Об экономии тепловой энергии за счет регулирования тепловой нагрузки зданий

Одним из главных направлений жилищно-коммунальной реформы является учет и экономия тепловых ресурсов. В силу этого особую роль приобретает исследование теплового режима зданий в нестационарных условиях. Данный режим имеет место, например, при ступенчатом теплоснабжении зданий бюджетных организаций, где в ночное время, а также, в выходные и праздничные дни работа не ведется.

При ступенчатом теплоснабжении подача тепла поддерживается на постоянном уровне в течение части периода, а в остальное время уменьшается или совсем прерывается. Для большинства современных зданий допускается в течение части суток понижение температуры внутреннего воздуха ниже нормативного значения.

Рассматривались три задачи:

1. Определение влияния изменения температуры наружного воздуха на температурный режим здания при неизменной тепловой нагрузке;
2. Определение изменения температуры внутреннего воздуха при тепловой нагрузке, изменяющейся по заданному закону;
3. Определение режима регулирования теплоснабжения здания при изменении температуры наружного воздуха с целью поддержания на заданном уровне температурного режима помещения.

Все три задачи описываются одним уравнением теплового баланса.

Разработанная методика определения температурного режима здания в нестационарных условиях позволяет моделировать различные режимы теплоснабжения зданий, а также определять пути экономии тепловой энергии при применении различных режимов теплоснабжения.

На рис.1 показан результат изменения температуры внутреннего воздуха при применении ступенчатого теплоснабжения. В период суток с 2200 до 800 снижалась подача тепла в помещение до уровня 40% от дневной подачи. При этом температура внутреннего воздуха в здании падает с 20 °С до 12 °С.

Рис.1. Изменение температуры внутреннего воздуха в результате изменения теплоприхода в здание

Рис.1. Изменение температуры внутреннего воздуха в результате изменения теплоприхода в здание

Таким образом, при применении ступенчатого теплоснабжения, когда в ночное время сокращается подача тепловой энергии, становится возможным ее экономия. Расчеты, проведенные для одного из учебных корпусов государственного университета, показали, что суточная экономия тепловой энергии может составить до 20%. При этом в дневное время температурный режим здания поддерживается на нормативном уровне.

На рис.2 показано возможное управление тепловым режимом здания. Температура наружного воздуха в течении суток изменяется по закону:
Температура наружного воздуха

Вслед за этим по определенному закону: начинает меняться температура внутреннего воздуха (см. рис.2). Чтобы температура внутреннего воздуха оставалась на постоянном уровне, требуется определенное регулирование подачи теплоты. Экономия тепловой энергии в этом случае может составить 15%.

Рис.2. Характер изменения температуры внутреннего воздуха в результате влияния внешних возмущающих воздействий

Рис.2. Характер изменения температуры внутреннего воздуха в результате влияния внешних возмущающих воздействий

Следующим шагом является переоборудование индивидуального теплового пункта (ИТП), отказ от элеватора и установка в системе отопления циркуляционного насоса. Установка насоса позволит изменять потребление тепловой энергии в широком диапазоне нагрузок, без нарушения циркуляции теплоносителя в системе отопления, подбора и установки оборудования для регулирования потребляемой энергии.

Реализация перечисленных мероприятий позволяет Потребителю:

— рассчитываться только за потребляемое тепло;
— улучшить качество теплоснабжения;
— регулировать потребление тепловой энергии в зависимости от температуры наружного воздуха;
— уменьшать потребление тепловой энергии в нерабочее время (для пред-приятий и организаций).

Затраты на переоборудование узла управления значительны. Они зависят от расчетной тепловой нагрузки и устанавливаемого оборудования. Ориентировочно затраты на переоборудование составляют для Потребителя с наг-рузкой 0,1 Гкал/ч – 80-100 т. руб., 0,5 Гкал/ч – 160-200 т. руб. Срок окупаемости с увеличением нагрузки снижается. Так, если для Потребителя с нагрузкой 0,1 Гкал/ч он составляет 1-1,5 года, 0,5 Гкал/ч – 5-7 месяцев. Реализовать энергосберегающие мероприятия можно единовременно, либо выполнить работы поэтапно. При этом экономия средств от реализации отдельного этапа может использоваться для финансирования последующих этапов модернизации.