Модуль 2-1 Огляд; нерг; позначте основний інструмент для; оцінка ча; nes; нерг; кліщі; Частина 1
Рівняння балансу
Загальне рівняння такого балансу можна записати у вигляді балансу потужності, де тепло, що подається різними джерелами, дорівнює використаному теплу для кроку в часі:
Ми припускаємо наявність теплового запасу який у будь-який момент може бути стягнений, якщо є надлишкове тепло, або воно відводиться, якщо маємо дефіцит.
Накопичення тепла та теплова інерція мережі. Примітка
Загальна довжина мереж централізованого теплопостачання перевищує кілька кілометрів. Маса води, що міститься в трубах, забезпечує теплову інерцію мережі і фактично становить запас тепла.
У багатьох будівлях опалення сповільнюється вночі, а кімнати потрібно прогрівати вранці. Тоді потребована потужність може іноді перевищувати потужність, встановлену в котельні. Перед цим ранковим перезапуском оператор перегріває мережу на кілька градусів, щоб впоратися з тимчасовим збільшенням запитуваної потужності.
Іноді встановлюються спеціальні накопичувальні пристрої (наприклад, буферна ємність з гарячою водою), але вони залишаються незвичними та відповідають невеликій ємності. Широкомасштабне зберігання тепла все ще залишається погано вирішеним технологічним питанням.
Згадаймо
Джерела тепла може бути модульним (здатний адаптуватися до попиту) чи ні:
Котел є модульним (оператор мережі контролює його роботу постійно, автоматично або вручну)
Деякі джерела не можуть бути модульовані, наприклад, смертельне тепло спалювальної установки побутових відходів або когенераційної установки. У цьому випадку, якщо наявне тепло стає надлишковим (за відсутності іншого можливого використання цього тепла), його потрібно евакуювати, наприклад, за допомогою акумуляторів повітряного охолодження.
Загальне рівняння теплового балансу
Потужність, яку використовують користувачі, є обмеженням, яке має задовольнити оператор.
Однак це обмеження не має таких самих вимог, як до електричної мережі, де його потрібно перевіряти за хвилинною шкалою. Інертність використання, спричинена тепловою інерцією будівель або накопиченням гарячої води, забезпечує певну гнучкість, і баланс повинен бути збалансований щогодинно. Крім того, не існує пристрою типу «вимикач»: якщо попит перевищує виробництво, користувачі обслуговуються частково, але це не логіка «все або нічого». Мережа не ризикує руйнуватися через відсутність балансування, як електрична мережа, навіть якщо очевидно подача енергії може бути перервана з інших причин (розрив труби, несправність насоса).
Отже, роль оператора мережі полягає в управлінні постачанням тепла різними джерелами та виробничими потужностями з часом для задоволення попиту, забезпечення безпеки об'єктів та мінімізації експлуатаційних витрат та забруднюючих викидів.
Загальне рівняння теплового балансу трубопроводу в стаціонарному стані забезпечує краще розуміння цього важеля:
У трубі, де циркулює масовий потік ṁ води [кг/с], між точкою A і точкою B (де температури відповідно T A і T B [° C]), потужність, що обмінюється між A і B (приймається або подається рідиною), дорівнює:
Термін З п - теплоємність води [кДж/кг -1. ° С -1]
Зокрема, на затискачах котельні точка B відповідає виходу з мережі, а точка A - зворотному потоку ṁ що відповідає витраті на напорі мережі (потік зменшується при віддаленні від котельні та обслуговуванні деяких користувачів)
Тому для транспортування теплової потужності з котельні до користувачів та адаптації її до потреб, отже, можна впливати на швидкість потоку в мережі та/або температуру на виході T D (вихід котельні).
Примітка
Як ми бачили на попередній сторінці (Енергетичний баланс: Дані та моделі), енергетичні установки, як і більшість фізичних систем, є динамічними системами: вони працюють в динамічному (або змінному) режимі., тобто деякі їх характеристики змінюються в залежності від часу (температури, тиску, витрати, а отже, і потужності).
На відміну від динамічного режиму, існує робочий режим - стійкий стан (або статичний)- де ці експлуатаційні характеристики не змінюються з часом і тому є постійними. Навіть якщо цей постійний режим не завжди дотримується часто, він, проте, є дуже цікавим режимом з теоретичної точки зору, оскільки його набагато простіше моделювати. Він визначає найважливіші експлуатаційні характеристики, як у випадку з наведеним вище рівнянням теплового балансу мережі централізованого теплопостачання.