Приборный учет тепловой энергии

ЭНЕРГОБАЛАНС ХРАНИЛИЩ

Овощехранилища должны обеспечивать сохран­ность выращенной сельскохозяйственной продукции и круглогодичное обеспечение населения продуктами питания. Овощехранилища представляют собой спе­циальных класс зданий по параметрам микроклимата и наличию биологически активного сырья.

Важнейшим требованием к хранению овощей и фруктов является низкая температура (0..+ 10 °С), ко­торое поддерживается, но постоянном уровне за счет работы холодильных установок. Хранение при низких температурах обязательно даже при использовании новых способов хранения, таких как наличие регули­руемой газовой среды. Другим важным условием хра­нения является высокая относительная влажность воз­духа Оптимальные значения температуры и относи­тельной влажности для хранения различных видов овощей и фруктов представлены в табл. 1.3.1.

Влажность воздуха может поддерживаться рабо­той систем кондиционирования воздуха. Кондици­онирование воздуха в помещениях для хранения сельскохозяйственной продукции допускается преду­сматривать по требованиям технологии хранения продуктам при экономической целесообразности, ес­ли заданное метеорологические условия и чистота воздуха в них не могут быть обеспечены вентиляцией, в том числе и вентиляцией с испарительным охлажде­нием воздуха (19).

Расчетные параметры внутреннего воздуха (тем­пературу, относительную влажность и скорость движения воздуха) для проектирования отопления и вен­тиляции следует принимать [19 ]:

а) в помещениях для хранения сельскохозяйствен­ной продукции и в основных производственных по­мещениях — по нормам технологического проекти­рования;

б) в помещениях, для которых параметры внут­реннего воздуха не установлены нормами тех­нологического проектирования, в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76.

При роботе овощехранилищ происходит испаре­ние влаги с поверхностей овощей и фруктов и после­дующая конденсация влаги на поверхности охлаж­дающих приборов холодильных установок. Внешние теплопритоки, поступающие в камеры холодильников через наружные ограждения, вызывают усушку про­дуктов, а в ряде случаев являются причиной их порчи и снижения товарного качества. По донным Междуна­родного института холода, сокращение внешних теп- притоков в камеры хранения производственных хо­лодильников на 25 % приводит к уменьшению усушки продуктов на 13%.

Для поддержания заданного микроклимата в хра­нилищах необходим учет не только всех составляющих материального и теплового балансов, но и повышен­ная точность расчета каждой из них.

Общий тепловой поток определяется из уравне­ния теплового баланса в результате предварительно­го расчета его отдельных составляющих.

Наиболее общее выражение уравнения теплового баланса хранилища соответствует овоще-, фрукта- хранилищу, в котором следует учитывать физиологи­ческие процессы в растительном сырье (в первую оче­редь, «дыхание» овощей и фруктов) и биофизические процессы (испарение, охлаждение и т. д.) [3, 19). Тогда

(1.3.11)

где:

— суммарный тепловой поток, Вт; Q_p— теплоприток через ограждения, кровлю и полы, Вт; Q_u — теплоприток, возникающий в результате применения технологической вентиляции и открывания дверей, Вт; Q_m - теплоприток, эквивалентный работе вентилято­ров, транспортеров и т. д., Вт; Q_f — теплоприток от ос­вещения, Вт; Q_E — теплоприток от транспортных меха­низмов, Вт; Q_L — тепло, выделяемое работающими людьми, Вт; Q_a — тепло, вносимое продуктами при ох­лаждении или замораживании, Вт; Q₍, — тепло дыха­ния растительного сырья в процессе охлаждения и хранения, Вт; Q_B — тепло, отводимое от строительных конструкций, изоляции, машин и т. д. при понижении температуры в холодильнике, Вт; Q_y — тепло, отводи­мое при понижении температуры хлад носителя, Вт;

Qi — тепло, отводимое при замерзании влаги на по­верхностях охлаждающих аппаратов, если их темпе­ратура ниже 0 'С, либо тепло, выделяющееся в мок­рых охладителях при поглощении рассолом влаги ю воздуха, Вт. Индексы: j — характеризуют явное тепло, и — характеризует скрытое тепло либо тепло, «носи­мое влаг выделениями.

