Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии
Сформулирована задача выбора оптимальной установленной мощности базового и пикового теплового источника. Предложен метод решения сформулированной задачи оптимизации. Выполнен расчет оптимального соотношения установленной мощности теплового насоса и традиционного газового водогрейного котла, а также...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60546 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии / Е.Е. Никитин // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 3. — С. 64-72. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859469116087205888 |
|---|---|
| author | Никитин, Е.Е. |
| author_facet | Никитин, Е.Е. |
| citation_txt | Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии / Е.Е. Никитин // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 3. — С. 64-72. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Сформулирована задача выбора оптимальной установленной мощности базового и пикового теплового источника. Предложен метод решения сформулированной задачи оптимизации. Выполнен расчет оптимального соотношения установленной мощности теплового насоса и традиционного газового водогрейного котла, а также выполнено численное моделирование влияния различных факторов на выбор оптимальной установленной мощности этих тепловых источников.
Сформульована задача вибору оптимальної встановленої потужності базового та пікового теплового джерела. Запропоновано метод вирішення сформульованої задачі оптимізації. Виконано розрахунок оптимального співвідношення встановленої потужності теплового насосу та традиційного газового водогрійного котла, а також виконано числене моделювання впливу різних факторів на вибір оптимальної встановленої потужності цих теплових джерел.
The task of selection of the optimal installed capacity for basic and peak heat source is defined. Problem-solving procedure for the defined optimization problem is proposed. The calculation of optimal relation between installed capacity of heat pump and traditional gas hot water boiler was carried out. Also, numeral modeling of various factors impact on the selection of optimal installed capacity of these heat sources was carried out.
|
| first_indexed | 2025-11-24T07:53:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №364
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
УДК 621.371: 330.138
Никитин Е.Е.
Институт газа НАН Украины
ОПТИМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УСТАНОВЛЕННОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ
ОТОПЛЕНИЯ С БАЗОВЫМ И ПИКОВЫМ ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
Сформульована задача ви-
бору оптимальної встановленої
потужності базового та пікового
теплового джерела. Запропонова-
но метод вирішення сформульо-
ваної задачі оптимізації. Вико-
нано розрахунок оптимального
співвідношення встановленої по-
тужності теплового насосу та
традиційного газового водогрій-
ного котла, а також виконано чис-
лене моделювання впливу різних
факторів на вибір оптимальної
встановленої потужності цих те-
плових джерел.
Сформулирована задача выбора
оптимальной установленной мощ-
ности базового и пикового тепло-
вого источника. Предложен метод
решения сформулированной зада-
чи оптимизации. Выполнен расчет
оптимального соотношения уста-
новленной мощности теплового на-
соса и традиционного газового водо-
грейного котла, а также выполнено
численное моделирование влияния
различных факторов на выбор опти-
мальной установленной мощности
этих тепловых источников.
The task of selection of the optimal
installed capacity for basic and peak
heat source is defined. Problem-solving
procedure for the defined optimization
problem is proposed. The calculation
of optimal relation between installed
capacity of heat pump and traditional
gas hot water boiler was carried out.
Also, numeral modeling of various
factors impact on the selection of
optimal installed capacity of these heat
sources was carried out.
а – коэффициент дополнительных затрат;
m – количество суток в отопительный период;
mi – количество суток с температурой из i-го
интервала;
Q – установленная мощность теплового источ-
ника, кВт;
T – период, за который рассчитываются сум-
марные затраты, лет;
t – центр температурного интервала, °С;
Δt – величина температурного интервала, °С;
z – количество температурных интервалов;
η – коэффициент преобразования энергии;
Е – годовое количество тепловой энергии, вы-
работанной тепловым источником, кВт·ч;
З – суммарные затраты, грн.;
К – капитальные затраты, грн.,
к – удельные капитальные затраты, грн./кВт;
КПД – коэффициент полезного действия;
СОР – коэффициент преобразования;
СЦТ – система централизованного теплоснаб-
жения;
ТИ – тепловой источник;
ТЭР – топливно-энергетические ресурсы;
ц – цена энергоносителя, грн./кВт·ч;
Э – годовые эксплуатационные затраты, грн.
