Моделирование и улучшение процесса прогнозирования фактических тепловых потерь в закрытой системе теплоснабжения

Автор: Лысяков А.И., Цыцарева Е.И.

Статья в выпуске: 23 т.2, 2014 года.

Бесплатный доступ

В статье рассмотрены методики определения теплопотерь в закрытых сетях теплоснабжения и проблемы их использования. Осуществлена проверка адекватности их применения. Предложена методика прогнозирования фактических теплопотерь, графическая модель процесса прогнозирования и позволяющая упростить расчеты электронная таблица, в соответствии с которыми получен прогноз теплопотерь для исследуемой системы на 2014 г.

Методики определения теплопотерь, процесс прогнозирования, теплопотеря

Короткий адрес: https://sciup.org/147248727

IDR: 147248727

Текст научной статьи Моделирование и улучшение процесса прогнозирования фактических тепловых потерь в закрытой системе теплоснабжения

Тепловые потери в системе централизованного теплоснабжения складываются из следующих составляющих: потери тепла в оборудовании котельной; потери тепловой энергии по длине теплотрасс; потери тепловой энергии, связанные с правильностью распределения тепла между объектами-потребителями; периодически возникающие во время аварийных и нештатных ситуаций утечки теплоносителя.

Величина потерь тепловой энергии является одним из важнейших показателей функционирования системы централизованного теплоснабжения, необходимость прогнозирования которых обусловлена целесообразностью выявления потенциала и величины возможного снижения теплопотерь, что в конечном итоге ведет к снижению затрат энергоснабжающей организации.

Наиболее распространенные методики определения фактических теплопотерь в системах централизованного теплоснабжения и проблемы их использования представлены в таблице 1.

Таблица 1

Проблемность методик определения фактических тепловых потерь

Методика	Возможные проблемы
1. РД 34.09.255-97 «Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях» [1]	Проведение тепловых испытаний сети, подразумевающих отключение некоторых потребителей и значительные потери теплоносителя.
2. СП 41-103-2000 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов» [2]	Сложность в расчетах и определении исходных данных.
3. Методика расчета фактических теплопотерь в трубопроводе [3]	Неопределенность периода расчета фактических теплопотерь и исходных данных.
4. Методика определения фактических тепловых потерь через теплоизоляцию в сетях централизованного теплоснабжения [4]	Необходимость либо установки счетчика на источнике, либо определения по режимной карте через КПД котла средней температуры и расхода сетевой воды, по которой котлы зачастую работают лишь с большим приближением.
5. Методика определения фактических потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию трубопроводов водяных тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения [5]

Необходимо отметить, что выбор к использованию определенной методики обуславливается адаптированностью к конкретной системе теплоснабжения, что подразумевает возможность получения и обработки необходимых данных и компетенцию персонала. Предпочтение необходимо отдавать методикам, осуществляющим качественное прогнозирование в совокупности с низкими финансовыми и временными затратами.

Проверка адекватности применения представленных методик осуществлялась посредством нахождения прогнозного значения теплопотерь на 2012 г. в системе централизованного теплоснабжения от котельной кв. 10-11 по ул. О. Кошевого (ОАО «СаранскТеплоТранс») и сравнения с фактическим значением. Результатом явилось определение нецелесообразности их использования, обусловленной, во-первых, высокими процентами несовпадения прогноза с фактом (приемлемым значением является прогноз с точностью до 5%), а, во-вторых, с трудностью сбора необходимых данных.

Прогнозирование фактических тепловых потерь может осуществляться в соответствии с методикой, основанной на определении среднеарифметического прогнозных значений, найденных как средние потери за определенный период времени с использованием метода пропорций и факторов, высоко коррелирующих с теплопотерями.

Предлагаемая методика включает в себя следующие этапы:

- определение значений тепловых потерь для исследуемой системы теплоснабжения за выбранный период времени;
- определение факторов, оказывающих наибольшее влияние на значение тепловых потерь;
- определение прогнозных значений тепловых потерь с учетом всех выбранных факторов и периодов на основе метода пропорций;
- определение среднего арифметического прогнозных теплопотерь в рамках факторов и совокупного среднего арифметического.

Результатом моделирования процесса прогнозирования фактических теплопотерь явилась точная, достаточная, лаконичная, удобная для восприятия и анализа модель процесса. Для моделирования процесса использовалось графическое описание на основе методологии IDEF0. Результат представлен на рисунках 1 и 2.

Рис. 1 «Родительская диаграмма» процесса прогнозирования фактических потерь тепловой энергии

IDEF0 – методология функционального моделирования и графическая нотация, предназначенная для формализации и описания процессов. Отличительной особенностью

IDEF0 является ее акцент на соподчиненность объектов и логические отношения между работами. Метод адаптирован к задачам автоматизации процесса.

Рис. 2 Процесс прогнозирования фактических тепловых потерь.

Апробирование методики прогнозирования фактических тепловых потерь осуществлялось посредством расчета прогнозного значения для системы централизованного теплоснабжения от котельной кв. 10-11 по ул. О. Кошевого на 2012 и 2013 гг. и сопоставление с фактом. Модуль процента отклонения прогноза от факта теплопотерь на 2012 и 2013 гг. составил менее 2% [6, с. 81].