Поскольку теплопритоки изменяются во времени.

В таком случае суточный тепловой поток составляет:

Либо

Если разница между этими величинами больше, то при проектировании во внимание следует принимать Q_max.

Составляющая Q₀ может быть приближенно рассчитана по формуле:

здесь: г — теплота порообразования воды; к — выде­ление влаги данным типом продукта, находящимся к хранению, но единицу его массы; т, — масса хранимого продукта данного вида.

В настоящее время на достаточно высоком научись уровне решены вопросы оптимизации термического со­противления теплопередаче наружных ограждений хранилищ с учетом их назначения, емкости и техноло­гической эффективности систем охлаждения, теплопроводности волокнистой изоляции (существует специальная методика нормирования сопротивления теплопере­даче ограждений хранилищ как особого класса зданий по параметрам микроклимата и наличию биологически активного сырья), исследованы многочисленные факторы: биологические, терм влажностные, строитесь но-архитектурные, конструктивно-планировочные к т. д. и их влияние на рациональные режимы хранения проработаны теоретически и доведены до инженер»: решений вопросы систем воздухораспределения с точки зрения обеспечения равномерности, стабильнее^-- параметров в буртах, штабелях, контейнерах; теоретически и экспериментально обоснованы системы струйного инжекционного воздухороспределения, получив характеристики активированных, спутных воздушных струй, последовательных потоков и индуцируемых и» течений; предложены и апробированы теоретической модели нестационарного теплообмена в насыпы слоях сочного растительного сырья при активном (на примере различных сортов картоф ля, моркови ит. д.); аналогичные вопросы россмст» ны при хранении продукции в контейнерах.

Учет тепловой энергии позволяет создать основу для внедрения энергосберегающих мероприятий и энергоэффективных технологий на тепло потребляющих объектах.

Согласно ст. 11 Федерального закона «Об энер­госбережении», «весь объем добываемых, произво­димых, перерабатываемых, транспортируемых, хра­нимых и потребляемых энергетических ресурсов с 2000 г. подлежит обязательному учету». Поэтому для организации учета энергопотребления в роиг государ­ственных вошла проблема но только насыщения рынка средствами измерения и системами автоматизирован­ного учета энергоресурсов, но и соответствия выпус­каемых приборов современным мировым стандартам как по элементной базе, так и по решаемым задачам.

Оценка экспертов при разработке Федеральной целевой программы «Энергосбережение России. 1998 2005 г.» показало, что потребители тепловой энергии обеспечены лишь на 15 % приборами учета и регулирования расхода тепла, о потребители электрической энергии более чем на 90 %, но, к сожалению. 8 большинстве приборами учета расхода энер­гии устаревших конструкций, плохо совместимыми с автоматизированными системами контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ).

ПРИБОРНЫЙ УЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

Общие сведения о приборах учета тепловой энергии и теплоносителя

Приборами учета тепловой энергии называют приборы, выполняющие одну или несколько следу­ющих функций: измерение, накопление, хранение, отображение информации о количестве тепловой энергии, массе (объеме) теплоносителя, температуре, давлении теплоносителя и времени роботы приборов.

Для приборов учета тепловой энергии и теплоно­сителя принято краткое название — теплосчетчики.

Теплосчетчик (ТС) состоит из двух основных функ­ционально самостоятельных частей (см., рис. 1.4.1):

Рис. 1.4.2. Функции, выполняемые тепловычислителем (ТВ) и датчиков (расхода, темпера­туры и давления теплоносителя).

