CC BY
15
УДК 697.31
Л
Н. Н. КОВАЛЬНОГОВ, А. С. РТИЩЕВА, О. В. СЕЧКИН, И. М. В. М. АБРАМОВ, Ю. Н. КОВАЛЬНОГОВ А, Е. А. ЦЫНАЕВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОТОПЛЕНИЕМ ВЫСШЕГО УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ
Приведены результаты анализа эффективности автоматизированной системы управления отоплением главного корпуса Ульяновского государственного технического университета (У'лГПг) в период первого года её эксплуатации.
Удорожание относительном
оснащению учебных автоматизированными теплопотреблением
тепловой энергии при удешевлении средств автоматизации и компьютерной техники делает всё более привлекательным использование автоматизированных систем управления теплопотреблением. В этой связи во исполнение-решений президиума научно-технического совета по программе «Энергосбережение Минобразования России» от 23.12.2002 г. и от 31.10.2003 г. в УлГТУ силами кафедры «Теплоэнергетика» и административно-хозяйственной части развернуты работы по
корпусов и общежитий системами управления и эффективной их эксплуатации. В рамках этой работы в декабре 2004 г. введена в эксплуатацию автоматизированная система управления теплопотреблением главного корпуса УлГТУ [ 1 ]. В последующем разработана методология эффективного использования такого рода систем, включающая комплекс программно-информационных средств и организационно-методических решений [2-7].
Программно-информационные средства включают программу управления работой системы, электронную базу данных, программу автоматизированной их обработки с отображением результатов расчёта, а также реализованную в компьютерной программе тепловую математическую модель главного учебного корпуса УлГТУ. В базу данных по локальной вычислительной сети с периодом 5 минут поступает информация с датчиков автоматизированной системы, с периодом 1 час -с датчиков приборов коммерческого учёта тепловой энергии, с периодом 3 часа по интернету
Н. Н. Ковальногов, A.C. Ртищева, О. В. Сечкин, И. М. Мердеев, В. М. Абрамов, Ю. Н. Ковальногова, Е. А, Цынаева, 2005
принимается метеорологическая информация о параметрах наружного воздуха. Часть информации, поступающая из разных источников, дублируется и используется для самотестирования программно-информационных средств. Тепловая математическая модель используется для разработки оптимальных алгоритмов управления автоматизированной системой и мероприятий по теплосбережению.
Организационно-методические решения включают оригинальные методики определения экономии тепловой энергии в процессе эксплуатации системы (в режиме реального времени), экономии средств, идущих на оплату потреблённой энергиии, как за счёт экономии самой энергии, так и за счёт правильного (приборного) её учёта, методику постоянного мониторинга параметров поступающего теплоносителя и установления степени их соответствия нормативным значениям, методику использования системы в качестве экспертной для анализа тепловых потерь из помещений учебного корпуса и их соответствия нормативам.
С использованием разработанных средств получена детальная информация о работе автоматизированной системы управления отоплением в течение первого года её эксплуатации (с декабря 2004 г. по ноябрь 2005 г.). На рис.1 приведено ежемесячное потребление (светлые столбцы) и экономия (затемнённые столбцы) тепловой энергии за указанный период, а на рис. 2 - экономия затрат на оплату энергии, выраженная в процентах от оплаты за потреблённую энергию.
Следует заметить, что с 20.04.2005 по 5.10.2005 система отопления была отключена на летний период. В феврале 2005 г. была отключена на профилактику автоматизированная система, поэтому экономии тепловой энергии в феврале не было. Анализ приведённых на рис.1, 2 результатов позволяет отметить, что
и а 1 г б о л ь ш а я э к о ном т 1 я те п л о в о и э мер г и и , достигающая 41°о, имела место в осенне-зимний п ер под. В з им ые- в есе и н и й п е р иод э ко но л и 1 я составляла 9-11 %, а точное её определение стало возможным лишь с помощью разработанной специальной методики. Используемая в литературе традиционная методика оценки экономии, заключающаяся в сопоставлении потреблённой энергии за один и тот же период при наличии автоматизированной системы и её отсутствии, является не корректной, поскольку в этом случае результаты искажаются изменением параметров наружного воздуха. Заметим, что на рис. 2 приведена реальная экономия, подсчитанная по стоимости тепловой энергии. Экономия по количеству
те п л о в о i i э и с ргии нес кол ь ко отл 11с та етс я от экономии по её стоимости, поскольку эта стоимость была разной в 2004 и 2005 годах.
Интегральные данные по потреблению и реальной экономии тепловой энергии за счет п ри м е не н и я а вто м ат \ гзиро в а н н о й с и стем ы управления отоплением за весь анализируемый период (с декабря 2004 г. по ноябрь 2005 г.) приведены в табл. ]. Как видно, за год в среднем система позволяет экономить около 17% стоимости тепловой энергии и 17,5% её количества. В денежном выражении годовая экономия составила более четверти миллиона рублей, что полностью окупило затраты на приобретение и монтаж системы.
600
| 500
400
Q. 0)
о 300
к со со
200 -
U 100 0
о ф
Ю ю LO ю ю LO
О р О о о 0 О
ш CD п. d лзг ДГ
X Ф со i ГО 2
и: -8- 5 со 2 ■ *» з:
ю о
d 2
LO ю ю
О р о
CD дг Ф fe
СО О о
Месяц, год
ю о
(X
о
Рис. 1. Потребление и экономия тепловой энергии
50 40
g 30
о 20 О
10 о
I!
Ш
LO LO т Ю ю
о О в О • о О • о •
b¿ ш ш GL О. яг
ф X ф со си со
CÍ IX •в- 2 СО 2
LO LO LO LO
О О О • О •
X СГ - да ЛГ
2 з: 2 m со ф о
lo О
fe О
Ю
О
•
се о л
Месяц, год
Рис. 2. Относительная экономия затрат на оплату тепловой энергии
Таблица 1
I Готребление и экономия тепловой энергии за период декабрь 2004 - ноябрь 2005 г.
