Введение к работе
Актуальность проблемы. Характерной особенностью центров электронной техники является их тесная связь с общегородской инженерной инфраструктурой, в связи с чем режим работы централизованного теплоснабжения оказывает непосредственное влияние на качество внутренней среды высокотехнологичных производств. В тоже время нестабильность функционирования централизованной системы очевидна из-за непостоянства нагрузок горячего водоснабжения, приводящего к перерасходу тепловой энергии и горячей воды. Уменьшите расхода сетевой воды, как способ повышения эффективности действующей открытой системы тешюснабжеїшя, приводит к неудовлетворительной работе систем кондиционироваїшя воздуха и отопления производств микроэлектроники и жилых здшшй. Зеленоград, как промышленный и научный центр, сосредоточивший наиболее высокотехнологичные производства, особенно требователен к стабильному теплоснабжению.
При имеющихся значительных мощностях систем
централизованного теплоснабжения в условиях жестких бюджетных ограничений любое повышение их эффективности приведет к ощутимым положительным результатам как для предприятий микроэлектроники, так и для населения. Неслучайно поэтому, что г. Зеленоград включен в состав российских энергоэффективных демонстрационных зон в рамках проекта Европейской экономической комиссии ОНН "Энергетическая эффективность - 2000", который предполагает создание экономического и правового механизма, а также технических средств, способствующих успешной реализации энергосберегающих технологий. Актуальность задачи состоит, таким образом в разработке и исследовании новых технических решений, позволяющих упорядочить гидравлический режим работы тепловых сетей и устранить перерасход тепловой и электрической энергии на цели кондиционирования воздуха и отопления.
Целью работы являются разработка и исследование всепогодных технологических схем централизованного снабжения производств электронной техники и жилых зданий, позволяющих оптимизировать
покрытие нагрузок горячего водоснабжения в экстремальных условиях, повысить качество и надежность обслуживания потребителей, а также обеспечить требуемое качество внутренней среды высокотехнологичных предприятий микроэлектроники.
Реализация поставленной цели обеспечивается решением следующих задач.
- критический анализ применяемых схем подключения установок
горячего водоснабжения предприятий микроэлектроники и жилых
зданий в единой системе теплоснабжения и практикуемого
методического подхода к покрытию его нагрузкой;
- разработка способов стабилизации гидравлических и
температурных режимов работы тепловых сетей систем
централизованного теплоснабжения производств электронной техники и
определение влияния технологических схем на их эксплуатационные
' показатели;
научно-методическое обеспечение совмещенного автоматического регулирования расхода сетевой воды на тепловых пунктах закрытой системы, разработка методических основ расчета водоподогрева, водосмешения и оптимизация температурных графиков работы тепловых сетей по параметрам стабилизации и минимизации расхода воды;
экспериментальное исследование разработанных технологических схем, определение их технико-экономической эффективности и практическая реализация в условиях производств электронной техники и жилищно-коммунального сектора.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- дальнейшее развитие научных представлений о роли погодно-
климатических факторов в стабильном теплоснабжении производств
электронной техники и жилых зданий и разработка концепции решения
проблемы нормализации гидравлических и температурных режимов
тепловых сетей производств электронной техники и жилого сектора
независимо от условий внешней среды;
научно-методическое обеспечение комбинированной
технологической схемы централизованного теплоснабжения предприятий микроэлектроники и селитебных зон, избирательно сочетающих положительные качества открытых и закрытых систем;
- методические основы расчета водоподогрева и водосмешения и оптимизация температурных графиков работы тепловых сетей по параметрам стабилизации и минимизации расхода воды;
технико-экономическое обоснование предложенных
технологических схем, обеспечивающих соответствие затрат тепловой энергии температуре наружного воздуха и технологическим требованиям производств электронной техники без использования дополнительных автоматических регуляторов.
Практическая значимость работы.
-
Предложен и апробирован на практике способ подключения систем горячего водоснабжения к обратным отопительным трубопроводам в сочетании с температурным графиком с надбавкой на догрев обратной воды, позволяющий снизить расход воды и тепловой энергии на предприятиях микроэлектроники и в жилом секторе.
-
Разработана технологическая схема присоединения нагрузок горячего водоснабжения, обеспечивающая соответствие качества тепловой энергии климатическим условиям и вошедшая в материалы совещания Руководящего Комитета Международного проекта "Энергоэффективность — 2000".
