C iepłwnictw Efektywnść energetyczna miejskieg systemu ciepłwniczeg Urban energy efficiency heating system Ciepłwnictw Agnieszka Jachura, Marcin Sekret W artykule przedstawin prblemy z jakimi becnie zmagają się plskie firmy eksplatujące sieci ciepłwnicze raz zaprpnwan mżliwści pdniesienia efektywnści energetycznej tych sieci. Zaprezentwan również efekty: energetyczny, eknmiczny i eklgiczny bniżenia temperatury wdy sieciwej na zasilaniu i pwrcie dla typweg systemu ciepłwniczeg mcy 340 MW i łącznej długści magistrali 28 km. The article presents the prblems that face Plish district heating netwrks and prpses a pssible increase in their energy efficiency. Als article shws an energy, ecnmic and envirnmental effect f decreasing heating water temperature fr a typical district heating system with a thermal pwer f 340 MW and a ttal length f 28 km. Wstęp Obecnie efektywnść energetyczna nie jest tylk kwestią lkalną czy nardwą, lecz ptrzebą glbalną. Efektywnść energetyczna jest t zespół różneg rdzaju czynników, mających wpływ na taki spsób użytkwania i wykrzystywania energii, któremu twarzyszą mżliwie najmniejsze jej straty [4]. Duży ptencjał mżliwści szczędnści energii przypada na sektr budwlany. Sektr ten dpwiada za 40% kńcweg zużycia energii w Unii Eurpejskiej. W Plsce realizwany jest prgram termmdernizacji budynków, który Sprawnść systemów ciepłwniczych w Plsce wynsi d 50 d 86% (wartść średn wprwadzn już w 1999 rku na pdstawie 56%) ustawy [5]. wspieraniu W krajach przedsięwzięć zachdnich termmdernizacyjnych. UE sprawnść teg typu Prgram systemów ten ma wynsi na celu d 70 d zapewnienie techniczneg i finansweg wsparcia Prblem prjektów niskiej w zakresie sprawnści szczędnści systemów energii ciepłwniczych w budynkach raz jest prjektów szczególnie dtyczących isttny w se zmniejszania strat ciepła w sieciach dystrybucyjnych letnim, lub w zastępwania trakcie dstawy tradycyjnych ciepła źródeł tylk energii dla ptrzeb źródłami przygtwania dnawialnymi. Prwadzna ciepłej wdy użytk na szerką skalę termmdernizacja skutkuje zmniejszeniem Straty przesyłu zaptrzebwania w tym kresie na ciepł, sięgają c pwduje 20-30%. kniecznść Niska dstswania sprawnść systemów ciepłwniczych d nwych ptrzeb dbirców. Optymalizacja działania sieci ciepłwniczej plega na ustaleniu parametrów wdy plskich syste ciepłwniczych wynika głównie z faktu, że: sieciwej zapewniających kmfrt cieplny dbirców dstswany d zmieniających się warunków atmsferycznych. Parametry sieci dla danych warunków atmsferycznych zestawiają tabele struktura regulacyjne. sieci Nierzadk ciepłwniczych w plskich pchdzi systemach z ciepłwniczych kresu zwiększneg wartści pdane zaptrzebwan w tabelach są przewymiarwane, c skutkuje zwiększnymi ciepł, stratami ciepła i wymaga pracwania nwych parametrów pracy. braku regulacji ilściw-jakściwej, Czynniki wpływające na efektywnść znaczących sieci ciepłwniczej strat ciepła na przesyle (jedynie 30% całkwitej długści sieci w Pls a. Sprawnść systemów ciepłwniczych. sieci preizlwane), Sprawnść systemów ciepłwniczych w Plsce wynsi nieliczne d 50 skjarzne d 86% (wartść źródła średnia energii t w 56%) systemach [5]. W ciepłwniczych. krajach zachdnich UE sprawnść teg typu systemów wynsi d 70 b) d Wykrzystanie 91%. Prblem niskiej mcy sprawnści cieplnej systemów ciepłwniczych jest szczególnie isttny w seznie letnim, w trakcie dstawy ciepła tylk dla Innym ptrzeb isttnym przygtwania prblemem, ciepłej wdy. przedstawinym Straty przesyłu na w tym rysunku kresie sięgają 1, jest 20-30%. stpień wykrzys Niska sprawnść plskich systemów ciepłwniczych siągalnej wynika mcy głównie cieplnej z faktu, w że: systemach ciepłwniczych. Należy stwierdzić, że stpie struktura sieci ciepłwniczych pchdzi z kresu zwiększneg zaptrzebwania na ciepł, bniża