Спосіб електроопалення споруди

1. Спосіб електроопалення споруди, який полягає в розміщенні всередині приміщень теплоакумулюючих електронагрівачів, подачі до них електроенергії через розподільчу електромережу, перетворенні цієї електроенергії в тепло із частко 3 ний силовий трансформатор, який терміново вводиться в експлуатацію оперативною бригадою при виході з ладу робочого трансформатора. При І категорії надійності електропостачання необхідно мати резервну електростанцію (див. ПУЕ, 6 ред. пп.1.2.18 та 1.2.19). Низька надійність електроопалення при енергопостачанні на загальних умовах робить його неприйнятним для широкого кола споживачів. А резервування енергопостачання робить надійне електроопалення економічно доцільним тільки для обмеженого кола споживачів. Задачею винаходу є розробка способу опалення, який надійно забезпечить підтримання в приміщеннях споруди комфортної температури у випадку аварії в розподільчій мережі теплоакумулюючої системи опалення. Поставлена задача розв'язується тим, що у відомому способі опалення приміщень, який полягає в розміщенні всередині опалюваних приміщень теплоакумулюючих електронагрівачів, подачі до них електроенергії через розподільчу електромережу, перетворенні цієї електроенергії в тепло із частковим використанням цього тепла для поточного підтримання температури в приміщеннях та частковим його акумулюванням для підтримання температури в приміщеннях без споживання електроенергії в час дії підвищених тарифів на її споживання, теплоакумулюючі електронагрівачі в кожному приміщенні об'єднують у дві групи, кожну з груп приєднують до окремої розподільчої мережі, при цьому, у випадку виходу з ладу одного з елементів розподільчої мережі, підключені до неї електронагрівачі обезструмлюють, а електронагрівачі іншої групи використовують для опалення, мінімізуючи акумулювання тепла в них. Згідно правил улаштування електроустановок (ПУЕ) ліквідація аварії, пов'язаної з перервою в енергопостачанні, повинна відбутись максимум протягом доби. Якщо вважати, що аварія в розподільчій мережі системи опалення з різних причин (вихід з ладу трансформатора, кабелю і т.п.) може відбутись один раз на 2 роки, то, з урахуванням протяжності опалювальних сезонів в 180 днів, вірогідність перебування однієї половини системи опалення в неробочому стані протягом доби для будь-якого дня опалювального сезону становить 1/(180´2)=0,003. Вірогідність настання вказаної, чи нижчої, середньодобової температури, визначена згідно графіка щільності розподілу температур в середньостатистичному опалювальному сезоні [1], становить для температур 0°С - 0,437, для температур мінус 5°С - 0,167, мінус 10°С - 0,077, для температур мінус 15°С - 0,032. Такою ж є вірогідність настання різниці між нормативною температурою всередині приміщення та вказаною поточною температурою зовні приміщення. Вірогідність співпадання аварії та вказаної вище різниці температур є добутком вірогідностей кожного з факторів. Тобто аварія при температурі зовнішнього повітря, рівній або нижчій 0°С, може відбутись з вірогідністю 0,437´0,003=131,1´10-5 (один день на 4 роки), мінус 5°С може відбутись з вірогідністю 0,167´0,003=50,1´10-5 (один день на 88036 4 11 років), аварія при настанні температур, рівних чи нижчих мінус 10°С може відбутись з вірогідністю 0,077´0,003=23,1´10-5 (один день на 25 років), а аварія при настанні температур, рівних чи нижчих мінус 15°С може відбутись з вірогідністю 0,032´0,003=9,6´10-5 (один день на 58 років). Таким чином, потужність кожної з половин систем теплоакумулюючого електроопалення, яка необхідна для підтримання різниці температур всередині та зовні споруди, можна обмежити з урахуванням потреб споживачів. Наприклад, перенесення навчального дня один раз в 4 роки дасть можливість звести потужність (і відповідно вартість) шкільної системи опалення до теоретичного мінімуму. Зменшення потужності кожної половини системи теплоакумулюючого електроопалення житлового будинку на 25% дасть можливість забезпечувати якісне опалення протягом терміну, який дорівнює чи перевищує гарантійний термін роботи будь-якого електроопалення споруд, а зменшення потужності на 12,5% протягом терміну, що перевищує термін експлуатації споруди між капітальними ремонтами. Вибір величини обмеження знаходиться в компетенції замовника, як