Тепловычислитель — это специализированное мик­ропроцессорное устройство, предназначенное для об­работки сигналов (аналоговых, импульсных или циф­ровых — е зависимости от типа применяемого датчика) от датчиков, преобразования их в цифровую форму, вычисления количества тепловой энергии в соответст­вии с принятым алгоритмом (определяемым схемой теплоснабжения), индикации и хранения (архивации) в энергонезависимой памяти прибора параметров теплопотребления (см. рис. 1.4.2).

Датчики расхода — наиболее важный элемент ТС в смысле влияния на его технические и потребительские характеристики. Не будет преувеличением сказать, что именно датчик расхода определяет качество ТС.

Для определенности поясним термин «датчик рас­хода».

В качестве датчике расхода могут применяться функционально завершенное самостоятельное уст­ройство (расходомер, расходомер-счетчик или счет­чик), для которого принято обобщенное название — преобразователь расхода (ПР), либо первичный пре­образователь расхода (ППР), способный функциони­ровать только совместно с ТВ конкретного типа.

В первом случае датчик расхода формирует унифицированный выходной сигнал (импульсный, токо­вый), который может обрабатываться различными ТВ, чьи входы согласованы с выходными сигналами датчи­ка расхода. Такой комплектацией теплосчетчика в оп­ределенной степени обеспечивается унификация при­боров учета тепла.

Преобразователь расхода состоит из первичного и вторичного преобразователей расхода. Вторичный преобразователь расхода (ВПР) — это электрон блок, который может быть конструктивно объединен с ППР, а может иметь раздельное исполнение. В некоторых случаях ВПР является функциональной частью И причем ВПР и ТВ монтируются в одном корпусе и никогда на одной плате.

Существуют различные способы измерения рас­хода теплоносителя (теплофикационной воды), н> пример: электромагнитный, ультразвуковой, вихре вой и пр. По способу измерения расхода, реяли» ванному в теплосчетчике, принято кротко назален теплосчетчик электромагнитным, ультразвуковым, и т. д.

В подавляющем большинстве теплосчетчиков вы­полняется измерение объемного расхода геплоисон теля и последующее вычисление массового расхода но основе данных о температуре и плотности (температура измеряется, плотность вычисляется).

Датчики температуры не имеют сколько может существенных особенностей, нуждающихся в специальном обсуждении. Обычно качестве датчиков температуры в составе теплосчетчика применяют поде бранные (по метрологическим характеристикам) гкр» терм сопротивлений, которые подключаются к Т6« двух-, трех- или четырёхпроводной схеме ТВ выявляет измерение величины активного сопротивлений терм сопротивления, компенсацию погрешностей, линиями связи, и вычисление температуры.

Датчики давления (ДД) также в незначительно степени влияют но технические и потребителю*- свойства теплосчетчика, тем более что для большинства практически важных случаев применения ТС* пользование ДД необязательно; обязательной являл

регистрация давлении только но источниках тепловой энергии и у потребителей с открытой системой тепло- потребления. Обычно ДД имеют унифицированный токовый выход 4..20, 0..20 или 0..5 мА, о ТВ — сопрягаемый с ним вход.

Зачастую в ТВ не предусмотрена возможность подключения ДД. Если такая возможность существует, следует иметь в виду, что для питания ДД может по­требоваться дополнительный источник напряжения, если он не встроен в ТВ.

Температура и давление теплоносителя являются исходными параметрами для определения удельной энтальпии теплоносителя.

В последнее время все чаще ощущается потреб­ность в регистрации фактического давления в системе с целью контроля параметров теплопотребления и раз­решении сгорав с теплоснабжающей организацией.

Номенклатуре теплосчетчиков, допущенных к при­менению в коммерческих узлах учета тепловой энер­гии, очень широка (сотни наименований приборов отечественного и импортного производства). Расши­ренный перечень организаций, выпускающих ТВ, при­ведем в приложении на CD-диске.