się z rku na rk. Na rysunku 2 przedstawin strukturę wytwarzania ciepła w brak jest regulacji ilściw-jakściwej, występują znaczące straty ciepła na przesyle stswanych (jedynie 30% paliw. całkwitej Dane długści wskazują, sieci w że Plsce w Plsce t sieci panuje preizlwane), mnkultura węglwa, któr skjarznych źródłach energii w systemach pasuje ciepłwniczych. d wzrastających wymagań eklgicznych. Mim dntwan systematy b. Wykrzystanie mcy cieplnej. zwiększająceg się udział ciepła uzyskiwaneg w wyniku spalania bimasy, w latach 2 Innym isttnym prblemem, przedstawinym 2010, na rysunku brak jest 1, mechanizmów jest stpień wykrzystania skuteczneg siągalnej i efektywneg mcy cieplnej wdrażania w systemach energii ciepłwniczych. Należy stwierdzić, że stpień ten bniża się z rku na rk. Na rysunku 2 przedstawin strukturę wytwarzania dnawialn ciepła według stswanych paliw. Dane wskazują na t, że w Plsce panuje mnkultura węgla jak paliwa, która nie pasuje d wzrastających wymagań eklgicznych. Mim dntwywaneg systematycznie zwiększania się udziału ciepła uzyskiwa- ciepłwnictwa. Rys. 1. Mc siągalna i zamówina w latach 2002-2009 w miejskich systemach ciepłwniczych w Plsce dr inż. Agnieszka Jachura, dr hab. inż. Rbert Sekret (prf. PCz) Plitechnika Częstchwska, Wydział Inżynierii Śrdwiska i Bitechnlgii, Samdzielny Zakład Ogrzewnictwa, Wentylacji i Klimatyzacji; Rys. 1. Mc siągalna i zamówina w latach 2002-2009 w miejskich systemach ciepłwniczych w Pl www.infrmacjainstal.cm.pl 7-8/2013 7
C Rys. 1. Mc siągalna i zamówina w latach 2002-2009 w miejskich systemach ciepłwniczych w Plsce [9] Rys. 2. neg w wyniku spalania bimasy, w latach Struktura wytwarzania 2002 2010, brak jest mechanizmów skuteczneg i efektywneg wdrażania dna- ciepła według stswanych wialnych źródeł energii d ciepłwnictwa. paliw w rku 2002 i 2010 w Plsce Pnad 62% całej prdukcji ciepła, wytwrzn wraz z prdukcją energii elektrycznej. Przy czym spśród przedsiębirstw wytwarzających ciepł kł 20% z nich wytwarzał ciepł w kgeneracji [8]. c. Wytwarzanie chłdu. Rys. 2. Struktura wytwarzania ciepła według stswanych paliw w rku 2002 i 2010 w Plsce Klejnym [9] bardz isttnym zagadnieniem analizwanym w aspekcie pprawy efektywnści energetycznej systemów ciepłwniczych pdstawie jest wytwarzanie chłdu, tj. temperatury zewnętrznej. Ocenę seznów grzewczych dknać mżna na prównania trzech zasadniczych wielkści: długści trwania seznu, średniej dalszy temperatury rzwój systemów kgeneracyjnych w kierunku systemów trójgeneracyjnych. tczenia teg kresu, względnie liczby stpnidni grzewania. W zależnści d przyjętej W Plsce, w dużych aglmeracjach miejskich mniej zasilanych lub w ciepł z elektrcie- wielkści sezn mże być: długi lub krótki, wyskiej lub niskiej temperaturze, bardziej energchłnny. Liczba stpnidni jest jedną z głównych płwni wielkści występują krzystne warunki d wykrzystywanych w grzewnictwie i ciepłwnictwie. Jej wartść jest pdstawą skjarzenia szacwania prcesu wytwarzania energii elektrycznej i ciepła d pzyskiwania zużycia ciepła w seznie grzewczym, bieżąceg mnitrwania zużycia ciepła, analizy chłdu na ptrzeby chłdzenia budynków. czy też zużycia ciepła istniejących budynków na pdstawie danych histrycznych, wyknywania ich charakterystyk energetycznych, kreślania taryf d rzliczeń d. Mc cieplna za dla ptrzeb ciepłej dstarczne ciepł [1, 2, 3]. Stpnidni są narzędziem, które jest wykrzystywane wdy. w cenie i analizie prcesów wytwarzania, przesyłania i wykrzystania ciepła raz planwania Prblem ppytu plskich systemów ciepłwniczych t także redukcja mcy zamówinej na ciepł. Na rysunku 4 zamieszczn przebieg zmian liczby dni grzewania, seznwej na cele ciepłej wdy. Prblem ten wynika temperatury tczenia raz, wyrażnej w tysiącach, liczby stpnidni w klejnych z wyznaczania