Параметр I—------ 1 Обозначение Единица измерения 1 Значение
, Количество потреблённой тепловой энергии & Гкал 2822,6
Количество сэкономленной тепловой энергии Щ Гкал 493,9 щ
Стоимость потреблённой тепловой энергии с тыс. руб. 1515.16 >
Стоимость сэкономленной тепловой энергии АС тыс. руб. 257,19
Процент экономии (по количеству тепловой энергии) \ - % 17,50
Процент экономии (по стоимости тепловой энергии) % 16,97
Расчётная температура теплоносителя в подающей магистрали °с 80,7
Расчётная температура теплоносителя в обратной магистрали t'2 °С 69,9
С помощью разработанного программно-информационного обеспечения удалось установить также степень несоответствия параметров теплоносителя нормативным значениям и определить эффект от использования приборов коммерческого учёта тепловой энергии. В табл. 1 представлены средние значения температуры теплоносителя в подающей t[ и обратной t'2
магистралях, приведённые к расчётной температуре наружного воздуха (для г. Ульяновска расчётная температура равна -31 °С). Как видно, поставщиком тепловой энергии существенно занижена температура теплоносителя, которая в соответствии с графиком центрального регулирования 150 - 70 должна быть равна 150 °С. Таким образом, вместо графика 150 -70 центральное регулирование отпуска теплоты осуществлялось в соответствии с графиком 81 - 70. В условиях несоблюдения установленных параметров теплоносителя существенно повышается роль приборов учёта тепловой энергии. В анализируемых условиях отсутствие приборов учёта приводило бы к неконтролируемым недопоставки тепловой энергии в среднем за год на 70%. Иначе говоря, при отсутствии приборов учёта потребителю тепловой энергии пришлось бы в анализируемых условиях платить за неё в 3 с лишним раза большую сумму. Заметим, что наличие приборов учёта не приводит к экономии потребляемой тепловой энергии, а лишь позволяет вести правильный её учёт.
Результаты выполненного исследования показали, что приведённое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций главного
учебного корпуса УлГТУ в 1.5-2 раза меньше того, которое регламентируется СНиП П-3-79, поэтому остаются существенные резервы экономии тепловой энергии. Исследованиями установлено также, что в анализируемых условиях понижение температуры в помещениях главного корпуса УлГТУ на 1 °С (в нерабочие дни или в ночное время) даёт экономию средств на отопление в размере 12,2 руб. за каждый час (в ценах на тепловую энергию 2005 г.) или 300 руб. в сутки. В этой связи актуальными являются дальнейшие исследования. направленные на программированное понижение температуры в помещениях университета в нерабочее время, выходные и праздничные дни.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ковальногов, Н. Н., Ртищева А. С., Фомин А. Н., Афонин А. Н.. Свиридов Ю. П., Мердеев И. М., Абрамов В. М. Автоматизированная система управления теплопотреблением главного корпуса УлГТУ // Вестник Ульяновского государственного технического университета. - 2004. - № 4. - С. 57-61.
2. Ковальногов, Н. Н. Автоматизированная система оптимизации теплопотребления учебного заведения / Н. Н. Ковальногов. - Ульяновск: УлГТУ, 2005. - 46 с.
3. Ковальногов, Н. Н., Ртищева А. С. Оценка эффективности использования автоматизированной системы управления теплопотреблением главного корпуса УлГТУ // Вестник Ульяновского государственного технического университета. - 2005. - № 2. - С. 55-57.
4. Ковальногов, Н. 14., Ковальногов В. К.,
• ^ •
Ртищева А. С., Афонин А. Н. Тепловая модель главного учебного корпуса УлГТУ, оборудо-ва иного си стемои о пттi м изацн и тепл опотреб -ления. Математические методы и модели в прикладных задачах науки и техники // Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике. Т. 7. -Ульяновск, 2004. - С. 102-106.
5. Ковальногов, Н. Н. Анализ эффективности автоматизированной системы управления теплопотреблением зданий высшего учебного заведения // Тезисы докладов III Международной научной школы-конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». - Алушта, 2005. - С. 105— 106.
6. Ковальногов, Н. Н., Ртищева А. С. Автоматизированная система оптимизации тепло-потребления учебного заведения // Энергоэффективность. Опыт. Проблемы. Решения. Вып. 1. - Нижний Новгород, 2005. - С. 61-67.
7. Ковальногов, Н. Н., Ртищева А. С. Автоматизированная система управления теплопотреблением здания высшего учебного заведения // Материалы III Международной научно-технической конференции «Современные на-
учно-технические проблемы транспорта »>. -Ульяновск. 2005. - С. 84-87.
Ковальногов Николай Николаевич, доктор технических наук. профессор. заведующий кафедрой «Теплоэнергетика» УлГТУ. Имеет статьи. монографии и учебные пособия, в области теплофизики и теплотехники.
Ртищева Алена Сергеевна. аспирант кафедр ы « Теплоэн ер г ел ? ика» УлГТУ. Имеет статьи в области теплотехники.
Сечкин Олег Васильевичу проректор
шш
Мердеев Ильтизяр Мустафиевич, проректор УлГТУ. Имеет статьи в области теплотехники.
Абрамов Вячеслав Михайлович, главный инженер УлГПV. Имеет статьи б области теплотехники.
Ковальногова Юлия Николаевна, студентка МЭСИ
Цынаева Екатерина Александровна, аспирант кафедры «Теплоэнергетика» УлГТУ.
Вестник УлГТУ 4/2005
/ -
