СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ

ЗДАНИЙ

Анализ особенностей управления отоплением зданий

В общем случае, система теплоснабжения включает источник тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие объекты. Источниками тепла при децентрализованном теплоснабжении, как правило, являются котельные установки различной мощности, энергоустановки для утилизации тепловых отходов промышленности и т.п. Под тепловой сетью в системах теплоснабжения зданий понимается среда, которая передает тепловую энергию от источника в системы теплопотребления. Основными потребителями тепловой энергии в системах теплоснабжения зданий являются системы отопления, горячего водоснабжения (ГВС), кондиционирования воздуха, приточно-вентиляционные установки, тепловые завесы и т.п. Эффективность систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях определяется, в первую очередь, стабильностью поддержания в помещении требуемых параметров микроклимата [1].

В настоящее время самыми распространенными являются водяные системы теплоснабжения. При этом обеспечивается достаточно равномерная температура помещений, ограничивается температура поверхности отопительных приборов, в соответствии с санитарно- гигиеническими требованиями, а также достигается бесшумность циркуляции теплоносителя в трубопроводах [2]. Основными регулируемыми величинами в системах водяного отопления являются температура воздуха в помещениях и температура теплоносителя в системе.

Температурный режим зданий и сооружений определяется совместным влиянием изменяющихся во времени управляющих и возмущающих воздействий. Последние делятся на внешние и внутренние [3]. К внешним воздействиям относятся: температура наружного воздуха, солнечная радиация, воздействие ветра, снег, дождь и пр. [4], изменения температуры и расхода теплоносителя на вводе в здания.

К внутренним тепловым воздействиям относятся различные выделения теплоты в зданиях, например, от работающих электроприборов, оборудования, и т.п. Сюда же относятся и тепловыделения непосредственно людьми. Следует отметить, что внутренние возмущающие воздействия достаточно велики и могут приближаться к величине тепловых потерь зданий в переходные периоды отопительного сезона.

В системах децентрализованного теплоснабжения регулирование теплопотребления может осуществляться следующими способами [5]:

• - центральное - производится в источниках тепловой энергии (котельных);
• - местное - осуществляется в тепловых пунктах зданий;
• - пофасадное - осуществляется в тепловых пунктах зданий с учетом объекта управления в виде отдельных ветвей системы отопления;
• - индивидуальное регулирование - производится непосредственно на отопительных приборах [6].

Центральное регулирование применяется, как правило, только при однородной тепловой нагрузке теплопотребителей. В случае тепловой нагрузки здания в виде отопления и ГВС, добиться высокого качества теплоснабжения весьма сложно. Кроме того, центральное регулирование не учитывает влияние изменений направления ветра и излучения солнечной радиации на теплоснабжение зданий относительно сторон света, а также не позволяет осуществлять индивидуальное регулирование температуры в зданиях. Наилучших результатов регулирования можно добиться при сочетании всех способов. Но из-за высокой стоимостью организации пофасадного и индивидуального регулирования часто ограничиваются только центральным и местным.

Наибольшее распространение в РФ имеет центральное качественное регулирование, предполагающее изменение температуры подаваемого теплоносителя, дополняемое количественным регулированием, предполагающим изменение расхода теплоносителя на вводе в здание в тепловых пунктах. Если рассматривать местное регулирование в индивидуальном тепловом пункте (ИТП), то можно выделить 3 принципа автоматического регулирования отопления здания: по отклонению при изменении температуры внутри помещения [7], по возмущению при изменении внешних климатических условий [8], и комбинированный способ.

Регулирование по отклонению предполагает установку датчиков температуры внутри помещений и в ИТП на подающем трубопроводе системы отопления. Основное преимущество - учет всей совокупности возмущений. Недостатки - сложность выбора контрольных точек установки датчиков, вследствие разброса значений температур по помещениям, а также организации сбора информации с них [9]. Такой способ целесообразно применять для относительно небольших зданий.

Регулирование по возмущению предполагает установку датчика температуры наружного воздуха. При этом в зависимости от климатических факторов в системе отопления поддерживается заданный температурный режим. Основное преимущество - хорошие динамические характеристики, обусловленные отсутствием в контуре управления системы отопления, обладающей большой

инерционностью. Недостатки - регулирование осуществляется в соответствии с температурным графиком, который не учитывает особенности здания как объекта управления.

Регулирование комбинированным способом сочетает оба указанных подхода к управлению системой отопления здания [10].