Индексы нижние:
б – базовый;
п – пиковый;
i – номер температурного интервала;
ср – средняя;
р.о – расчетная за отопительный период;
вн – внутренняя;
max – максимальный.
Одной из главных составляющих стратегии
теплоснабжения Украины является техническая
и технологическая модернизация оборудования
[1]. При этом важная роль должна отводиться
решению задач технико-экономической опти-
мизации. Оптимизация любой энергетической
системы означает вариацию структуры и пара-
метров с целью минимизации капитальных и
эксплуатационных затрат при соответствую-
щих технических, экологических и ресурсных
ограничениях [ 2].
Выбор установленной мощности базовых
и пиковых тепловых источников (ТИ) является
одной из типичных задач оптимизации систем
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №3 65
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
теплоснабжения. В работах [3, 4] эта задача
решается применительно к тепловым электри-
ческим станциям на органическом и ядерном
топливе и крупным водогрейным котлам, рабо-
тающим в составе больших систем централизо-
ванного теплоснабжения (СЦТ).
В настоящее время в Украине наблюдается
тенденция децентрализации систем теплоснаб-
жения, однако СЦТ остаются основой комму-
нальной теплоэнергетики страны и проблема
их оптимальной модернизации является чрез-
вычайно актуальной. В этих условиях задача
оптимизации выбора установленной мощнос-
ти базового и пикового оборудования приоб-
ретает особую актуальность применительно к
новым видам ТИ (тепловым насосам, газовым
конденсационным котлам, электрокотлам, кот-
лам на биотопливе и местных видах топлива,
солнечным коллекторам) и современным ценам
на природный газ, электроэнергию и местные
виды топлива.
Каждый из видов ТИ характеризуется опре-
деленной энергетической эффективностью, це-
ной используемого топливно-энергетического
ресурса и удельными капитальными затратами
(табл. 1).
Табл. 1. Характеристики тепловых источников
Применение ТИ с более низкими эксплуа-
тационными затратами сопряжено, как прави-
ло, с более высокими капитальными затратами.
Это оборудование целесообразно использовать
в базовом режиме. Примерами такого оборудо-
вания являются тепловые насосы, конденсаци-
онные котлы или автоматизированные котлы на
биотопливе. Применение ТИ с более высокими
эксплуатационными затратами сопряжено, как
правило, с меньшими капитальными затрата-
ми. Это оборудование целесообразно исполь-
зовать в пиковом режиме. Примерами такого
оборудования являются традиционные газовые
котлы или электрокотлы.
Стоимость оборудования увеличивается
пропорционально его мощности, что диктует
целесообразность выбора установленной мощ-
ности дорогостоящего высокоэкономичного
оборудования таким образом, чтобы оно рабо-
тало в базовом режиме. При этом пиковые на-
ТИ
Коэффициент
преобразова-
ния
первичного
энергоносите-
ля (η), %
Удельные
капитальные
затраты (к),
грн./кВт
Цена первичного
энергоносителя,
грн./кВт·ч
Целесообразный
режим
использования
Газовый котел КПД = 90 500 Природный газ
0,30
Базовый,
пиковый
Газовый
конденсационный
котел
КПД = 106 1000 Природный газ
0,30 Базовый
Электрический котел КПД = 95 200 Электроэнергия
0,70 Пиковый
Тепловой насос СОР = 2,5...4 2500 Электроэнергия
0,70 Базовый
Автоматизированный
котел на торфе КПД = 88 1600 0,10 Базовый
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №366
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
грузки могут покрываться более дешевым, но
менее экономичным оборудованием.