seznach mcy cieplnej dla tych grzewczych d 1963/1964 d 2009/2010. Dane te ilustrują wzajemną zależnść ptrzeb tych trzech w parciu nrmwy wskaźnik parametrów w analizwanym przedziale czasu, jednak trudnym jest zużycia kreślenie ciepłej wdy wynszący dla ys. 3. Temperatura Rys. 3. wdy sieciwej w zależnści d temperatury zewnętrznej dla przykładweg mieszkańca systemu 120 dcm 3 w ciągu dby. systematycznej Temperatura wdy zależnści sieciwej w zależnści pmiędzy d ciepłwniczeg nimi. temperatury Jak widać zewnętrznej na rysunku dla przykładweg 4 bserwwany systemu ciepłwniczeg Obecnie rzeczywista wartść teg wskaź- jest wzrst wartści seznwej temperatury tczenia wraz z klejnymi seznami grzewczymi. nika wynsi d 30 d 60 dcm 3. k wynika Rys. z 4. danych przedstawinych na rysunku 3 ilść zdarzeń, w których temperatury Rzkład liczby Metdy pprawy dy sieciwej dni grzewania, są wyższe d wartści załżnych w tabelach regulacyjnych jest znacząca. liczby stpnidni efektywnści energetycznej ażdy teg raz typu średniej stan pracy sieci przyczynia się d wzrstu nieuzasadninych strat ciepła. sieci ciepłwniczej Z temperatury tczenia wyniki dla sez-pmiarów wskazują, że eksplatacja prezentwanej sieci ciepłwniczej ugiej strny nów grzewczych Dyrektywa [9] w sprawie charakterystyki energetycznej budynków zakłada, zy wymusznej pracy z temperaturami wdy zasilającej nie przekraczających 120 a więc d 1963/1964 d 2009/2010 ższymi w prównaniu d temperatur zgdnych z tabelą regulacyjną, nie spwdwała [12] że 2019 rku w UE wszystkie budynki dnych prblemów z dstawą ciepła d dbirców kńcwych i klizji z wymaganymi użytecznści publicznej, a p 2020 rku inimalnymi spadkami temperatur w węzłach cieplnych. wszystkie nw wznszne budynki mieszkalne, będą budynkami niemal zerwym zużyciu energii. W związku 3.2. Mc cieplna z tym niewielkim zaptrzebwaniem na energię pwstaje pytanie, czy w perspektywie nadchdzących kilkudziesięciu lat Klejnym prblemem dtyczącym pracy sieci ciepłwniczych jest występwanie znacznej żnicy pmiędzy Rys. 4. Rzkład prjektwym liczby dni grzewania, a rzeczywistym liczby stpnidni zaptrzebwaniem raz średniej temperatury na mc tczenia cieplną dla seznów będzie mżliwe u utrzymanie takieg systemu, kńcwych. jak układu W scentralizwaneg, badaniach [11] zwłaszcza wykazan, że becnie że rzbieżnści będąc w trakcie te mgą wdrażania wynsić technlgii nawet budynków energszczędnych, grzewczych d 1963/1964 d 2009/2010 [12] birców 60%. Dlateg pasywnych też, czy mdernizacja zer-energetycznych sieci prwadzne ciepłwniczych są badania bejmwać w zakresie pwinna rzwiązań pracwanie dla ptrzeb budynków plus-energetycznych. 3.4. Tabele regulacyjne Budynki plus-energetyczne t budynki niezależne energetycznie d zewnętrznych sieci ciepłwniczych lub pracujące w lkalnych etd kreślania systemach Optymalizację czynników energetycznych temperatur kształtujących jak źródła wdy zdecentralizwane, sieciwej zaptrzebwanie prwadzi parte się na pprzez dnawialne ciepł bliczenia przez źródła dbirców energii zdążające (OZE). d Dlateg też, w celu pprawy munalnych utwrzenia efektywnści w nwych nwych energetycznej warunkach tabel systemów regulacyjnych ciepłwniczych ich eksplatacji dla knieczne źródeł, raz są sieci prace zagadnienia i w użytkwników zakresie: dtyczące systemów tymalizacji pprawy bliczeniwych efektywnści temperatur energetycznej wdy źródeł energii sieciwej. pprzez: ciepłwniczych, umżliwiających ich dstswanie d Wyniki aktualnych tych ptrzeb prac pzwlą dbirców na przy zmianę technlgii wytwarzania ciepła i elektrycznści, np. z klasyczneg spa lania węgla w ktłach rusztwych, czy pyłwych yskanie jednczesnym najkrzystniejszeg cieplneg i hydrauliczneg stanu pracy centrali, sieci cieplnej na technlgie zagwarantwaniu spalania i zgazwania niezawdnści fluidalneg