CC BY
20
УДК 697.31
H. H. КОВАЛЬНОГОВ, E. A. ЦЫНАЕВА
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЕМ ОБЩЕЖИТИЙ УлГТУ
Рассмотрены технические решения по автоматизированному управлению теплопотреблением общежитий высшего учебного заведения и представлены результаты работы этой системы в первые месяцы её эксплуатации в Ульяновском государственном техническом университете (УлГТУ).
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (приказы Минобразования РФ № 474 от 11.02.2003; № 801 от 20.02.2004, письмо Заместителя руководителя Федерального агентства по образованию M 16-55-76 ин/02-13 от 18.03.2005).
Ключевые слова: автоматизированное управление теплопотреблением, оптимизация теплопотребления, тепловой поток, экономия тепловой энергии.
В соответствии с решениями президиума научно-технического совета по программе «Энергосбережение Минобразования России» от 23.12.2002 г. и от 31.10.2003 г. в Ульяновском государственном техническом университете (УлГТУ) силами кафедры «Теплоэнергетика» и административно-хозяйственной части развернуты работы по оснащению учебных корпусов и общежитий автоматизированными системами управления теплопотреблением и эффективной их эксплуатации. В рамках этой работы в декабре 2004 г. введена в действие автоматизированная система управления теплопотреблением главного учебного корпуса УлГТУ [1]. На втором этапе Система, спроектированная в ЗАО
работ проведено оснащение общежитий №1, 2 и 3 УлГТУ приборами учёта тепловой энергии, а в общежитии №3 осуществлён монтаж и ввод в эксплуатацию автоматизированной системы управления теплопотреблением. Одновременно разрабатывался инструментарий для эффективного использования такого рода систем и оптимизации теплопотребления, включающий комплекс программно-информационных продуктов,
технических средств мониторинга и организационно-методических решений [2-7].
Принципиальная схема системы управления теплопотреблением (СУТ) общежития приведена на рис. 1.
«Промсервис» (г. Ульяновск), обеспечивает
Рис. 1. Система управления теплопотреблением общежития: 1 - теплосчётчик; 2 - устройство для вывода данных на печать; 3 - термоконтроллер «Прамер-710»; 4, 5 - датчики температуры теплоносителя на входе и выходе из в системы отопления соответственно; 6 - циркуляционный насос UPS 50-60: 7 - обратный клапан: 8 - оегулиоуюший клапан
H. H Ковальногов, Е. А. Цынаева, 2006
реализацию управления тепловым режимом здания по текущим значениям температуры наружного воздуха и заданной температуры воздуха в помещениях; реализацию ночного режима отопления, позволяющего снизить теплопотребление здания в заданный промежуток времени; реализацию режима выходного дня, позволяющего снизить температурный режим в течение выходных дней; реализацию режима повышенного теплопотребления, позволяющего увеличить теплопотребление здания в заданные промежутки времени и компенсировать снижение температуры при работе в ночном режиме. Управление осуществляется индивидуально для двух групп помещений (имеется 2 независимых контура управления): это помещения левого и правого крыльев здания. Наличие индивидуальных контуров управления для каждой из групп помещений позволяет эффективно использовать тепловую энергию при изменении направления ветра, интенсивности солнечного излучения и т.п.
В состав каждого контура управления входит термоконтроллер «Прамер-710», регулирующий клапан УВ2 Ду 32, привод к регулирующему клапану AMV-20, термопреобразователи ТПТ-1-3, циркуляционный насос UPS 50-60 (сер. 200). Контроллер предназначен для обработки сигналов датчиков (термопреобразователей) и автоматического управления приводом регулирующего клапана и подачей теплоносителя в отопительные приборы. В результате работы системы в помещениях общежития поддерживается заданная температура. Контроллер обеспечивает также защиту от сбоев аппаратных средств и программного обеспечения, автоматическую
диагностику неисправностей и нештатных ситуаций, вывод на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) текущей информации (даты, дня недели и времени, температуры воздуха в контрольном помещении, температуры наружного воздуха, температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, кодов неисправностей и нештатных ситуаций).
Вся текущая информация заносится в электронный архив. Интервал времени между сохраняемыми записями архива может быть задан с клавиатуры контроллера. При отключении питания архив, коды накопленных ошибок и нештатных ситуаций сохраняются не менее трёх лет, внутренние часы сохраняют ход не менее двух суток.
Контроллер контура управления № 1 размещён в помещении бойлерной, а контроллер контура управления № 2 — в помещении вахты на 1-м этаже здания. Датчики температуры наружного воздуха 77„, Т2И каждого из контуров управления закреплены на северном фасаде здания на высоте 4 м. Датчик температуры внутреннего воздуха контура управления № 1 (Т1 в„) устанавливается в комнате электрика, а датчик температуры контура управления № 2 (Т2ВН) - в коридоре возле помещения вахты на 1-м этаже здания.