Прогноз теплопотерь для системы централизованного теплоснабжения от котельной кв. 10-11 по ул. О. Кошевого на 2014 г. в зависимости от возможной средней температуры отопительного периода представлен в таблице 2. Диапазон температуры выбран от –1 до –6,9 оС. Выбор именно данного диапазона объясняется нахождением самого высокого значения средней температуры отопительного периода за исследуемые годы и увеличением его на 1 оС и самого низкого и аналогичным его снижением.

Таблица 2

Прогноз тепловых потерь в зависимости от средней температуры отопительного периода на 2014 г.

Температура воздуха	Прогноз на 2014 г.	Температура воздуха	Прогноз на 2014 г.
-1	13909,38292	-4	17598,14249
-1,1	14032,34158	-4,1	17721,10114
-1,2	14155,30023	-4,2	17844,05979
-1,3	14278,25888	-4,3	17967,01844
-1,4	14401,21753	-4,4	18089,9771
-1,5	14524,17618	-4,5	18212,93575
-1,6	14647,13484	-4,6	18335,8944
-1,7	14770,09349	-4,7	18458,85305
-1,8	14893,05214	-4,8	18581,8117
-1,9	15016,01079	-4,9	18704,77036
-2	15138,96944	-5	18827,72901
-2,1	15261,9281	-5,1	18950,68766
-2,2	15384,88675	-5,2	19073,64631
-2,3	15507,8454	-5,3	19196,60496
-2,4	15630,80405	-5,4	19319,56362
-2,5	15753,76271	-5,5	19442,52227
-2,6	15876,72136	-5,6	19565,48092
-2,7	15999,68001	-5,7	19688,43957
-2,8	16122,63866	-5,8	19811,39822
-2,9	16245,59731	-5,9	19934,35688
-3	16368,55597	-6	20057,31553
-3,1	16491,51462	-6,1	20180,27418
-3,2	16614,47327	-6,2	20303,23283
-3,4	16860,39057	-6,4	20549,15014
-3,5	16983,34923	-6,5	20672,10879
-3,6	17106,30788	-6,6	20795,06744
-3,7	17229,26653	-6,7	20918,02609
-3,8	17352,22518	-6,8	21040,98475
-3,9	17475,18383	-6,9	21163,9434

В целях улучшения процесса прогнозирования посредством упрощения расчетов по составлению прогноза была разработана электронная таблица в программе Microsoft Excel. Пример расчета прогнозного значения теплопотерь для системы теплоснабжения от котельной кв. 10-11 по ул. О. Кошевого на 2014 г. с использованием данной таблицы представлен на рисунке 3.

А В C D E F G H

1		Исходные данные				Расчеты
2	Показатель	2011	2012	2013	2014	2011	2012	2013	Прогноз 2014
3	Потери тепловой энергии, Гкал	18298,8	18624	15430,2
⁴	Отпуск тепловой энергии, Гкал	55428	52245	49194	47097	15548,433 71	16788,87028	14772,45456	15703,25285
5	Диаметр трубопровода, м	0,122	0,122	0,122	0,122	18298,8	18624	15430,2	17451
	Средняя температура отопительного периода, °C	-4,7	-5,3	-2,1	-3,7	14405,4383	13001,66038	27186,54286	18197,88051
7	Протяженность тепловой сети, м	14247,2	14233,2	14247,2	14335,2	18411,82532	18757,45598	15525,50698	17564,93276
a	Среднее значение без учета температуры					17419,68634	18056,77876	15242,72051	16906,3052
					Итоговое значение теплопотерь				17229,2665 3

Рис. 3 Пример расчета фактических тепловых потерь с использованием электронной таблицы в программе Microsoft Excel.

Таким образом, существующие в настоящее время методики определения фактических тепловых потерь в закрытых системах теплоснабжения не позволяют осуществлять качественное прогнозирование. Предлагаемая методика позволит увеличить точность прогноза, а графическая модель процесса прогнозирования обеспечит регламентацию деятельности персонала в данной сфере.

Список литературы Моделирование и улучшение процесса прогнозирования фактических тепловых потерь в закрытой системе теплоснабжения

РД 34.09.255-97. Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/Npb_files/npb_shablon.php?id=136. - Загл. с экрана.
Свод правил по проектированию и строительству СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов» (одобрен постановлением Госстроя РФ от 16 августа 2000 г. N 81). - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.stscom.ru/gost/06.pdf. - Загл. с экрана.
Методика расчета фактических теплопотерь в трубопроводе. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=396. - Загл. с экрана.
МДК 4-05.2004. Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://stroyoffis.ru/mdk_metodicesk/mdk_4_05_2004/mdk_4_05_2004.php. - Загл. с экрана.
Методика определения фактических потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию трубопроводов водяных тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/45/45855/index.php. - Загл. с экрана.
Цыцарева Е. И., Мельникова М. Б., Чарышкин В. В. Прогнозирование фактических тепловых потерь в закрытой системе теплоснабжения // Тенденции развития технических наук: сб. ст. Междунар. научно-практич. конф. - Уфа: Аэтерна, 2014. - С. 79-82. EDN: SIDMGR

Еще

Статья научная