lub dstaw technlgie ciepła. spalania tlenweg Właściwie (TST), ustalna az pdłącznych temperatura wprwadzenie d wdy niej sieciwej, węzłów paliw cieplnych, niższym w zależnści bciążeniu a d c parametrów za śrdwiskwym, tym idzie pwietrza dstawę np. zastąpienie zewnętrzneg, wymaganej węgla gazem, przez jest zatem energetyczne wykrzystanie biytkwnika bardz ilści masy isttnym ciepła i paliw przy parametrem alternatywnych, zwiększnej decydującym efektywnści mżliwściach systemu ciepłwniczeg. zwiększania efektywnści energetycznej dalszy rzwój systemów skjarzneg ciepłwniczych. wytwarzania Umżliwia ciepła, elektrycznści na bwiem, i chłdu, tj. przy rzwój jednczesnym kgeneracji i trójgeneracji, 3.3. zapewnieniu Czynniki atmsferyczne kmfrtu cieplneg dbirców, minimalizację strat ciepła, szczędnść surwców energetycznych, jak i również pprawę wskaźników eklgicznych. Tabele Zaptrzebwanie 8 na mc cieplną silnie uzależnine 7-8/2013 jest m.in. d warunków www.infrmacjainstal.cm.pl regulacyjne wdy sieciwej dla sieci ciepłwniczej przy regulacji centraln-jakściwej msferycznych występujących w danym seznie grzewczym. Stąd też, w celu kreślenia systemu ciepłwniczeg pracwywane były na pdstawie wytycznych ministerialnych [6]. łaściwych parametrów wdy sieciwej wyznacza się wykres regulacyjny, czyli zależnść
pprawy efektywnści energetycznej sieci ciepłwniczych pprzez: graniczenie strat ciepła na przesyle w wyniku wymiany sieci kanałwych na sieci z rur preizlwanych, zastąpienie systemów wyskparametrwych systemami niskparametrwymi, pracwanie metd kreślania czynników kształtujących zaptrzebwanie na ciepł przez dbirców kmunalnych nwe tabele regulacyjne, budwę inteligentnych sieci ciepłwniczych, pprawę efektywnści energetycznej systemów budwlan-instalacyjnych pprzez: wprwadzanie systemów indywidualneg rzliczania zużycia ciepła u dbirców kńcwych, mdernizację węzłów i instalacji wewnętrznych pdnszących spra wnść wykrzystania ciepła dstarczaneg z systemów miejskich, wdrażanie budwnictwa energszczędneg i niskenergetyczneg, zwiększenie wykrzystania dnawialnych źródeł energii w sektrze budwnictwa. Należy ddatkw pdkreślić, że craz częściej zaczyna się rzważać decentralizację systemów ciepłwniczych w miastach i przygtwanie ich d pracy wyspwej lub wręcz indywidualnej. Z uwagi na wymgi unijneg i krajweg prawa w zakresie chrny pwietrza, dnawialnych źródeł energii i efektywnści energetycznej, w plskim ciepłwnictwie knieczne są inwestycje zarówn p strnie dbirców, jak i wytwórców raz dystrybutrów. Ciepłwnictw Temperatura czynnika grzewczeg Udział strat ciepła w sieciach ciepłwniczych w Plsce wynsi d 5% d 15% w kresie seznu zimweg raz d 20% d 30% w czasie seznu letnieg [6, 13]. Jednym z parametrów determinujących straty ciepła na przesyle jest temperatura czynnika grzewczeg. Wraz z jej wzrstem zwiększa się udział strat, c z klei pciąga za sbą większe kszty wytwrzenia i dstarczenia zamówinej mcy cieplnej przez dbirców. Mżna wyróżnić dwa zasadnicze kierunki prac zmierzających d bniżenia strat ciepła w sieci ciepłwniczej [10]. Pierwszy kierunek t wzrst pru przenikania ciepła przez ściankę przewdów ciepłwniczych. Prces ten realizwany jest w trakcie wymian wyeksplatwanych sieci ciepłwniczych wyknanych w technlgii kanałwej na sieć preizlwaną, przy czym są t prcesy wymuszne kniecznścią bieżącej eksplatacji sieci i częst barczne wyskimi ksztami inwestycyjnymi. Z drugiej strny straty ciepła w sieci ciepłwniczej są wprst prprcjnalne d różnicy temperatury wdy sieciwej i pwietrza zewnętrzneg. Na rysunku 3 przedstawin przykładwy rzkład temperatury wdy sieciwej w funkcji temperatury pwietrza zewnętrzneg dla systemu ciepłwniczeg pracująceg w warunkach braku dstswania wartści temperatury wdy sieciwej d bieżąceg zaptrzebwania na ciepł. Jak