Спосіб опалення приміщень

Спосіб опалення приміщень, згідно з яким приміщення опалюють електронагрівачами за рахунок споживання електроенергії з електричної мережі, вимірюючи при цьому температуру зовнішнього повітря, який відрізняється тим, що електричну енергію споживають в режимі короткочасних включень та виключень, при цьому відношення часу включення до сумарного часу цього включення та наступного за ним виключення максимальне при мінімальній температурі зовнішнього повітря, на яку розраховане опалення, та зменшується при її підвищенні з темпом, не меншим за темп зменшення пропускної спроможності електромережі, а протяжність часу між наступними включеннями визначають за законом випадкових чисел в діапазоні значень, менших за величину теплової сталої трансформаторів та передавальних ліній електромережі. Винахід відноситься до техніки теплозабезпечення приміщень чи споруд, а саме електричного опалення, а також до техніки управління споживачами електроенергії і призначений для автоматичного управління великою кількістю невеликих за потужністю систем опалення, що генерують тепло за рахунок споживання електроенергії. Відомий спосіб опалення приміщень [патент UA 72339, м.кл. F24D11/00], згідно якого приміщення опалюють електронагрівачами за рахунок споживання енергії з електричної мережі. Недолік цього способу полягає в тому, що при використанні багатотарифного обліку спожитої електроенергії, на початку зони пониженого тарифу може відбутися одночасне включення більшості електронагрівачів, в результаті чого при будь-якій погоді, що створює потребу в опаленні, стає можливим короткотермінове перевантаження електричних мереж з наступним їх розвантаженням після прогрівання приміщень. Найбільш близьким по технічній суті та кількості співпадаючих ознак є обраний у якості прототипу відомий з опису до патенту на винахід [патент UA 32722, м.кл. F24D11/00], спосіб опалення при міщень, згідно якого приміщення опалюють електронагрівачами за рахунок споживання енергії з електричної мережі, вимірюючи при цьому температуру зовнішнього повітря і за її величиною визначаючи протяжність часу споживання електроенергії. Недоліком цього способу є також можливість короткотермінових перевантажень дільниць електричних мереж, на яких сконцентровані споживачі, що використовують прилади електроопалення, в момент включення багатьох нагрівальних приладів з наступним розвантаженням цих дільниць після прогрівання приміщень в умовах відсутності значних похолодань. При цьому така можливість зростає саме при потепліннях тому, що пропускна спроможність як повітряних ліній електропередачі, так і трансформаторних підстанцій суттєво знижується при зростанні температури повітря. Для попередження таких перевантажень необхідно або обмежувати використання електроопалення, або ж збільшувати пропускну спроможність ліній електропередачі та трансформаторних підстанцій. Останнє є капиталоемким заходом та має невисоку економічну ефективність тому, що додаткова (19) UA (11) 80191 (13) C2 (21) a200509359 (22) 05.10.2005 (24) 27.08.2007 (46) 27.08.2007, Бюл. № 13, 2007 р. (72) Праховник Артур Веніамінович, Кшановський Віктор Йосипович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", "ІНСТИТУТ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ТА ЕНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТУ ", ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ІНФОРМАЦІЙНО-МАРКЕТИНГОВА СЛУЖБА" (56) UA 32722, F24D11/00, 29.12.99 DE 10057359, F24D19/10, 29.05.2002 EP 0108699, F24D12/02, 16.05.84 FR 2483579, F24D19/10, 04.12.81 RU 2094707, F24D11/00, 27.10.97 3 пропускна спроможність енергопередавальних пристроїв використовується протягом незначного часу. В основу винаходу поставлено задачу створення такого режиму споживання електроенергії на опалення, при яких без додаткових витрат виключалася б можливість короткотермінових перевантажень дільниць електричних мереж при одночасному включенні великої кількості приладів опалення. Поставлена задача розв'язується тим, що у відомому способі опалення приміщень, згідно якого приміщення опалюють електронагрівачами за рахунок споживання енергії з електричної мережі, вимірюючи при цьому температуру зовнішнього повітря, електричну енергію споживають в режимі короткочасних включень та виключень, при цьому відношення часу включення до сумарного часу цього включення та наступного за ним виключення максимальне при мінімальній температурі зовнішнього повітря, на яку розраховане опалення, та зменшується при її підвищенні з темпом, не меншим темпу зменшення пропускної спроможності електромережі, а протяжність часу між наступними включеннями визначається за законом випадкових чисел в діапазоні значень, менших величини теплової сталої трансформаторів та передавальних ліній електромережі. Можливий варіант цього способу, при якому протяжність часу між наступними включеннями визначається в діапазоні значень, менших величини теплової сталої електронагрівачів. Запропоноване технічне рішення, за рахунок зменшення середньої потужності нагрівальних приладів при підвищенні температури зовнішнього повітря, тобто тоді, коли ця потужність є надлишковою, запобігає короткотерміновим