представника користувача системи опалення. Вказаний спосіб реалізується системою опалення, що складається з розміщених в приміщеннях споруди теплоакумулюючих електронагрівачів, підключених через розподільчу мережу до джерела електроенергії, при цьому в кожному приміщенні знаходиться мінімум два теплоакумулюючих електронагрівачі, всі нагрівачі кожного приміщення розподілені на дві групи, кожна з яких з'єднана з окремою розподільчою мережею, і потужність нагрівачів кожної групи в кожному приміщенні вибирається зі співвідношення: (Qp - Pд )qв P³ qр де: Qp - потужність розрахункових тепловтрат приміщення; Pд - потужність додаткових теплопотоків від обладнання та людей, що знаходяться в приміщенні; qр - розрахункова мінімальна температура зовнішнього повітря; qв - температура зовнішнього повітря, при якій вірогідність недотримання нормативної температури в приміщенні не перевищує допустимої величини. Можливий варіант системи опалення, у якому кожна окрема розподільча мережа містить свій ввідно-розподільчий пристрій. Можливий варіант системи опалення, у якому кожна окрема розподільча мережа містить свій силовий трансформатор. Запропоноване технічне рішення розширює можливості теплоакумулюючого електроопалення шляхом підвищення надійності без значного збільшення вартості, забезпечуючи у вибраному діапазоні температур зовнішнього повітря достатню теплову потужність системи опалення у випадку аварії в її розподільчій мережі. 5 Між сукупністю істотних ознак та технічним результатом, що досягається, існує причиннонаслідковий зв'язок, зумовлений використанням половиною системи опалення надлишкової потужності теплоакумуляційних нагрівачів, яка в режимі нормальної роботи використовується для здешевлення опалення шляхом зарядки теплових акумуляторів. Ця надлишкова потужність використовується для забезпечення температурних умов у приміщеннях споруди шляхом споживання електроенергії в будь-який час (в т.ч. і в період пікового навантаження), що стає необхідним в аварійному режимі, який виникає при виході з ладу елементу розподільчої мережі іншої половини системи опалення. На кресленні (Фіг.) наведено схематичне зображення системи опалення, яка працює з використанням способу опалення, що заявляється. Система опалення, яка використовує спосіб, складається з теплоакумулюючих електронагрівачів 1а та 1б, розміщених у кожному опалюваному приміщенні 2 споруди 3. У кожному приміщенні 2 повинно бути не менше двох електронагрівачів. При будь-якій кількості електронагрівачів 1а та 1б у приміщенні, вони повинні забезпечувати можливість об'єднання у дві групи з приблизно однаковою потужністю. Електронагрівачі 1 з'єднані електропроводкою 4 з розподільчими мережами, які складаються з групових щитків 5 та 6, магістральних кабельних ліній 7, ввідно-розподільчих пристроїв 8 та силових трансформаторів 9, з'єднаних з ввідно-розподільчими пристроями 8 ввідними кабельними лініями 10. При цьому електронагрівачі 1а з'єднані з груповими щитками 5а та 6а, а електронагрівачі 1б - з груповими щитками 5б та 6б. Групові щитки 5а та 6а підключені магістральною кабельною лінією 7а до ввідно-розподільчого пристрою 8а, а групові щитки 5б та 6б підключені магістральною кабельною лінією 7б до ввіднорозподільчого пристрою 8б. Ввідно-розподільчий пристрій 8а з'єднаний ввідною кабельною лінією 10а з силовим трансформатором 9а, а ввіднорозподільчий пристрій 8б з'єднаний ввідною кабельною лінією 10б з силовим трансформатором 9б. Силові трансформатори 9 з високовольтної сторони з'єднані з високовольтною лінією 11, яка може бути виконана з можливістю резервування. Потужність групи теплоакумулюючих електронагрівачів 1а та 1б в кожному приміщенні 2 визначена формулою, наведеною вище. При розрахунку потужності температура qв, при якій вірогідність недотримання нормативної температури в приміщенні не перевищує допустимої величини, визначається за даними будіведьної кліматології, або з інших джерел, наприклад, з графіка щільності розподілу температур в середньостатистичному опалювальному сезоні, наведеного на рис. 4 в статті [1]. Заявлений спосіб електроопалення споруди реалізується так. В нормальному режимі роботи до розміщених в опалюваних приміщеннях 2 споруди 3 теплоакумулюючих електронагрівачів 1а та 1б через електропроводку 4 по розподільчих мережах подають