С использованием разработанной ранее методики (см. работы [2,3]) выполнен анализ тепло-потребления общежития за три первых месяца эксплуатации автоматизированной системы (ноябрь, декабрь 2005 г. и январь 2006 г.).
Некоторые результаты анализа, полученные за декабрь 2005 г., показаны на рис. 2-4. На рис. 2 показано изменение в течение декабря 2005 г. теплового потока, получаемого общежитием №3.
0,6
и
Гч g
О С
£2
О «
О
<D
Н
Рис. 2,
0,1
0 5 10 15 20 25 30
Дата
Тепловой поток, получаемый из системы теплоснабжения
и
о
се
а
QJ
С
S
V
Н
80
60
40
Пата
0
10
15
20
25
30
Рис. 3. Сравнение средней температуры теплоносителя в подающей магистрали с графиком центрального качественного регулирования 105-70: 1 - фактическая температура; 2 - расчётная температура, соответствующая графику 105-70
80
70
а
и
£ Он
а> X
Г)
О СО О
О
н
S о
X
о
О
60
50
40
30
20
10
0
декабрь
ноябрь
январь
Рис. 4. Экономия тепловой энергии за ноябрь, декабрь 2005 г. и январь 2006 г.
На рис. 3 показано изменение в течение декабря 2005 г. температуры теплоносителя в подающей магистрали.
Как видно из рис. 3, имеет место отклонение температуры (в сторону занижения) в подающей магистрали от согласованного графика регулирования 105-70.
На рис. 4 показан график ежемесячной экономии тепловой энергии в ноябре-декабре 2005 г. и январе 2006 г. из-за использования автоматизированной системы управления теплопо-треблением.
Результирующие характеристики потребления и экономии тепловой энергии для общежития №3 УлГТУ за три первых месяца эксплуатации системы приведены в табл. 1.
Исследование показало, что фактически вместо температурного графика 105-70, зафиксированного в договоре на поставку тепловой энергии, центральное регулирование осуществлялось по температурному графику 81-64. При этом неконтролируемое уменьшение поставщиком параметров теплоносителя в подающей магистрали привело к существенным недопоставкам тепловой энергии потребителю. Наличие приборов учёта позволило правильно оплачивать потреблённую тепловую энергию. Однако наличие приборов учёта не приводит к экономии потребляемой тепловой энергии, а лишь позволяет вести правильный её учёт. Автоматизированная система управления теплопо-треблением обеспечивает реальную экономию потребляемой тепловой энергии в размере 25,6 % в среднем за квартал.
Таблица 1
Потребление и экономия тепловой энергии за период ноябрь-декабрь 2005 г. и январь 2006 г.
Пяг\я\летт\ Д. V А ь> Обозначение Единица измерения Значение
Количество потреблённой тепловой энергии (за квартал) Ос Гкал 712,2
Количество сэкономленной тепловой энергии (за квартал) А а Гкал 188,7
Стоимость потреблённой тепловой энергии (за квартал) с тыс. руб. 426,6
Стоимость сэкономленной тепловой энергии АС тыс. руб. 109,3
Процент экономии (средний за квартал) — % 25,6
Расчётная температура теплоносителя в подающей магистрали (средняя за квартал) <1 °С 81
Расчётная температура теплоносителя в обратной магистрали <2 Ф °С 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Автоматизированная система управления теплопотреблением главного корпуса УлГТУ / Н. Н. Ковальногов, А. С. Ртищева, А. Н. Фомин,
A. Н. Афонин, Ю. П. Свиридов, И. М. Мердеев,
B. М. Абрамов // 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. Оценка эффективности использования автоматизированной системы управления теплопотреблением главного корпуса УлГТУ / Н. Н. Ковальногов, А. С. Ртищева // Вестник Ульяновского государственного технического университета. - 2005. - № 2. - С. 55-57.
4. Тепловая модель главного учебного корпуса УлГТУ, оборудованного системой оптимизации теплопотребления / Н. Н. Ковальногов, В. Н. Ковальногов, А. С. Ртищева, А. Н. Афонин // Математические методы и модели в прикладных задачах науки и техники «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформа-тика 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 / Н. Н. Ковальногов // Тезисы докладов III Международной научной школы-конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». - Алушта, 2005. -С. 105-106.
6. Ковальногов, Н. Н. Автоматизированная система оптимизации теплопотребления учебного заведения / Н. Н. Ковальногов, А. С. Ртищева // Энергоэффективность. Опыт. Проблемы. Решения. Вып. 1. - Нижний Новгород, 2005. -С. 61-67.
7. Ковальногов, Н. Н. Автоматизированная система управления теплопотреблением здания высшего учебного заведения / Н. Н. Ковальногов, А. С. Ртищева // Материалы III Международной научно-технической конференции «Современные научно-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.
Цынаева Екатерина Александровна, аспирант кафедры «Теплоэнергетика» УлГТУ.