перевантаженням передавальних пристроїв електромережі, які можуть виникати в результаті одночасного включення великої кількості цих приладів під час потепління. Додатковий варіант запропонованого рішення за рахунок урахування та використання теплової інерції нагрівачів запобігає коливанням температури в приміщенні під час запобігання короткотерміновим перевантаженням електромережі. Між сукупністю істотних ознак і технічним результатом, що досягається, існує причиннонаслідковий зв'язок, зумовлений залежністю середньої потужності споживання електроенергії нагрівальним приладом від температури зовнішнього повітря, а також усередненням цієї потужності в проміжках часу, за які трансформатори та дроти лінії електропередачі не встигнуть перегрітись, а нагрівальний прилад - вистигнути. Спосіб опалення приміщень полягає в тому, що приміщення опалюють електронагрівачами за рахунок споживання електроенергії з електричної мережі, при цьому електричну енергію споживають в режимі короткочасних включень та виключень. Одночасно вимірюють температуру зовнішнього повітря, і в залежності від її значення змінюють відношення часу включення до сумарного часу цього включення та наступного за ним виключення. 80191 4 При мінімальній температурі зовнішнього повітря, на яку розраховане опалення, наприклад, мінус 20°С, це відношення повинно бути максимальним і рівним 1. Тобто споживання електроенергії буде проходити безперервно. При цьому навантаження на електромережу буде максимальним, але вона перевантаженою не буде, оскільки при зниженні температури зовнішнього повітря до мінус 20°С пропускна спроможність як дротів ліній електропередачі, так і трансформаторних підстанцій збільшується в 1,25...1,22 разу в порівнянні з пропускною спроможністю при температурі плюс 20°С [див. ПУЭ, вид.6, табл.1.3.3 та ГОСТ 14209-85 "Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки", табл.1-7]. Якщо температура зовнішнього повітря буде вищою, ніж найнижча температура опалення, наприклад, дорівнюватиме плюс 10°С, пропускна спроможність дротів ліній електропередачі, так і трансформаторних підстанцій в порівнянні з пропускною спроможністю при температурі плюс 20°С збільшується всього у 1,06...1,09 разу. Тобто в порівнянні з пропускною спроможністю при температурі мінус 20°С зменшується в 1,12...1,18 разу. В цих умовах, для попередження тимчасових перевантажень ліній електропередачі та трансформаторних підстанцій при одночасному включенні електронагрівальних приладів, їх середню потужність достатньо зменшити в 1,2 разу. Це досягається зменшенням відношення часу включення до сумарного часу цього включення та наступного за ним виключення в 1,2 рази, тобто до величини 0,83. Оскільки тепловтрати пропорційні різниці температур всередині та зовні приміщення, то для підтримання внутрішньої температури на рівні 20°С при зовнішній температурі 10°С необхідна потужність, що складає 25% від потужності, необхідної для підтримання такої ж внутрішньої температури при зовнішній температурі мінус 20°С. Тобто зменшення потужності нагрівальних приладів до 83 % від максимальної, пов'язане зі зменшенням пропускної спроможності електромереж, на якість опалення не вплине. Теплова стала трансформаторних підстанцій близька до значення 2,5 години, теплова стала голого дроту лінії електропередачі - 0,1...0,3 години, теплова стала нагрівального приладу - від 7 годин для вбудованих нагрівальних кабелів до 0,002 години (5...8 секунд) для електричних випромінюючих нагрівачів. І тому діапазон протяжностей включень та наступних за ним виключень при споживанні електроенергії на опалення необхідно, для попередження мікроколивань температури в приміщенні, вибирати в залежності від типу нагрівача, але меншою 0,1 години. За відсутності потреби в усуненні мікроколивань температури в приміщенні теплову сталу електронагрівальних приладів можна не враховувати та при виборі діапазону протяжності включень-виключень орієнтуватись на теплову сталу голого дроту лінії електропередачі. При цьому величина сумарного часу кожного включення та наступного за ним виключення для 5 80191 кожного нагрівача може бути постійною, чи змінною, але вона повинна бути випадковою. Сукупність великої кількості випадкових короткочасних включень та виключень забезпечать усереднення навантаження на електромережу, а повторне включення кожного електронагрівального приладу в електромережу до його вистигання забезпечить практичну рівномірність теплового потоку в приміщення, і відповідно, стабільність внутрішньої температури. Таким чином, використання запропонованого способу опалення приміщень виключає можли Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 6 вість короткотермінових перевантажень дільниць електричних мереж в результаті одночасного включення великої кількості приладів опалення без капіталовкладень у розширення їх пропускної спроможності. Це особливо важливо при використанні потужних систем електричного опалення окремих будинків чи їх сукупності, які є єдиним джерелом тепла для опалення та які забезпечуються електроенергією від окремої трансформаторної підстанції по окремій лінії електропередачі. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601