Диссертация (1143906), страница 4
Текст из файла (страница 4)
и Осовский В.А.занимались описанием современных систем теплоснабжения,имеющих в своем составе теплонасосные установки и рассматривали вопросы оптимизации параметров функционирования таких систем [5]; Санкт-Петербургский государственный аграрный университет Салова Т.Ю. проводила исследования по эффективности применения ТНУ в системах теплоснабжения зданий и сооружений,рассматривала альтернативные традиционным системы с ТНУ, втом числе, на примере использования таких систем в другихстранах [18, 80, 97] и др. Шабанов В.Е.
- инженер по системам ОВК и автоматики гостиницы «Ирис Конгресс Отель» [98], в которой впервые была применена кольцевая система кондиционирования воздуха; ОАО «МЗТА», выпустившее на русском языке «Руководство поприменению тепловых насосов с водяным кольцевым контуром(для инженеров)».За рубежом кольцевые водяные системы с тепловыми насосами(WLHPS) начали применяться с 1960 года. Работы по улучшению конструкции водяной петли в таких системах проводил Joseph A. Pietsch в 1980-251990гг. Также среди зарубежных исследователей стоит отметить работы R.H.Howell, J.H. Zaidi, E.A.
Kush, W.S. Cooper, H.I. Henderson, S.W. Carlson, M.K.Khattar [104, 107, 108, 111-115, 117, 119, 120].Большой объем работ проведен на территории КНР и Южной Кореи.Наиболее значимые принадлежат Zhiwei Lian, S.W. Lang, W. Xu, T.S. Feng,F. Wang, Z.L. Ma, Y. Cao, Y.Q. Lu. Они занимались моделированием и анализом WLHPS. M. Zaheer-Uddin и J.C.Y. Wang разрабатывали функциональныесхемы автоматического регулирования кольцевых водяных систем с тепловыми насосами [102, 105, 106, 109, 110, 116].До настоящего времени моделей, описывающих схемы или предлагающих методики по расчету или выбору систем с ТНУ, включенными в единый гидравлический контур, обнаружить не удалось.
Таким образом, разработка методики расчета годового энергопотребления для объектов с единымконтуром теплонасосных установок как инструмента выбора подходящегосхемного решения, остается актуальной.1.5. Постановка цели и задач исследованияЦелью работы является разработка методики расчета энергопотребления внутренних инженерных сетей, отличающаяся совместным учетом теплоты и электроэнергии, позволяющая проводить обоснованный выбор сети сединым контуром теплонаносных установок.Для достижения поставленной цели, опираясь на результаты анализаопыта проектирования и применения внутренних инженерных сетей с единым контуром теплонасосных установок, необходимо решить следующие задачи: Разработать имитационную модель расчета энергопотреблениявнутренних инженерных сетей с учетом теплоты и электроэнер-26гии, позволяющую провести выбор сети с единым контуром теплонаносных установок. Рассчитать значения удельного показателя относительной эффективности применения сетей с единым контуром теплонасосныхустановок для Российской Федерации и составить карту районирования по потенциалу их применения. Оценить применимость для инженерной практики разработанноймодели расчета сетей, использующих теплоту с целью улучшенияих технико-экономических характеристик, экономии энергетических ресурсов.272.
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕТОД РАСЧЕТАГОДОВОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙДля оценки количества потребленной энергии, включая теплоту и электроэнергию, внутренними инженерными системами объекта используем методы имитационного регулирования [73].Рассмотрим имитационную модель работы местно-центральной системы поддержания параметров микроклимата здания. Приведем вывод формулдля определения показателей, используемых для теплового расчёта при различных климатических возмущениях. Предложим расчётную модель определения требуемой тепловой и электрической энергии по внутренней инженерной системе и оценим ее адекватность.2.1. Показатели, характеризующие объект исследованияОбъектом исследования в данной работе является водо-воздушная(местно-центральная) инженерная система, которая, за счет снижения потребляемой энергии и ресурсов и использования более продуктивного оборудования, будет способствовать увеличению прибыли инвестору или собственнику и вносить вклад в защиту окружающей среды [1, 8, 9, 35].Сначала определим возможные схемные решения инженерных сетейкрупных объектов, имеющих максимально совпадающие параметры длясравнения между собой по энергопотреблению.
К таким параметрам отнесемхарактеристики оборудования, которое можно использовать в качестве индивидуальных температурных доводчиков. К ним могут относится приборыотопления – радиаторы, конвекторы; воздушно-тепловые агрегаты; внутрен-28ние блоки мультизональных и сплит-систем; теплонасосные установки типавода/воздух [100, 103].2.2. Традиционная тепловая системаОбщая модель, характеризующая тепловой режим здания, составляетсяиз следующей системы уравнений [35]:1. Тепловой баланс здания: QТП i QТП o 0 ,где QТПi- суммарные теплопоступления, Втꞏч;(4) QТП o- суммарные теп-лопотери, Втꞏч.
Считаем, что с точки зрения системы теплоступления положительны, а теплопотери отрицательны.2. Влажностный баланс здания: DП DУгде DП- суммарные влагопоступления, кг/ч; 0, DУ(5)- суммарное количе-ство удаленной влаги, кг/ч. Считаем, что с точки зрения системы влагопоступления положительны, а количество удаленной влаги отрицательны.29Основное схемное решение в тепловых системах, отвечающее этимтребованиям и получившее широкое распространение, став традиционным,рассмотрено ниже.