Критерием технико-экономической эффек-
тивности выбора установленной мощности ба-
зового и пикового ТИ является минимизация
суммарных (капитальных и эксплуатационных)
затрат за определенный период эксплуатации
[3, 5]:
, (1)З К ТЭ min= + →
где К – капитальные затраты, грн.,
Э – годовые эксплуатационные затраты,
грн.,
T – период, за который рассчитываются
суммарные затраты. Для энергетического
оборудования целесообразно принять
T = 10 лет.
Для системы, включающей в себя пиковый
и базовый ТИ, формула (1) может быть пред-
ставлена в виде:
(2)
где кб , кп – удельные капитальные затраты на
базовый и пиковый ТИ, грн./кВт;
Qб , Qп – установленная мощность базового
и пикового ТИ, кВт;
Еб , Еп – годовое количество тепловой энер-
гии, выработанной базовым и пиковым ТИ,
кВт·ч;
цб , цп – цена первичного энергоносителя,
используемого в базовом и пиковом ТИ,
грн./кВт·ч;
ηб , ηп – коэффициент преобразования пер-
вичного энергоносителя, использованного для
выработки теплоты в базовом и пиковом ТИ.
Например, если базовым ТИ является тепловой
насос, то первичным энергоносителем является
электроэнергия, а коэффициент преобразова-
ния – это коэффициент трансформации тепло-
вого насоса. При этом пиковым ТИ может яв-
ляться газовый котел, для которого первичным
энергоносителем является природный газ, а ко-
эффициент преобразования первичного энерго-
носителя – это КПД котла;
аб, ап – коэффициент дополнительных за-
трат в пиковом и базовом ТИ, который показы-
вает отношение общих эксплуатационных за-
трат к энергетической составляющей затрат на
производство тепловой энергии.
Далее будем рассматривать решение задачи
выбора оптимальной установленной мощности
базового и пикового ТИ применительно к ото-
пительной нагрузке, которая наиболее полно
может быть охарактеризована гистограммой
б б п п б б б б п п п пЗ к к Т(Е ц / Е ц / ) min ,Q Q а а= + + η + η →
распределения среднесуточных температур на-
ружного воздуха в течение отопительного пе-
риода (рис. 1).
Эта гистограмма показывает количество су-
ток mi со среднесуточной температурой ti, попа-
дающей в интервал [ti-0,5Δt; ti+0,5Δt). При этом
продолжительность отопительного периода
m = Σ mi. Представленная выше гистограмма
построена для девяти температурных интерва-
лов (i = 1, 2, …, 9), при этом величина интервала
составляет Δt = 4 °С, а величины ti принимают
значения, представленные на горизонтальной
оси гистограммы (рис. 1). Продолжительность
отопительного периода составляет m = 181 су-
ток, а средняя температура за отопительный
период tср = -1 °С, что характерно для города
Киева.
В общем случае значения центров темпера-
турных интервалов (ti), количество интервалов
(z) и величина интервала (Δt) связаны между
собой зависимостями:
, (3)
. (4)
Значение центра крайнего левого темпера-
турного интервала должно приниматься рав-
ным или меньше расчетной температуры на-
ружного воздуха для проектирования систем
отопления t1 ≤ tр.о [6]. Значение центра крайне-
го правого температурного интервала должно
1( ) / 1zz t t t= − ∆ +
1it t i t= + ∆
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №3 67
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Рис. 1. Гистограмма распределения температур наружного воздуха
за отопительный период.
Рис. 2. Зависимость мощности базового и пикового ТИ
от температуры наружного воздуха.
быть больше или равно максимальной темпе-
ратуре наружного воздуха за отопительный пе-
риод tz ≥ tmax.
Введем в рассмотрение понятие пиковой
температуры (tп) – это такая температура наруж-
ного воздуха, выше которой тепловая нагрузка
потребителя обеспечивается только базовым
ТИ, а ниже которой – базовым и пиковым ТИ.
Это понятие наглядно может быть проил-
люстрировано графиком, который характери-
зует зависимость мощности базового и пико-
вого ТИ от температуры наружного воздуха
(рис. 2). Пиковая температура характеризуется
точкой перелома графика зависимости мощно-
сти базового источника от температуры наруж-
ного воздуха.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №368
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Кроме этого понятия введем в рассмотре-
ние следующие величины (см. рис. 2).
