Особенности теплонапряженности машинного зала при отключении системы отопления

ЦЕЛЬ. Рассмотреть влияние отключения системы отопления на теплонапряженность машинного зала высоковольтной городской канализационной насосной станции. Определить, как влияет полное отключение системы отопления на тепловой режим рассматриваемого помещения при неизменных требованиях к тепловлажностным параметрам микроклимата внутреннего воздуха. Провести численный эксперимент моделирования стационарного теплового режима машинного зала с учетом основных технологических процессов в машинном зале высоковольтной городской канализационной насосной станции. Выполнить адаптацию разработанной модели теплового режима для моделирования отключения системы отопления. Рассмотреть распределение тепловых потерь помещения машинного зала при поддержании постоянной температуры воздуха.

МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод расчета проектного стационарного режима машинного зала, разработанный в прошлых работах автора.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрена особенность изменения теплонапряженности машинного зала при отключении системы отопления и иных факторов. Приведены результаты расчета тепловых избытков при различном количестве работающих насосов и изменении температуры сточных вод.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Отключение системы отопления снижает теплонапряженность помещения машинного зала в среднем на 0,3-0,4 Вт/м³. Данный способ энергосбережения способствует снижению расхода тепловой энергии и рекомендуется к использованию в рассматриваемом помещении. Экономия от использования данного метода энергосбережения для рассматриваемого типа канализационной насосной станции при проектном режиме эксплуатации составляет 890 000 рублей в год.

1. Filipe J., Bessa R. J., Reis M., et al. Data-driven predictive energy optimization in a wastewater pumping station // Applied Energy. 2019. V. 252. p. 113423.

2. Rinas M., Tränckner J., Koegst T. Sedimentation of raw sewage: Investigations for a pumping station in northern Germany under energy-efficient pump control // Water. 2018. V. 11, N1. p. 40.

3. Jorge C., Almeida M. D. C., Covas D. A novel energy balance tailored for wastewater systems // Urban Water Journal. 2022. V. 19, N5. pp. 441-452.

4. Leber T., Meisel M., Gamauf T., et al. Preparations for demand response on a municipal level. IEEE Africon 2011. Victoria Falls, Zambia. IEEE; 2011. p. 6072124. doi:10.1109/AFRCON.2011.6072124.

5. Кофман В. Я. Повышение энергоэффективности очистных сооружений канализации за рубежом // Водоснабжение и санитарная техника. 2012. № 9. с. 65-72.

6. Битиев А.В., Басов Н.С., Устюжанин А.В., и др. Прогнозирование энергосберегающего эффекта управляемой подачи воздуха для Ново-Люберецких очистных сооружений // Водоснабжение и санитарная техника. 2018. № 9. c. 47-56.

7. Khavanov P., Volkov V. Ensuring Energy Efficiency and Environmental Friendliness of the Ventilation Systems with Baths Wastewater Treatment. In: Solovev D.B. editor. International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies 2019 (FarEastCon 2019); Vladivostok, Russia. IEEE; 2019. p. 8934406.

8. Makisha N., Shevchenko-Enns E. Review of Energy Saving and Energy Efficiency Approaches Applied in Water Sector in Russia // E3S Web of Conferences. 2019. V. 97. p. 01040.

9. Васильев Г.П., Пасков В.В., Абуев И.М., и др. 12-летний опыт эксплуатации теплонасосной установки на районной тепловой станции // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2016. № 4. С. 30-32.

10. Smirnov A., Tsabolov K., Ineshina L., et al. Using biogas as an energy source // E3S Web of Conferences. 2021. V. 263. p.04064.

11. Прохоров В. И., Разаков М.А. Особенности применения теплоутилизационного оборудования на канализационных насосных станциях // Вестник МЭИ. 2022. № 2. C. 45-55.

12. Khohlov V., Razakov M. Energy Saving in Municipal Sewage Pumping Station // Journal of Physics: Conference Series. 2020. V. 1683, N5. p. 052003.

13. Hedes A., Svoboda M., Anton L. E., et al. In: Basile S., Boscaino V., Burattini C., et al., editors. In situ measurements on the electrical motors of hydraulic pumps installed in a wastewater station. IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering 2018 and IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe 2018 (EEEIC 2018 / I&CPS Europe 2018); Palermo, Italy. IEEE; 2018. p. 8494589.

