CC BY
27
К ЗАЩИТЕ ДИССЕРТАЦИЙ
УДК 681.51:664.1(04)
МОНИТОРИНГ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ В СОСТАВЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Е.А. ПОТАПЕНКО, Н.Д. ВОРОБЬЕВ, А.Н. ПОТАПЕНКО
На основе анализа результатов исследования температурных режимов системы отопления учебного корпуса предложен новый подход для учета изменения внешних воздействий с возможностью коррекции расходов в подающих трубопроводах системы отопления с верхнего уровня автоматизированной системы диспетчерского управления.
В условиях роста стоимости теплоносителей актуальной задачей является создание современных автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) инженерными системами зданий для организаций и учреждений бюджетной сферы. Одна из основных задач разработанной автоматизированной системы мониторинга (АСМ) отопления в составе АСДУ для комплекса зданий БелГТАСМ связана с контролем температур обратных трубопроводов каждого стояка и ветвей системы отопления автоматизированного индивидуального теплового пункта (ИТП). На основе анализа полученной информации, об известных расходах теплоносителя в трубопроводах ветвей системы отопления и с учетом применения однотипных отопительных приборов на стояках фасадов здания можно сделать оценку о примерном расходе теплоносителя через каждый стояк и о теплопотреблении. При наличии относительно большого количества стояков (например, 64 стояка для учебного корпуса МК БелГТАСМ) нецелесообразно использовать подход при построении распределенной сети первичных измерительных преобразователей для АСМ, основанный на применении обычных датчиков, аналого-цифровых преобразователей, контроллеров, ввиду больших затрат на преобразователи, кабельную продукцию и т.д.
Альтернативой традиционному служит подход на основе использования датчиков температуры с цифровым выходом фТ) на основе шины, позволяющей строить протяженные сети с произвольной топологией. Структура АСМ отопления учебного корпуса МК содержит технологические объекты в виде трубопроводов стояков и ветвей системы отопления автоматизированного ИТП, на обратных трубопроводах которых установлены датчики DT. Датчики DT объединяются в сеть с произвольной топологией и подключаются через преобразователь М1сгоЬА^И8-232 к контроллеру среднего уровня АСДУ, связанному через локальную технологическую сеть АСДУ с персональным компьютером диспетчерского пульта управления (верхний уровень). При этом нижний уровень АСДУ учебного корпуса МК включает системы автоматического регулирования (САР) отопления, горячего водоснабжения и узел учета энергопотребления (теплосчетчик, счетчик холодного водоснабжения и др.), входящих в состав ИТП, а также САР приточно вентиляционной установкой.
© Е.А. Потапенко, Н.Д. Воробьев, А.Н. Потапенко Проблемы энергетики, 2003, № 5-6
В разработанной АСМ за основу выбраны датчики температуры типа DS1820 с цифровым выходом, с диапазоном температур от -55°С до +125°С, с дискретностью измерения, устанавливаемой программно и с возможностью использования шинного интерфейса МкгоЬА^ Важным достоинством интерфейса MicroLAN является возможность интегрирования в АСДУ. Устройства с интерфейсом MicroLAN подключаются в виде внешних устройств к среднему уровню АСДУ.
Анализ результатов исследования температурных режимов системы отопления корпуса МК с разводкой после гребенки в виде нескольких ветвей подающих и соответственно обратных трубопроводов, охватывающих наружный и внутренний периметр учебного корпуса О - образной формы с внутренним двориком, показал следующее. Температуры обратных трубопроводов стояков и ветвей системы отопления корпуса изменяются в зависимости от температуры наружного воздуха, интенсивности солнечной радиации, направления и скорости ветра. Эти исследования указывают на необходимость введения контуров коррекции по возмущениям в АСДУ для инженерных систем зданий.
Известны технические решения, позволяющие стабилизировать температуру в помещениях зданий с учетом внешних и внутренних возмущений, связанные с установкой термостатов на отопительных приборах, пофасадное регулирование и др. [1,2]. Для 4-х этажного учебного корпуса МК с применением автоматизированного ИТП цена вопроса при установке на каждом отопительном приборе термостатов, например типа 3120 (снабженных защитой от
постороннего доступа с учетом специфики корпуса), приблизительно будет соответствовать стоимости оборудования для 3-х ИТП этого же корпуса.
Пофасадное регулирование оправдано для зданий в плане прямоугольной формы, расположенных протяженными сторонами по направлению восток-запад, с раздельной системой отопления для этих фасадов. В этом случае для северного и южного фасадов зданий применяются две локальные САР отопления, включающие циркуляционную и электронную части узлов автоматического регулирования с общей сетевой частью для каждой САР. Особенность такой системы регулирования отопления зданий заключается практически в двукратном увеличении количества приборов и оборудования для автоматизированного ИТП. При использовании этого подхода для учебного корпуса МК с разводкой в виде пяти ветвей подающих трубопроводов в системе отопления для корпуса О - образной формы цена вопроса будет соответствовать пятикратному увеличению стоимости оборудования в сравнении с одним ИТП.
Для учета изменения внешних воздействий, в отличие от существующих подходов, предложено техническое решение, заключающееся в том, что в дополнение к элементам САР системы отопления ИТП учебного корпуса необходимо устанавливать на обратных трубопроводах датчики температуры, а на определенных ветвях подающих трубопроводов регулирующие клапаны с исполнительными механизмами. В этом случае управление будет осуществляться с верхнего уровня АСДУ по каналам регулирования «расход теплоносителя в трубопроводе - температура в обратном трубопроводе ветви системы отопления». Учитывая, что общий расход теплоносителя в системе отопления определяется циркуляционным насосом, уменьшение расхода теплоносителя в одном или 2-х подающих трубопроводах приведет, соответственно, к его увеличению в других. В учебном корпусе О - образной формы с несколькими подающими трубопроводами А1, охватывающими наружный периметр корпуса, и с трубопроводами В1,
© Проблемы энергетики, 2003, № 5-6
расположенными по внутреннему периметру корпуса,
возможно учесть, например, возмущающее воздействие потока ветра, вызывающего снижение температуры в помещениях некоторой части внешнего периметра корпуса, путем изменения расхода теплоносителя в трубопроводах В1 с помощью команд управления с верхнего уровня АСДУ. Аналогично корректируются другие виды возмущающих воздействий.
Таким образом, в предложенном подходе цена вопроса в каждом конкретном случае будет определяться стоимостью применяемых датчиков DT и регулирующих клапанов с исполнительными механизмами в зависимости от их количества и фирмы производителя, причем это будет значительно меньше, чем в рассмотренных вариантах. При этом цены датчиков DS1820 более чем на порядок ниже цен импортных погружных датчиков температуры. Проведенные энергосберегающие мероприятия в БелГТАСМ с учетом применения АСДУ позволили получить экономию тепловой энергии в пределах 4 050 Гкал и снизить коммунальные расходы до 27% за 2002 г.
Summary
Analyzing the results of the research of temperature modes of the heating system for the educational building we propose a new approach that takes into account the change in external conditions with a possibility to correct the flow rate in the flow pipe of the higher level heating system of the automated system of a dispatcher control.
Литература
1. Ливчак В.И. За оптимальное сочетание автоматизации регулирования подачи и учета тепла// «АВОК».- 1998.- №4. - С. 36-38.
2. Ливчак В.И. Энергосбережение в системах централизованного
теплоснабжения на новом этапе развития// «Энергосбережение».- 2000.- №2. -С. 4-9.
© Проблемы энергетики, 2003, № 5-6