-
Внедрение предложенного способа обеспечения нагрузок горячего водоснабжения в действующих системах теплоснабжения позволило снизить удельные расходы теплоносителя (сетевой воды) в тепловых сетях в среднем на 30 % и расходы тепловой энергии на цели отопления на 6-7 % при одновременном повышении качества и надежности теплоснабжения предприятий микроэлектроники и жилого сектора.
-
Примените "завключешюй" схемы исключает работу подогревателей горячего водоснабжения на перегретой воде, что способствует значительному снижению накипеобразования, причем перевод тепловых пунктов открытой системы на предлагаемую схему практически не требует дополнительных работ и может быть реализован с помощью простых инженерных методов.
-
Экономический эффект от внедрения рассмотренного способа покрытия нагрузок горячего водоснабжения составляет 1,0 млн. руб. в год на 1 Гкал/час присоединенной тепловой нагрузки (в ценах 1997 г.), что особенно ощутимо в системах теплоснабжения с перегруженными
участками тепловых сетей при упорядочении гидравлического режима их работы без реконструкции.
6. Новый технологический способ покрытия нагрузок горячего водоснабжения позволяет существенно упростить системы автоматического регулирования расхода теплоты на отопление, а также создает условия для дополнительной экономии тепловой энергии на эти цели.
Достоверность результатов. Достоверность полученных результатов,
разработанных методик подтверждена отсутствием противоречий
исходных положений известным законам гидродинамики и
теплотехники, обусловлена проверками на адекватность по
экспериментальным данным и сравнением с данными зарубежных исследований. Экспериментальные исследования проводились с использованием современной измерительной аппаратуры. Достоверность разработанных методик подтверждается аналитическими расчетами и техническими испытаниями. Свидетельством возможности практического применения результатов работы является их успешное использование в системе теплоснабжения г. Зеленограда.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли применение при организации централизованного теплоснабжения 2-ой очереди г. Зеленограда, разработке вариантов проектов АСУЭ АО "Ангстрем" и "Микрон", а также при разработке технико-экономического обоснования перевода теплоснабжения всего города с открытой на закрытую схему.
Суммарный экономический эффект от внедрения результатов работы составил 1 млн. руб. в год на 1 Гкал/час присоединенной тепловой нагрузки в ценах 1997 года.
На зашиту выносятся:
- концепция нормализации гидравлических и температурных
режимов работы сетей централизованного теплоснабжения предприятий
микроэлектроники и селитебных зон;
- теоретические основы совмещенного автоматического
регулирования расхода сетевой воды на тепловых пунктах закрытой
системы централизованного теплоснабжения;
- методика расчета водоподогрева и водосмешения и методика
оптимизации температурных графиков работы тепловых сетей по
параметрам стабилизации гидравлическітх сопротивлений и минимизации расходов воды;
- технологическая схема подключения систем горячего водоснабжения, обеспечивающая соответствие количества тепловой энергии климатическим условиям и технологическим требованиям производств электронной техники.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинаре в Российском союзе энергоэффективности (Москва, апрель 1996 г.), расширенных техсоветах УТЭХ Правительства Москвы (февраль, июнь 1997 г.), выставке -семинаре "Москва - энергоэффективный город" (апрель, октябрь 1997 г.), международной конференции "Социальные проблемы энергосбережения" (июнь 1997 г.), семинаре "Финансовый инжиниринг" (С.-Петербург, июнь 1997 г.), международной конференции по "Совместному осуществлению проектов (инициатива США) по вопросам энергосбережения и экологии" (Прага, апрель 1996г.), академических чтениях в академии архитектуры и строительных наук (июль 1997 г.), на расширенном заседании кафедры промышленной экологии МИЭТ (октябрь 1997 г.), конференция по энергосбережению и защите окружающей среды (Коппенгаген, август 1997 г.), в Докладе ЕЭК ООН о работе по энергосбережению в Демонстрационной зоне высокой знергетігческой эффективности "Зеленоград".
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 9-й работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов работы и их практической реализации, списка литературы из 71 наименований и приложений. Общий объем составляет 166 страниц, в том числе 133 страницы текста, 26 рисунков, 8 таблиц и 6 приложений.