Автоматизированная система управления теплопотреблением общежитий УлГТУ

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.