Суммарная максимальная мощность ба-
зового и пикового ТИ (Qmax) – это мощность,
которая позволяет обеспечить отопительную
нагрузку потребителя при минимальной рас-
четной температуре наружного воздуха (tmin) и
заданной температуре воздуха внутри помеще-
ния (tвн). Эта величина равна суммарной уста-
новленной мощности базового (Qб) и пикового
(Qп) ТИ без учета резервной мощности (вопрос
о величине и типе резервной мощности должен
рассматриваться отдельно).
. (5)
Суммарная мощность базового и пикового
ТИ при температуре ti:
. (6)
Из графика, представленного на рис. 2, вид-
но, что распределение установленной мощно-
сти между базовым и пиковым ТИ зависит от
выбора пиковой температуры tп:
, (7)
. (8)
Мощность базового ТИ при температуре ti
определяется по формуле:
. (9)
Мощность пикового ТИ при температуре ti
определяется по формуле:
. (10)
Располагая выражениями (9), (10) для опре-
деления тепловых нагрузок базового и пиково-
го ТИ в зависимости от температуры наружного
воздуха, а также гистограммой распределения
температур наружного воздуха за отопитель-
ный сезон (рис. 1), можно определить годовое
количество использованных ТЭР:
, (11)
, (12)
где:
Еб – годовое количество ТЭР, использован-
ное базовым ТИ (кВт·ч),
Еп – годовое количество ТЭР, использован-
ное пиковым ТИ (кВт·ч).
Анализируя выражения (3) – (10) можно
отметить, что величина суммарных затрат (З)
будет зависеть от выбора пиковой температу-
ры tп, таким образом, рассматриваемая задача
оптимизации заключается в том, чтобы вы-
брать такую пиковую температуру, при которой
суммарные затраты будут минимальными.
Пиковая температура может принимать зна-
чения, равные значениям центров температур-
ных интервалов (рис. 1).
, i=1, 2, …, z.
Тогда математическая формулировка рас-
сматриваемой задачи оптимизации может быть
представлена в виде:
, .
Учитывая, что множество {ti} состоит из
ограниченного количества элементов (практи-
чески не более сорока), рассматриваемая зада-
ча может быть решена методом полного пере-
бора всех вариантов.
Разработанная математическая модель
реализована с помощью электронных таблиц
MS Excel.
Для иллюстрации практического примене-
ния разработанного методического подхода и
математической модели выполним расчетное
исследование влияния различных факторов
на оптимальное соотношение установленной
мощности базового и пикового ТИ в комбина-
ции «тепловой насос (базовый ТИ) + газовый
котел (пиковый ТИ)» для системы отопления
с температурными условиями, которые харак-
теризуются гистограммой, представленной на
рис. 1. Технико-экономические характеристики
оборудования представлены в табл. 1. Другие
необходимые исходные данные представлены в
max б пQ Q Q= +
max вн вн min( ) /( )i iQ Q t t t t= − −
б max вн п вн min( ) /( )Q Q t t t t= − −
п max б max п min вн min( ) /( )Q Q Q Q t t t t= − = − −
б бE 24 i iQ m= ∑
п бE 24 i iQ m= ∑
{ }п it t=
пЗ( ) maxt →
max вн вн min п
б
б п
( ) /( ), если
, если
i i
i
i
Q t t t t t t
Q
Q t t
− − ≥
= <
п
б max п вн minп
п
0, если
( ) /( ),
если
i
i i ii
i
t t
Q Q Q t t t tQ
t t
≥
− = − −=
<
{ }п it t∈
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №3 69
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Табл. 2. Исходные данные
Табл. 3. Дополнительные данные для расчета
Наименование параметра Обозначение Размерность Величина
Внутренняя температура tвн
°С 20
Максимальная суммарная мощность, Qmax
кВт 1000,00
Период проекта, лет T лет 10,00
Коэффициент дополнительных
затрат базового ТИ (тепловой насос) аб
– 1,50
Коэффициент дополнительных
затрат пикового ТИ (газовый котел) ап
– 1,50
Пиковая
температура tп, °С -19 -15 -11 -7 -3 1 5 9 13
Установленная
мощность
базового
источника Qб, кВт
1000,0 897,4 794,9 692,3 589,7 487,2 384,6 282,1 179,5
Установленная
мощность
пикового
источника Qп, кВт
0,00 102,56 205,13 307,69 410,26 512,82 615,38 717,95 820,51
Суммарная уста-
новленная мощ-
ность, Qmax, кВт
1000,0 1000,0 1000,0 1000,0 1000,0 1000,0 1000,0 1000,0 1000,0
Коэффициент
преобразования
базового
источника, ηб
2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 3,40 3,60
Коэффициент
преобразования
пикового
источника, ηп
0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88
табл. 2 и 3.
