ВВЕДЕНИЕ
За последние десятилетия произошли значительные изменения, как в развитии энергоэффективных энергосберегающих технологий и оборудования инженерных систем зданий, сооружений и жилищных комплексов, так и существенные изменения аппаратно-программной и приборной базы систем автоматического контроля и управления процессами отопления, горячего водоснабжения, приточновентиляционных устройств и др. За это время пройдены этапы, связанные с применением теплосчетчиков, внедрением автоматизированных ИТП зданий, сделан переход к созданию автоматизированных систем диспетчерского управления распределенными энергосистемами зданий. При этом теория автоматического управления развивалась эволюционно, а развитие энергосберегающих технологий и оборудования, технических средств автоматизации процессов теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха претерпело революционные изменения. Новая техника и технологии позволяют решать такие задачи управления в этой области, постановка которых ранее казалась просто фантастической.
Появление учебного пособия «Автоматизация и управление процессами теплоснабжения зданий» в БГТУ им. В.Г. Шухова связано со следующими основными причинами:
- • вуз специализируется на развитии современных высокоэффективных технологий в области строительства и строительных материалов;
- • образовательный процесс обеспечивается развитой учебнолабораторной базой и высококвалифицированным профессорско- преподавательским составом по направлениям Строительство, Энергетика, Информационные системы и технологии, Автоматизация и управление, являющихся важными при интеграции интеллектуальных ресурсов в условиях автоматизации и управления энергоресурсопотреблением зданий, сооружений и жилищных комплексов;
- • имеется многолетний опыт создания многоуровневых автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) распределенными энергосистемами различных типов (например, АСДУ распределенными инженерными системами зданий БГТУ им. В.Г. Шухова и Белгородского государственного университета, АСДУ распределенными мини-котельными г. Старый Оскол и др.). Этот опыт получен при реализации программы Министерства образования и науки РФ «Энергосбережение Минобразования России. 1999- 2005 г.г. (бывшее название)»;
- • созданы основы для проведения практических и лабораторных занятий, курсовых работ и курсового проектирования, а также выпускных работ бакалавров и магистров на базе многоуровневой АСДУ зданиями комплекса БГТУ им. В.Г. Шухова (например, на нижнем уровне АСДУ находятся 24 автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов (ИТП), 7 приточновентиляционных установок и тепловых завес), нескольких моноблочных котельных установок типа ТКУ (предназначенных для децентрализованного теплоснабжения учебных корпусов), лабораторий энергоаудита с современными портативными приборами, объединенного комплекса из ветроэнергетической установки и солнечных батарей, а также лаборатории с учетом гелиоустановки для горячего водоснабжения (с учетом применения возобновляемых источников энергии).
В учебном пособии учтены материалы проектов (научный руководитель А. Н. Потапенко, ответственные исполнители А. В. Белоусов и Е. А. Потапенко), выполненных на конкурсной основе по научной программе Минобразования и науки РФ «Федерально-региональная политика в науке и образовании» по программе энергосбережения: «Разработка научно-методического обеспечения для внедрения систем автоматизации и диспетчеризации энергосберегающих инженерных систем зданий образовательного назначения», 2003 г. (подпрограмма 2. «Научно-методическое
обеспечение региональной научно-технической, инновационной и образовательной политики Минобразования России») и «Разработка автоматизированной системы управления с компьютерной диспетчеризацией распределенными энергосистемами зданий учреждений образовательной сферы с учетом особенностей систем теплоснабжения», 2004 г. (в разделе 2. Научно-методическое обеспечение пожаробезопасности, энергосбережения и ведомственного кадастра подведомственных организаций).
Учебное пособие для направлений подготовки 13.03.02 - Электроэнергетика и электротехника и 13.03.01 - Теплоэнергетика и теплотехника содержит учебный материал по дисциплинам «Датчики и регуляторы в электротеплоснабжении» и «Автоматизированные системы мониторинга и управления распределенными объектами теплотехнологии» для бакалавриата, а также для направлений 13.03.02 - Электроэнергетика и электротехника и 20.04.01- Техносферная безопасность для магистратуры по дисциплинам «Управление распределенными энергосистемами» и «Автоматизация технологических процессов промышленной экологии». Учебное пособие содержит теоретический материал по основам автоматизации и управлению процессами теплоснабжения, как централизованного, так и децентрализованного. Основные разделы этого пособия также содержат материал для проведения практических и лабораторных занятий.
Материал в учебном пособии изложен в пяти разделах и в приложениях. В первом разделе приведены основные многофункциональные приборы для энергетического обследования инженерных систем зданий и котельных установок. Теоретические знания по этим приборам необходимы для проведения реконструкций старого жилого фонда и бюджетных комплексов в виде школ, гимназий, лицеев, детских садов и иных зданий и сооружений в условиях реализации проектов по созданию узлов учета теплопотребления (УУТ) на базе теплосчетчиков, внедрения автоматизированных ИТП зданий и др. Во втором и третьем разделах приведены основы для изучения автоматизации и управления процессами централизованного и децентрализованного теплоснабжения зданий. В четвертом и пятом разделах представлены примеры математического моделирования систем управления отоплением, как для одного здания, так и для комплекса зданий.
Представлены основы по разработке имитационных моделей, экспериментальные исследования и конкретные примеры имитационного моделирования. Последние разделы учебного пособия особенно важны для магистров направления 13.03.02 -
Электроэнергетика и электротехника по дисциплине «Управление распределенными энергосистемами», так как это связано с курсовой работой по этой дисциплине, включающей различные варианты автоматизации и управления процессами теплоснабжения зданий с учетом систем отопления и горячего водоснабжения. При этом для систем децентрализованного отопления характерны зависимые схемы с учетом их присоединения к контуру относительно мощных котельных установок. В курсовых работах предусматривается возможное применение в системах горячего водоснабжения, как теплообменников, так и бойлеров (оговаривается в задании на курсовую работу).
Пример содержания пояснительной записки курсовой работы по дисциплине «Управление распределенными энергосистемами» следующий:
- • титульный лист;
- • задание на курсовую работу;
- • содержание;
- • введение;
- • основная часть;
- • специальная часть (предусматривает математическое моделирование системы управления отоплением с возможным применением как для одного здания, так и для комплекса зданий, основанного на математических моделях распределенных энергосистем);
- • заключение;
- • список использованных источников;
- • приложения.
Учебное пособие может быть использовано при выполнении выпускных квалификационных работ по направлению 13.03.02 - Электроэнергетика и электротехника с учетом направленности программы (профиль) 13.03.02 - 10 - Электропривод и автоматика.