В качестве местных агрегатов, устанавливаемых в помещении, применяют индивидуальные доводчики (ИД), например, вентиляторные доводчики (Fan coil unit – фанкойл) или приборы отопления в составецентрализованной системы отопления [1, 8, 9].Такая схема предполагает независимую обработку рециркуляционноговоздуха в ИД и наружного воздуха в центральном кондиционере. Для этого втеплообменнике ИД охлаждается или нагревается в зависимости от периодагода рециркуляционный (внутренний) воздух. Приточный воздух в размереминимально необходимого расхода наружного воздуха обрабатывается вцентральном кондиционере (ЦК) [1, 8, 9] и поступает в помещение черезвоздухораспределительные устройства.
Смешение двух потоков происходитнепосредственно в самом помещении. Поддержание температуры в каждомпомещении осуществляется при помощи системы управления, которая в соответствие с уставкой посылает сигналы на исполнительные механизмы оборудования [8, 9, 117].В качестве традиционной инженерной системы для обогрева объектарассматривалась система с приборами отопления, включенными в первыйгидравлический контур и потребляющая только теплоту. Для удаления теплоизбытков на объекте применены вентиляторные доводчики (ВД), включенные во второй гидравлический контур.
Элементы инженерных сетей, такиекак приборы отопления и ВД, отнесены к «индивидуальным температурнымдоводчикам» (ИД). Электрическая энергия обеспечивала привод компрессоров холодильного оборудования. Схема с ВД выбрана как наиболее универсальное решение. Расстояние между размещаемыми ВД и источником холода(в отличие от мультизональных и сплит-систем) практически не ограничено.Принципиальная схема такой системы представлена на рис.3. К ее недостаткам относят отсутствие возможности перераспределять теплопоступления, вРис.3. Традиционная тепловая система (с ИД – фанкойлами и централизованной системойотопления).3031том числе, от солнечной радиации.
Для улучшения технико-экономическиххарактеристик предложено применить децентрализованную инженернуюсеть, дающую возможность осуществлять перенос теплоты из помещений,которые нужно охлаждать, в помещения с недостатком энергии. Для периодического получения холода или теплоты в каждом помещении целесообразно использовать тепловой насос.2.3. Предлагаемая тепловая система.Ранее было отмечено, что первым шагом улучшения техникоэкономических характеристик тепловых сетей и установок в зданиях является отход от создания централизованных тепловых систем.Следующим шагом улучшения технико-экономических характеристикможет стать использование таких децентрализованных тепловых сетей, которые имеют техническую возможность осуществлять перенос энергии.
Поэтому периодически потребуется осуществлять комбинированное получениехолода и теплоты индивидуально в каждом помещении. Именно для этогопредставляется целесообразным использовать ТНУ [41].Предлагаемая децентрализованная система круглогодичного отопленияи охлаждения состоит из двухтрубного замкнутого водяного контура, по которому неохлажденная вода постоянно циркулирует по всему объему здания.Размещение труб внутри здания освобождает от необходимости их изоляции.Дополнительный центральный источник тепла (котел), добавляющий теплопри минимальной температуре рабочего диапазона, и устройства, отводящиетепло при максимальной температуре рабочего диапазона (градирни или холодильная машина), поддерживают температуру воды в контуре в течениегода в диапазоне от 18° до 35°C.
Заполненный водой, этот контур являетсяодновременно и потребителем, и источником энергии. Сбережение энергии втаких системах достигается перекачиванием тепла из теплых помещений в32холодные, в любое время, когда где-либо в здании имеет место такое соотношение.При необходимости обогрева помещения, кондиционер поглощает тепло из контура, а при необходимости охлаждения, кондиционер отводит теплов контур.
Основное преимущество системы – децентрализация и возможность индивидуального отопления или охлаждения; потребитель может выбрать обогрев или охлаждение, или отключить кондиционер, обслуживающий определенное помещение, не влияя на условия, поддерживаемые в других помещениях. Потребитель может пользоваться своей свободой выбора влюбое время дня или года [1-3, 104-112, 115, 116, 119, 120].В связи с тем, что перенос энергии на значительные расстояния припомощи воздуха является наименее эффективным из всех применяемых методов переноса тепла, то замкнутый водяной контур обеспечивает эффективный перенос энергии.Таким образом, для перераспределения теплоты на объекте предложенасистема с теплонасосными установками, включенными в единый гидравлический контур.
Электрическая энергия расходуется на приводы компрессорного оборудования теплонасосной установки и холодильного оборудования.Такая децентрализованная система круглогодичного отопления и охлаждениясостоит из двухтрубного замкнутого водяного контура с постоянной циркуляцией неохлажденной воды по всему объему здания. Поддержание температуры воды в течение года в интервале от 18 до 35 °C достигается с помощьюдополнительных центрального источника теплоты (включающегося при минимальной температуре рабочего интервала) и устройств, отводящих теплотупри максимальной температуре (градирни или холодильных машин).Рис.4. Предлагаемая тепловая система с ТНУ, включенными в единый гидравлический контур.33342.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