wynika z danych przedstawinych na rysunku 3 liczba zdarzeń, w których temperatura wdy sieciwej jest wyższa d wartści załżnych w tabelach regulacyjnych jest znacząca. Każdy teg typu stan pracy sieci przyczynia się d wzrstu nieuzasadninych strat ciepła. Z drugiej strny wyniki pmiarów wskazują na t, że eksplatacja prezentwanej sieci ciepłwniczej przy wymusznej pracy z wartściami temperatury wdy zasilającej nie przekraczającymi 120 a więc niższymi w prównaniu d wartści temperatury zgdnych z tabelą regulacyjną, nie spwdwała żadnych prblemów z dstawą ciepła d dbirców kńcwych i klizji z wymaganymi minimalnymi spadkami temperatury w węzłach cieplnych. Mc cieplna Klejnym prblemem dtyczącym pracy sieci ciepłwniczych jest występwanie znacznej różnicy pmiędzy prjektwanym a rzeczywistym zaptrzebwaniem na mc cieplną u dbirców kńcwych. W badaniach [11] wykazan, że rzbieżnści te mgą wynsić nawet d 60%. Dlateg też, mdernizacja sieci ciepłwniczych bejmwać pwinna pracwanie metd kreślania czynników kształtujących zaptrzebwanie na ciepł przez dbirców kmunalnych w nwych warunkach ich eksplatacji raz zagadnienia dtyczące ptymalizacji bliczeniwych wartści temperatury wdy sieciwej. Wyniki tych pracy pzwlą na uzyskanie najkrzystniejszeg cieplneg i hydrauliczneg stanu pracy centrali, sieci ciepłwniczej raz pdłącznych d niej węzłów cieplnych, a c za tym idzie dstawę wymaganej przez użytkwnika ilści ciepła przy zwiększnej efektywnści systemu ciepłwniczeg. Czynniki atmsferyczne Zaptrzebwanie na mc cieplną silnie uzależnine jest m.in. d warunków atmsferycznych występujących w danym seznie grzewczym. Stąd też, w celu kreślenia właściwych parametrów wdy sieciwej wyznacza się wykres regulacyjny, czyli zależnść regulwaneg parametru (temperatury wdy sieciwej, strumienia masy wdy sieciwej) d temperatury zewnętrznej. Ocenę seznów grzewczych dknać mżna na pdstawie prównania trzech zasadniczych wielkści: długści trwania seznu, średniej temperatury tczenia teg kresu, względnie liczby stpnidni grzewania. W zależnści d przyjętej wielkści sezn mże być: długi lub krótki, wyskiej lub niskiej temperaturze, mniej lub bardziej energchłnny. Liczba stpnidni jest jedną z głównych wielkści wykrzystywanych w grzewnictwie i ciepłwnictwie. Jej wartść jest pdstawą szacwania zużycia ciepła w seznie grzewczym, bieżąceg mnitrwania zużycia ciepła, analizy zużycia ciepła istniejących budynków na pdstawie danych histrycznych, czy też wyknywania ich charakterystyk energetycznych, kreślania taryf d rzliczeń za dstarczne ciepł [1, 2, 3]. Stpnidni są narzędziem, które jest wykrzystywane w cenie i analizie prcesów wytwarzania, przesyłania i wykrzystania ciepła raz planwania ppytu na ciepł. Na rysunku 4 zamieszczn przebieg zmian liczby dni grzewania, seznwej temperatury tczenia raz, wyrażnej w tysiącach, liczby stpnidni w klejnych seznach grzewczych d 1963/1964 d 2009/2010. Dane te ilustrują wzajemną zależnść tych trzech parametrów w analizwanym przedziale czasu, jednak trudne jest kreślenie systematycznej zależnści pmiędzy nimi. Jak widać na rysunku 4 bserwwany jest wzrst wartści seznwej temperatury tczenia wraz z klejnymi seznami grzewczymi. Tabele regulacyjne Optymalizację temperatury wdy sieciwej prwadzi się pprzez bliczenia zdążające d utwrzenia nwych tabel regulacyj- www.infrmacjainstal.cm.pl 7-8/2013 9