Результаты расчета представлены в виде
графика (рис. 3), на котором отображено изме-
нение суммарных затрат в зависимости от вы-
бора пиковой температуры. Из графика видно,
что минимальные суммарные затраты соответ-
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №370
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Рис. 3. К выбору оптимального распределения базовой и пиковой
установленной мощности теплового насоса (базовый ТИ)
и газового котла (пиковый ТИ).
ствуют пиковой температуре 1 °С, что соот-
ветствует (см. табл. 3) установленной мощно-
сти базового ТИ Qб= 487 кВт и установленной
мощности пикового ТИ Qп = 513 кВт, то есть
соотношение Qб /Qmax = 0,49. Таким образом
показано, что для принятых исходных данных
оптимальная установленная мощность тепло-
вого насоса составляет 49 % от общей установ-
ленной мощности. При этом тепловой насос
должен полностью обеспечивать отопительную
нагрузку объекта до температуры наружного
воздуха 1 °С. При более низких температурах
наружного воздуха отопительную нагрузку
целесообразно обеспечивать совместно тепло-
вым насосом и газовым котлом. Установленная
мощность газового котла должна составлять
51 % от общей установленной мощности.
Ниже проанализировано влияние различ-
ных факторов на оптимальное соотношение
установленной мощности теплового насоса и
газового котла:
• Цены электроэнергии;
• Величины удельных капитальных затрат
на тепловой насос;
• Цены природного газа;
• Периода, за который оцениваются сум-
марные затраты;
• Климатических условий.
При увеличении цены природного газа
и фиксированной цене электроэнергии (см.
табл. 1) пиковая температура снижается, а соот-
ношение Qб/Qmax увеличивается (табл. 4). Так
увеличение цены природного газа с 0,30 до
0,40 грн./кВт·ч приведет к снижению пиковой
температуры от 1 до -7 °С и повышению опти-
мальной установленной мощности теплового
насоса с 49 до 69 %.
При снижении цены электроэнергии
и фиксированной цене природного газа
(см. табл. 1) пиковая температура понижает-
ся, а соотношение Qб/Qmax увеличивается
(табл. 5). Так, снижение цены электроэнер-
гии с 70 до 40 грн./кВт·ч приведет к сниже-
нию пиковой температуры от 1 до -7 °С и
повышению оптимальной установленной
мощности теплового насоса с 49 до 69 %.
