Энергосберегающая автоматизированная система управления тепловыми режимами в закрытых тепловых сетях зданий в условиях неопределенности

• Автор: Алешин, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 162 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.

1.1. Анализ характеристик системы централизованного теплоснабжения.

1.2. Анализ теплотехнических характеристик абонентских теплопотребляющих пунктов

1.2.1. Виды тепловой нагрузки

систем теплоснабжения

1.2.2. Способы присоединения абонентских теплопотребляющих установок к тепловым сетям.

1.3. Анализ факторов теплового режима здания.

1.3.1. Регулируемые параметры теплового режима.
1.3.2. Возмущающие воздействия.
1.3.3. Вероятностные и детерминированные факторы теплового режима здания
1.4. Задачи и методы автоматического регулирования
тепловым режимом здания
ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ ОБЛАСТЕЙ КАЧЕСТВА
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ ЗДАНИЯ
2.1. Идентификация теплового режима здания
на основе вероятностностатистического подхода.
2.2. Оценка областей качества теплового режима здания по результатам эксперимента
2.3. Синтез областей качества энергосберегающего управления тепловым режимом здания.
ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ ЗДАНИЯ
В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ.
3.1. Анализ методов решения задач
оптимизации теплопотребления.
3.1.1. Декомпозиция и выбор критерия качества
3.1.2. Динамическая и статическая
постановка задачи оптимизации.
3.1.3. Оптимизация по минимуму затрат тепловой энергии
3.1.4. Многоцелевая оптимизация
режима потребления тепловой энергии.
3.2. Синтез схемы и алгоритма оптимального управления системой теплопотребления
3.3. Применение аппарата теории игр для оптимизации управления системой теплопотребления
3.4. Динамические свойства системы отопления, состоящей из нескольких индивидуальных
тепловых пунктов.
ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
4.1. Энергосберегающая система автоматического регулирования теплового режима административного здания.
4.2. Энергосберегающая система автоматического регулирования тепловой энергии здания
по ул. Каслинской г. Челябинска.
4.3. Автоматизация системы отопления и горячего водоснабжения здания по ул. Воровского
г. Челябинска
4.4. САР на базе контроллера ТА для автоматизации теплового пункта здания УМНС России
по Челябинской области
4.5. Автоматизация системы отопления и горячего водоснабжения здания в Советском районе г. Челябинска
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Диссертационное исследование проводилось в рамках целевой Программы "Энергосбережение" Минобразования РФ и научно-исследовательской работы по гранту 3 Гр- "Создание методов оптимального управления и энергосберегающих систем автоматического регулирования тепловых режимов в закрытых тепловых сетях зданий”, № гос. Основные положения и результаты работы отражены в 7 печатных работах и одном отчете ’’Создание методов оптимального управления и энергосберегающих систем автоматического регулирования тепловых режимов в закрытых тепловых сетях зданий” по научно-исследовательской работе в рамках гранта в области энергетики. Структура и объем работы. Диссертация состоит из предисловия, введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 2 наименований, 3 приложений. Работа изложена на 2 страницах печатного текста, содержит рисунков, 9 таблиц. Глава 1. Система теплоснабжения представляет собой [, ] комплекс различных сооружений, установок и устройств, технологически связанных между собой в общем процессе производства, транспорта, распределения и потребления тепловой энергии. Функционирование и характеристики системы централизованного теплоснабжения и ее элементов (в частности, систем отопления зданий) рассматриваются в работах С. А. Чистовича, Н. М. Зингера, Л. А. Меленть-ева, Н. К Громова, А. П. Сафонова, Е. Я. Соколова, В. Н. Богословского, В. П. Туркина [, ,,, , , , , , ] и других. Система централизованного теплоснабжения включает источники теплоты (ТЭЦ, АТЭЦ, котельные), магистральные и распределительные тепловые сети, узлы управления транспортом и распределением теплоты (насосные перекачивающие подстанции, контрольно-распределительные тепловые пункты), узлы присоединения теплопотребляющих абонентских установок к тепловой сети (центральные и индивидуальные тепловые пункты), теплопотребляющие установки и системы (системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения, теплопотребляющие установки промышленных предприятий). Режим работы системы централизованного теплоснабжения определяется условиями функционирования объектов теплопотребления: переменными потерями теплоты в окружающую среду через ограждающие конструкции зданий и сооружений, режимами потребления горячей воды населением, условиями работы технологического оборудования. Анализ работы системы централизованного теплоснабжения как объекта управления показывает, что она обладает основными свойствами, которые присущи большим системам энергетики []. Система состоит из большого числа взаимосвязанных последовательно и параллельно включенных элементов, обладающих различными теплогидравлическими свойствами: участки трубопроводов тепловой сети и систем отопления, теплоемкие и нетеплоемкие наружные ограждения зданий, теплообменные аппараты в тепловых пунктах, нагревательные приборы в отапливаемых помещениях. Все эти элементы имеют значительное конструктивное разнообразие и широкий диапазон режимов работы. Динамические свойства системы теплоснабжения характеризуются большими временными (емкостными и транспортными) запаздываниями по каналам как передачи возмущений, так и управляющих воздействий. Инерционные свойства отдельных параллельно расположенных звеньев системы существенно отличаются. При прохождении температурной волны через теплоемкие ограждения (стены) наблюдается значительное ее затухание и сдвиг фазы []. Оконные ограждения являются практически безынерционными [], и тепловые потери через них меняются синхронно с изменением внешних воздействий. Поэтому при управлении системой теплоснабжения необходимо учитывать не только состояние внешней среды в данный момент времени, но и метеорологические условия за предыдущий период, а также их возможные изменения в будущем (прогнозирование размера теплопотребления). Также процесс управления режимами работы системы централизованного теплоснабжения характеризуется вмешательством человека на разных уровнях иерархии ее структуры: от диспетчера энергосистемы до непосредственного потребителя теплоты в отапливаемых помещениях. Кроме внутренних взаимосвязей между элементами системы централизованного теплоснабжения необходимо учитывать ее внешние функциональные связи с другими системами инженерного обеспечения городов и промышленных комплексов.