електроенергію. її подають від трансформаторів 9а та 9б через кабелі 10а та 10б, 88036 6 ввідно-розподільчі пристрої 8а та 8б, магістральні кабелі 7а та 7б до групових щитків 5а, 6а та 5б, 6б. Електроенергію в нагрівачах 1 перетворюють в тепло із частковим використанням цього тепла для поточного підтримання температури в приміщеннях 2 та частковим його акумулюванням для підтримання температури в цих приміщеннях без споживання електроенергії в час дії підвищених тарифів на її споживання. Завдяки перевищенню потужності системи опалення над потужністю тепловтрат приміщень 2, в нагрівачах генерується надлишкова кількість тепла, яка акумулюється в електронагрівачах 1 та в елементах споруди 3. При невеликих та середніх похолоданнях тепла, акумульованого в період дії пільгового тарифу, достатньо для підтримання нормативної температури в приміщеннях 2 протягом доби. При значних похолоданнях для збереження теплового балансу система опалення споживає невелику кількість електроенергії в період дії звичайного тарифу. Включення споживання електроенергії теплоакумулюючими електронагрівачами 1 відбувається при їх розрядці під дією терморегуляторів (на Фіг. не показано). В період дії пікового тарифу (період пікового навантаження в енергосистемі) споживання електроенергії не відбувається при будь-якій можливій температурі зовнішнього повітря, оскільки акумульованого тепла достатньо для обігрівання приміщень 2 протягом цього часу. В такому режимі система забезпечує економічне опалення споруди 3. У випадку аварії в одній з розподільчих мереж системи, наприклад, в разі виходу з ладу силового трансформатора 9б, всі електронагрівачі 1б обезструмлюють. При цьому електронагрівачі 1а використовують для опалення приміщення без зміни режиму споживання електроенергії та генерації тепла. При незначних похолоданнях зовнішнього повітря потужність теплоакумулюючих електронагрівачів 1а значно перевищує тепловтрати приміщення. Завдяки цьому значну кількість тепла акумулюють з наступним використанням його в період дії підвищених тарифів. При значних похолоданнях, аж до температури qв потужність тепловтрат приміщення 2 зростає і перевищує електричну потужність нагрівачів 1а. При цьому акумулювання тепла не відбувається і теплоакумулюючі електронагрівачі 1а весь час використовують в режимі прямого опалення, навіть в час пікового навантаження в енергосистемі. Часткове догрівання приміщення 2 до нормативної температури відбувається за рахунок генерації тепла обладнанням та людьми, що знаходяться в ньому. При подальшому зниженні температури зовнішнього повітря до розрахункового значення температура в приміщенні стає нижчою нормативної. Але кількість днів опалювального сезону з такими температурами незначна, вони можуть випасти на вихідні, чи наприклад, на час канікул в школі. І тому такий ризик є виправданим в спорудах з періодичним перебуванням людей. В спорудах з постійним перебуванням людей, наприклад, в лікарнях, ризик недогрівання повинен бути нульовим і температуру qв слід вибирати рівною розрахунковій температурі зовнішнього повітря. 7 88036 В такому режимі система забезпечує опалення споруди, споживаючи електроенергію під час дії будь-яких тарифів. Таке опалення неекономічне, але воно дає можливість опалювати приміщення протягом часу ліквідації аварії в розподільчій мережі системи опалення. Оскільки нормативний час ліквідації аварії в розподільчих мережах, згідно ПУЕ, не перевищує однієї доби, економічні втрати при такому опаленні незначні. При цьому система теплоакумулюючого електроопалення, завдяки автоматичному переходу в аварійний режим, без резервування потужностей досягає рівня надійно Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 8 сті, вищого від рівня II категорії надійності енергопостачання. Таким чином, заявлений спосіб опалення приміщень розширює можливості використання теплоакумулюючого електроопалення за рахунок підвищення його надійності без додаткових витрат на резервування енергопостачальних потужностей. Список посилань 1. Кшановський В.Й. «Енергоекономічний аналіз ефективності різних типів електроопалення». Збірник «Енергоефективність: Доповіді міжнародної науково-технічної конференції 29-30 жовтня 2002 року». Київ, 2004 стор.184-193 Підписне Тираж 28 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