При увеличении удельных капиталовложе-
ний на тепловой насос пиковая температура
увеличивается, а соотношение Qб/Qmax сни-
жается (табл. 6). Так увеличение удельных ка-
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №3 71
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Цена природного газа, грн./кВт·ч 0,25 0,30 0,35 0,40
Цена природного газа, грн./1000 м3 2170 2600 3040 3470
tп, °С 9 1 -3 -7
(Qб /Qmax)·100% 28 49 59 69
Табл. 4. Влияние цены природного газа
Табл. 5. Влияние цены электроэнергии
Цена электроэнергии, грн./кВт·ч 0,40 0,50 0,60 0,70
tп, °С -7 -7 -3 1
(Qб /Qmax)·100% 69 69 59 49
Табл. 6. Влияние удельных капиталовложений на тепловой насос
Удельные капитальные затраты на
тепловой насос, грн./кВт 2000,00 2500,00 4000,00 5000,00 6000,00 7000,00
tп, °С -3 1 1 5 9 13
(Qб /Qmax)·100% 59 49 49 39 28 18
Табл. 7. Влияние периода проекта
Период проекта 7 11 12 15
tп, °С 1 1 -3 -3
(Qб /Qmax)·100% 49 49 59 59
питаловложений на тепловой насос с 2500 до
5000 грн./кВт приведет к увеличению пиковой
температуры от 1 до 5 °С и снижению опти-
мальной установленной мощности теплового
насоса с 49 до 39 %.
При увеличении периода, за который рас-
считываются суммарные затраты, пиковая тем-
пература снижается, а соотношение Qб/Qmax
увеличивается (табл. 7). Так увеличение пери-
ода проекта с 7 до 15 лет приведет к снижению
пиковой температуры от 1 до -3 °С и повыше-
нию оптимальной установленной мощности
теплового насоса с 49 до 59 %.
На выбор оптимальной мощности тепло-
вого насоса будет оказывать также влияние ха-
рактер гистограммы распределения температур
наружного воздуха за отопительный период.
Смещение гистограммы в сторону более низ-
ких температур и снижение средней температу-
ры наружного воздуха за отопительный период
будет приводить к снижению пиковой темпера-
туры и повышению оптимальной установлен-
ной мощности теплового насоса. Так снижение
средней температуры наружного воздуха за
отопительный период от -1 до -2 °С приведет к
снижению пиковой температуры от 1 до -3 °С и
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №372
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
увеличению оптимальной установленной мощ-
ности теплового насоса с 49 до 59 %.
Выводы
1. Рассмотрена технико-экономическая це-
лесообразность использования комбинирован-
ных тепловых источников, включающих в себя
базовый тепловой источник, который характе-
ризуется высокой энергетической эффективно-
стью и большими начальными капитальными
затратами, и пиковый тепловой источник, кото-
рый характеризуется относительно невысокой
энергетической эффективностью и невысоки-
ми начальными капитальными затратами. В
качестве базовых тепловых источников могут
рассматриваться тепловые насосы, конденса-
ционные котлы или котлы на биотопливе, а в
качестве пиковых тепловых источников – тра-
диционные газовые котлы или электрокотлы.
2. Сформулирована задача выбора оптималь-
ной установленной мощности базового и пико-
вого теплового источника. В качестве критерия
оптимизации использована величина суммар-
ных (капитальных и эксплуатационных) затрат
за весь период эксплуатации оборудования.
Введено понятие пиковой температуры – это
такая температура наружного воздуха, выше
которой тепловая нагрузка потребителя обе-
спечивается только базовым тепловым источ-
ником, а ниже которой – базовым и пиковым
тепловыми источниками. Показано, что соот-
ношение установленной мощности базового
и пикового теплового источника однозначно
связано с выбором пиковой температуры. Пи-
ковая температура рассматривается как дис-
кретная величина, которая может принимать
определенное количество значений в интервале
между расчетной температурой наружного воз-
духа для проектирования систем отопления и
максимальной температурой за отопительный
период. Предложен метод решения сформули-
рованной задачи оптимизации путем полного
перебора всех возможных значений пиковой
температуры.
3. На базе использования предложенного ме-
тода выполнен расчет оптимального соотноше-
ния установленной мощности теплового насо-
са, который используется в качестве базового
теплового источника и традиционного газового
водогрейного котла, который используется в
качестве пикового теплового источника. Пока-
зано, что при существующих ценах на обору-
дование, электроэнергию, природный газ и при
характерной для г. Киева гистограмме распре-
деления температур наружного воздуха в ото-
пительный период оптимальная установленная
мощность теплового насоса составляет 49% от
общей установленной мощности. Выполнено
численное моделирование влияния различных
факторов на выбор оптимальной установлен-
ной мощности теплового насоса при работе его
в комбинации с традиционным газовым водо-
грейным котлом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Долинский А.А., Басок Б.И., Базеев Е.Т.