C nych dla źródeł, sieci i użytkwników systemów ciepłwniczych, umżliwiających ich dstswanie d aktualnych ptrzeb dbirców przy jednczesnym zagwarantwaniu niezawdnści dstaw ciepła. Właściwie ustalna temperatura wdy sieciwej, w zależnści d parametrów pwietrza zewnętrzneg, jest zatem bardz isttnym parametrem decydującym mżliwściach zwiększania efektywnści energetycznej systemów ciepłwniczych. Umżliwia na bwiem, przy jednczesnym zapewnieniu kmfrtu cieplneg dbirców, minimalizację strat ciepła, szczędnść surwców energetycznych, jak również pprawę wskaźników eklgicznych. Tabele regulacyjne wdy sieciwej dla sieci ciepłwniczej przy regulacji centraln-jakściwej systemu ciepłwniczeg pracwywagdzie: ne były na pdstawie wytycznych ministerialnych [6]. Zgdnie z tymi wytycznymi temperatura wdy sieciwej w źródle ciepła jest tws, z - temperatura wdy w rurciągu zasilającym w źródle ciepła, zależna d bliczeniwej wartści współczynnika bciążenia cieplneg φx, udziału ciepłej wdy Ucw raz warunków atmsferycz t,p - temperatura wdy w rurciągu w źródle ciepła,ustalania nych, tj. temperatury pwietrza zewnętrzneg,wsnasłnecznienia i prędkści wiatru. Tapwrtnym pdstawwa metda parametrów - bliczeniwa temperatura wdy instalacyjnej zasilaniu w węźle cieplnym, wdy sieciwej wykrzystywana przy regulacjit wi systemu ciepłwniczeg jest pwszechnie stswanana dla sieci ciepłwniczych becnie, z, bl pracujących, gdzie jak wcześniej stwierdzn występują znaczące rzbieżnści pmiędzy prjektwym a rzeczywistym zaptrzebtwi, p,bl - bliczeniwa temperatura wdy instalacyjnej na pwrcie w węźle cieplnym, waniem na ciepł. Dlateg dla ptrzeb pprawy energetycznej systemu ciepłwniczeg craz częściej w źródłach tych tws, zefektywnści - bliczeniwa temperatura wdy sieciwej na zasilaniu w węźle cieplnym,, bl systemów stsuje się regulację parametrów sieci w parciu prgnzwane zaptrzebwanie na ciepł. W tym celu wykrzystuje się tws, p,bl - bliczeniwa temperatura wdy sieciwej na pwrcie w węźle cieplnym, rzkład parametrów pracy sieci uzyskany z pmiarów przeprwadznych we wcześniejszych seznach grzewczych. W przypadku tw d zaptrzebwania - temperatura wewnętrzna w pmieszczeniach grzewanych, regulacji jakściwej dstswanie mcy cieplej przy zmiennych warunkach atmsferycznych, przy stałym u współczynnik redukcji temperatury w węźle cieplnym, -, przepływie wdy sieciwej w ciągu całeg seznu grzewczeg, siągane jest pprzez dpwiedni dstswane wartści temperaα - temperatura względny przepływ wdy sieciwej, -, tury na zasilaniu (wyjściu ze źródła ciepła). Natmiast wdy sieciwej na pwrcie jest wynikiem ilści debraneg bliczeniwa różnica temperatur zasilania i pwrtu instalacji centralneg grzewania w węźle ciepła przez użytkwników. δ tbl K, Obecnie brak jest jasnych metd kreślania temperaturycieplnym, wdy sieciwej. Nwe kncepcje sterwania siecią realizwane są w par t bliczeniwy spadek temperatury w instalacji centralnegnagrzewania, bl ciu indywidualne mdele matematyczne pisujące pracę sieci w rzeczywistych warunkach pgdwych danym terenie, tzn. bniżenie temperatury wdy sieciwej dstarczanej ze źródła d daneg przyłącza pwstałe mdele uwzględniają specyfikę zachwania pd- wskutek strat t ws, z się- dbirców kńcwych dla danej sieci ciepłwniczej, dając tym samym ciepła pdczas przesyłania, K, waliny pd inteligentne sieci ciepłwnicze. Obecnie dąży się d pełnej autmatyzacji węzłów. W dstępnej literaturze nie prpnuje bniżenie temperatury wdy sieciwej dstarczanej d daneg przyłącza d źródła ciepła t ws, p tabel - regulacyjnych wdy sieciwej w systemach ciepłwniczych pracujących się żadnych precyzyjnych metd twrzenia nwych wskutek strat ciepła pdczas przesyłania, K, w becnych realiach rynku ciepła. Dlateg też zaprpnwan zestaw zależnści, które mżna stswaćnaw rzwiązywaniu prblemaróżnica temperatur wdy sieciwej i instalacyjnej pwrcie wymagana warunkami techniczn tw, p eksplatacyjnymi wymiennika ciepła, K, 1-6 pracwan w parciu pracę tyki aktualizacji tabel regulacyjnych. Rzkład temperatury wdy sieciwej pisany zależnściami ϕ -bliczeń względne zaptrzebwanie na ciepł, [7]. Pdstawwe dane wymagane d przeprwadzenia rzkładu temperatury wdy -,sieciwej przedstawin na rysunku 5. (1) (2) d t = twi, z,bl + twi, p,bl t bl w 2 u= tws, z,bl