами отопления и вентиляторными температурными доводчиками.2.Методика расчета энергопотребления внутренних инженерныхсетей с учетом теплоты и электроэнергии для выбора проектного решения;3.Карта районирования Российской Федерации по потенциалуприменения сетей с единым контуром теплонасосных установок;4.Результаты экспериментальных исследований внутренней инже-нерной сети крупного объекта гражданского назначения в Санкт-Петербургес единым контуром теплонасосных установок (в качестве температурных доводчиков отдельных помещений).Теоретическая и практическая значимость работы заключается в:1.Создании методики расчета энергопотребления внутренних ин-женерных сетей с единым контуром теплонасосных установок с учетом теплоты и электроэнергии для объектов гражданского и промышленного назначения.2.Возможности применения предлагаемой методики при расчетеэнергопотребления традиционных инженерных сетей (с приборами отопления и вентиляторными температурными доводчиками).3.Районировании территории Российской Федерации по потенциа-лу применения внутренних инженерных сетей с единым контуром теплонасосных установок.4.Возможности использования результатов сравнения значений го-дового энергопотребления для внутренних инженерных сетей крупного объекта при разработке программ энергосбережения предприятий, совместнопотребляющих теплоту и холод.Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждаетсяприменением обоснованных допущений при моделировании внутренних ин-8женерных сетей крупного объекта, применением фундаментальных уравнений теории тепло- и массообмена, удовлетворительным совпадением результатов расчетов и данных экспериментов.Апробация работы.Материалы исследований опубликованы в 12-ти печатных работах вРоссийской Федерации.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