Основные положения концепции Националь-
ной стратегии теплообеспечения населенных
пунктов Украины // Промышленная теплотех-
ника.– 2009.– Т. 31, № 4.– С.68–78.
2. Долинский А.А. К вопросу эксерноэконо-
мической оптимизации энергетических си-
стем // Промышленная теплотехника.– 2009.–
Т. 31, № 4. – С.105–108.
3. Попырин Л.С., Светлов К.С., Беляева Г.М.
и др. Исследование систем теплоснабжения. –
М.: Наука, – 1989. – 215 с.
4. Клер А.М., Маринченко А.Ю., Потанина
Ю.М. Оптимизация теплофикационных тепло-
энергетических установок // Теплоэнергетика.
– 2009. – № 9. – С. 55–59.
5. Никитин Е.Е. Концепция управления
энергоэффективностью систем теплоснабже-
ния поселений // Энерготехнологии и ресурсос-
бережение. – №2. – С. 25–33.
6. Межотраслевые нормы потребления элек-
трической и тепловой энергии для учреждений
и организаций бюджетной сферы Украины. Ук-
рндиинжпроект. Утверждено Приказом Госу-
дарственного комитета Украины по энергосбе-
режению 25.10.99. – №91. – Киев 2000, –104 с.
Получено 12.02.2010. г.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60546 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T07:53:32Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Никитин, Е.Е. 2014-04-16T11:23:39Z 2014-04-16T11:23:39Z 2010 Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии / Е.Е. Никитин // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 3. — С. 64-72. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60546 621.371: 330.138 Сформулирована задача выбора оптимальной установленной мощности базового и пикового теплового источника. Предложен метод решения сформулированной задачи оптимизации. Выполнен расчет оптимального соотношения установленной мощности теплового насоса и традиционного газового водогрейного котла, а также выполнено численное моделирование влияния различных факторов на выбор оптимальной установленной мощности этих тепловых источников. Сформульована задача вибору оптимальної встановленої потужності базового та пікового теплового джерела. Запропоновано метод вирішення сформульованої задачі оптимізації. Виконано розрахунок оптимального співвідношення встановленої потужності теплового насосу та традиційного газового водогрійного котла, а також виконано числене моделювання впливу різних факторів на вибір оптимальної встановленої потужності цих теплових джерел. The task of selection of the optimal installed capacity for basic and peak heat source is defined. Problem-solving procedure for the defined optimization problem is proposed. The calculation of optimal relation between installed capacity of heat pump and traditional gas hot water boiler was carried out. Also, numeral modeling of various factors impact on the selection of optimal installed capacity of these heat sources was carried out. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии Optimal distribution of installed capacity in heat systems with basic and peak heat source Article published earlier |
| spellingShingle | Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии Никитин, Е.Е. Коммунальная и промышленная теплоэнергетика |
| title | Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии |
| title_alt | Optimal distribution of installed capacity in heat systems with basic and peak heat source |
| title_full | Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии |
| title_fullStr | Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии |
| title_full_unstemmed | Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии |
| title_short | Оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии |
| title_sort | оптимальное распределение установленной мощности в системах отопления с базовым и пиковым источником тепловой энергии |
| topic | Коммунальная и промышленная теплоэнергетика |
| topic_facet | Коммунальная и промышленная теплоэнергетика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60546 |
| work_keys_str_mv | AT nikitinee optimalʹnoeraspredelenieustanovlennoimoŝnostivsistemahotopleniâsbazovymipikovymistočnikomteplovoiénergii AT nikitinee optimaldistributionofinstalledcapacityinheatsystemswithbasicandpeakheatsource |