twi, z,bl twi, z,bl tws, p,bl tbl = twi, z,bl twi, p,bl a =j 0,33 gdzie: Rys. 5. Pdstawwe dane wymagane d bliczeń rzkładu temperatury czynnika grzewczeg dla sieci ciepłwniczej (3) (4) (5) (6) Rys. 6. Pdstawwe dane wymagane d bliczeń rzkładu temperatur czynnika grzewczeg dla sieci ciepłwniczej Pniżej przedstawin mżliwe d uzyskania efekty energetyczne, eklgiczne eknmiczne bniżenia temperatur wdy sieciwej na zasilaniu i pwrcie dla wybraneg systemu ciepłwniczeg mcy cieplnej 340 MW raz długści łącznej magistral 28 km. N rysunku 7 przedstawin uzyskany efekt energetyczny i eknmiczny. tws, z - temperatura wdy w rurciągu zasilającym w źródle ciepła, tws, p - temperatura wdy w rurciągu pwrtnym w źródle ciepła, twi, z,bl twi, p,bl tws, z,bl tws, p,bl tw - u a - współczynnik redukcji temperatury w węźle cieplnym, -, - względny przepływ wdy sieciwej, -, d tbl tbl - bliczeniwa różnica temperatury zasilania i pwrtu instalacji centralneg grzewania w węźle cieplnym, K, - bliczeniwy spadek temperatury w instalacji centralneg grzewania, 10 bliczeniwa temperatura wdy instalacyjnej na zasilaniu w węźle cieplnym, bliczeniwa temperatura wdy instalacyjnej na pwrcie w węźle cieplnym, bliczeniwa temperatura wdy sieciwej na zasilaniu w węźle cieplnym, bliczeniwa temperatura wdy sieciwej na pwrcie w węźle cieplnym, temperatura wewnętrzna w pmieszczeniach grzewanych, 7-8/2013 www.infrmacjainstal.cm.pl
Ciepłwnictw Rys. 6. Efekt energetyczny i eknmiczny bniżenia strat przesyłu sieci ciepłwniczej: a) Parametry sieci bazwe: 135/70 straty na przesyle 8%; b) Parametry sieci bazwe: 135/70 straty na przesyle 15% Rys. 7. Efekt energetyczny i eknmiczny bniżenia strat przesyłu sieci ciepłwniczej: a) Par bazwe: 135/70 straty na przesyle 8%; b) Parametry sieci bazwe: 135/70 straty na pr t ws, z - bniżenie temperatury wdy sieciwej dstarczanej ze źródła d daneg przyłącza wskutek strat ciepła pdczas przesyłania, K, t ws, p t w, p j - bniżenie temperatury wdy sieciwej dstarczanej d daneg przyłącza d źródła ciepła wskutek strat ciepła pdczas przesyłania, K, różnica temperatury wdy sieciwej i instalacyjnej na pwrcie wymagana warunkami techniczn-eksplatacyjnymi - wymiennika ciepła, K, - względne zaptrzebwanie na ciepł, -, Rys. 7. Efekt energetyczny i eknmiczny bniżenia strat przesyłu sieci ciepłwniczej: a) Parametry sieci bazwe: Na rysunku 135/70 6 straty przedstawin na przesyle 8%; mżliwe b) Parametry d uzyskania sieci bazwe: efekty 135/70 energetyczne, straty na przesyle eklgiczne 15% i eknmiczne bniżenia temperatury wdy sieciwej na zasilaniu i pwrcie dla wybraneg systemu ciepłwniczeg mcy cieplnej 340 MW raz długści łącznej magistral 28 km. Przedstawin także uzyskany efekt energetyczny i eknmiczny. Na rysunku 7 przedstawin jednstkwy efekt eklgiczny bniżenia strat przesyłu sieci ciepłwniczej pracującej przy temperaturze 135/70 C raz wyjściwych stratach ciepła na przesyle wynszących 8% i 15%. Obniżenie temperatury zasilania z 135 d 120 C raz pwrtu z 70 d 60 C pzwala na bniżenie mcy zamówinej i rczneg zużycia niednawialnej energii pierwtnej pkrywających straty ciepła na przesyle nśnika ciepła 12%. Łączna kwta szacwanych szczędnści z tytułu bniżenia strat ciepła sieci ciepłwniczych, pprzez bniżenie temperatury wdy sieciwej, mże wynieść w tym przypadku 3146 PLN/MW dla standardweg seznu grzewczeg. Szacwany jednstkwy efekt eklgiczny przedstawiny jak emisja równważna wynikający z bniżenia temperatury zasilania z 135 d 130 C raz temperatury pwrtu z 70 d 65 C wyniósł 5,7 kg/mw mcy zainstalwanej raz przy bniżeniu temperatury zasilania z 135 d 120 C raz pwrtu z 70 d 60 C wyniósł 14,7 kg/mw mcy zainstalwanej dla standardweg seznu grzewczeg raz stratach wyjściwych sieci na pzimie 8%. W przypadku strat sieci wynszących 15% emisja