14. Möller E., Pensler T., Thamsen P. U. Effect of speed variation on clogging of sewage pumps. American Society of Mechanical Engineers, Fluids Engineering Division Summer Meeting FEDSM 2021; New York, USA. ASME; 2021. V. 2. p. V002T00A001.

15. Wang X., Zhou X., & Zhang L. Energy-saving mechanism and control strategy of sewage pumping station system // Journal of Zhejiang University (Engineering Science). 2005. V. 39, N7. p. 1068-1071.

16. Васенин А. Б., Степанов С.Е., Крюков О.В. Основные проблемы и новые технические средства автоматизации системы канализационных насосных станций // Экологические системы и приборы. 2019. № 11. C. 3-8.

17. Усачев А. П. Методика оценки эффективности частотного регулирования производительности насосных агрегатов КНС // Водоснабжение и санитарная техни ка. 2020. № 1. C. 42-51.

18. Мальцев А. Н., Хватов О.С. Определение энергоэффективных режимов работы насосных агрегатов с частотно-регулируемым электроприводом на канализационных станциях // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2017. № 4(119). C. 100-107.

19. Moreno-Rodenas A. M., Duinmeijer A., Clemens F. H. L. R. Deep-learning based monitoring of FOG layer dynamics in wastewater pumping stations // Water Research. 2021. V. 202. p. 117482.

20. Ganora D., Isacco S., Claps P. Framework for enhanced stormwater management by optimization of sewer pumping stations. Journal of Environmental Engineering (United States). 2017. V. 143, N8. p. 04017025.

21. Березин С. Е., Баженов В.И. Новации энергосбережения в ВКХ, проверенные практикой // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2016. № 5. C. 48-55.

22. Березин С.Е. и др. Насосные станции с погружными насосами. Расчет и конструирование. Стройиздат. 2008 г. 160 с.

23. Рыбаков Р. С., Темный Д.С., Битиев А.В. Сравнительная оценка расчетного и фактического энергопотребления канализационных насосных станций // Водос набжение и санитарная техника. 2020. № 11. C. 38-41.

24. Прохоров В.И., Разаков М.А., Чернова Р.В. Теплопотребление городской канализационной насосной станции // Яковлевские чтения : Сборник докладов XIV Международной научно-технической конференции, посвященной памяти академика РАН С.В. Яковлева и 90-летию со дня создания факультета «ВиВ» Москва, 14–15 марта 2019 года. Москва: Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2019. C. 128-135.

25. Gilbert E. M., Agrawal S., Karst S. M., Horn H., Nielsen P. H., Lackner S. Low temperature partial nitritation/anammox in a moving bed biofilm reactor treating low strength wastewater // Environmental science & technology. 2014. V. 48, N 15. pp. 8784-8792.

26. Белова Д. Д. Подбор носителей и параметров иммобилизации консорциума микроорганизмов-деструкторов фосфатов // Вестник КрасГАУ. 2018. № 2(137). C. 294-299.

27. Колесников В. П., Ксенофонтов Б. С., Черникова Л. Ю., и др. Комбинированные сооружения для очистки сточных вод поселков и городов России // Водоснабжение и санитарная техника. 2020. № 11. C. 27-34.

28. Prokhorov V., Rymarov A., Razakov M., Kosarev A. Specialized method of calculating heat input from wastewater in the premises of the sewage pumping stations // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. V. 463, N 3. p. 032073.

29. Кугаевская Т.С., Зубричева Л.Л. Тепловые и тепловоздушные балансы канализационной насосной станции // Сборник науч ных трудов SWorld. 2014. Т. 18. Вып. 1. C. 71-75.

30. Прохоров В. И., Разаков М.А., Белоглазов А.Р. Качественная и количественная оценка теплопоступлений от сточных вод в помещение канализационной насосной станции // Естественные и технические науки. 2017. № 7(109). C. 143-146.

31. Рымаров, А. Г., Разаков М.А., Чернова Р.В. Управление работой системы отопления на канализационных насосных станциях // Естественные и технические науки. 2017. № 12(114). c. 293-295.

32. Малявина Е. Г., Иванов Д.С., Михеева Е.А. Сравнение результатов расчета теплопотерь заглубленных в грунт частей зданий по существующим инженерным методикам // Естественные и технические науки. 2015. № 6(84). C. 549-552.