równważna wynisła dpwiedni 10,7 kg/mw raz 27,5 kg/mw. Zmiana rzeczywistych warunków pracy sieci ciepłwniczej p prcesach termmdernizacji budynków przyłącznych d niej prwadzi także d mżliwści bniżenia emisji ditlenku węgla. Zakładając, że prace związane z bniżaniem parametrów temperaturwych sieci ciepłwniczych nie wymuszają w większści przypadków wyknania prac skutkujących ddatkwą emisją CO 2, t uzyskany efekt redukcji emisji ditlenku węgla jest też wskaźnikiem pprawy efektywnści energetycznej sieci ciepłwniczej. W analizwanym przypadku (rys. 7) uzyskan bniżenie emisji CO 2 dpwiedni d 3,4 d 8,7 kg/mw dla strat ciepła w sieci 8% raz d 6,4 d 16,4 kg/mw dla strat ciepła w sieci 15%, w standardwym seznie grzewczym. Wniski Uzyskane efekty energetyczne, eklgiczne i eknmiczne usprawnienia sieci ciepłwniczej, pprzez wprwadzenie nwych tabel regulacyjnych dstswujących parametry pracy systemu ciepłwniczeg d bieżących ptrzeb użytkwników, tj. dstswania systemu d pracy w warunkach dynamicznie przebiegających prcesów termmdernizacyjnych w budwnictwie, są zależne d indywidualnych cech daneg systemu ciepłwniczeg. W związku z tym, bniżenie temperatury wdy sieciwej mże pwdwać w innych systemach ciepłwniczych kniecznść wprwadzenia zmian w układach pmpwych w ciepłwniach i przepmpwniach sieciwych, czy kniecznść dregulwania strumienia bjętści czynnika grzejneg w węzłach u użytkwników kńcwych. Prpnuje się, aby dla budynków nwych raz budynków pddanych prcesm termmdernizacji wdrażać parametry czynnika grzejneg wynszące nie więcej niż 80/60 C. Istnieje kniecznść przeanalizwania ptrzeb cieplnych biektów pddanych termrenwacji, w których nie przeprwadzn mdernizacji instalacji wewnętrznej. Odbircy ciepła pwinni deklarwać zarówn mc zamówiną, jak i strumień bjętści czynnika zasilający kreślne biekty. LITERATURA [1] MAŃKOWSKI S.: Uwarunkwania klimatyczne dla plskich systemów ciepłwniczych. Ciepłwnictw, Ogrzewnictw, Wentylacja, Nr 10, 2010 [2] POPIOŁEK B., BARTOSZ D.: Prgnzwanie zużycia ciepła na cele grzewcze i wentylacyjne w budynku mieszkalnym. Rynek Energii 5 (90), 2010 www.infrmacjainstal.cm.pl 7-8/2013 11
C [3] SIUTA-OLCHA A., CHOLEWA T.: Analiza czynników wpływających na kszty dstarczaneg ciepła d budynków mieszkalnych wielrdzinnych. Rynek Energii 5 (84), 2009 [4] LIS P. Efektywnść energetyczna w systemach budwlan instalacyjnych. Materiały dydaktyczne. Częstchwa 2009 [5] WĘGLARZ A.: Rla systemów ciepłwniczych w prcesie efektywneg wykrzystania energii w Plsce. Ciepłwnictw, Ogrzewnictw, Wentylacja, Nr 3, str. 91-96, 2012 [6] DECYZJA Nr 4 Ministra Gspdarki Materiałwej i Paliwwej z dnia 4 czerwca 1987 r. w sprawie ustalenia temperatury wdy sieciwej w źródłach ciepła i systemach ciepłwniczych [7] SZKARKOWSKI A., ŁATKOWSKI L.: Ciepłwnictw. Wydawnictw Naukw-Techniczne, Warszawa, 2006 [8] FIGAT K.: Kgeneracja ptymalizacja dbru technlgii szansą rzwju przedsiębirstwa ciepłwniczeg. Instal, Nr 10, str. 14-20, 2011 [9] DYREKTYWA 2010/31/UE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków [10] JABŁOŃSKA K., NIEMYJSKI O. Analiza mżliwści graniczenia strat ciepła na przykładzie jedneg z systemów ciepłwniczych w Plsce. Instal, Nr 9, str. 12-18, 2012 [11] LIS P., SEKRET R.: Analiza prównawcza seznweg zużycia ciepła d grzewania budynków edukacyjnych. Czaspism Techniczne Budwnictw, nr 1-B/2009 Zeszyt 5, str. 167-174, Wydawnictw Plitechniki Krakwskiej, Kraków, 2009 [12] SEKRET R., WILCZYŃSKI W.: Analiza zmian temperatury pwietrza zewnętrzneg raz długści seznu grzewczeg na liczbę stpnidni na przykładzie miasta Częstchwa. Rynek Energii, Nr 4 (95), str. 58-63, 2011 [13] BARTNICKI G., NOWAK B., BOLACH M. Straty ciepła w systemie dystrybucji ciepła. Instal, Nr 2, str. 4-8, 2012. 12 7-8/2013 www.infrmacjainstal.cm.pl