Среднегодовые температуры воды в тепловых сетях криолитозоны

Цель исследования. Для населенных пунктов, расположенных в криолитозоне на территории РФ, получить значения среднегодовых температур воды в тепловых сетях централизованных систем теплоснабжения отдельно для подающей и обратной магистрали при использовании проектных температур воды в диапазоне от 95 до 150°С с учетом современных климатических данных и показателей используемых отопительных приборов.

Методы. Для достижения поставленных целей использовались методы центрального качественного регулирования нагрузки потребителя тепловой энергии, основанные на уравнении теплового баланса. Для нахождения температур в точке излома температурного графика использовались численные методы решения уравнений. Для получения уравнения зависимости среднегодовой температуры воды в подающей магистрали тепловой сети использовались методы теории приближения функций алгебраическими полиномами. Для кластеризации населенных пунктов по критерию нахождения в криолитозоне и возможности использования централизованного теплоснабжения использовались методы анализа и синтеза.

Результаты. Получены среднегодовые значения температур воды для подающей и обратной магистралей тепловых сетей при использовании графиков центрального качественного регулирования с проектными температурами от 95 до 150°С с учетом значений среднемесячных наружных температур воздуха для населенных пунктов криолитозоны Российской Федерации.

Заключение. Рекомендуемые современными нормативами значения годовых температур воды для подающей магистрали тепловых сетей могут существенно отличаться от расчетных значений, полученных с учетом проектных температур воды, климатических характеристик района проектирования, особенностей организации закрытой системы теплоснабжения с целью обеспечения нормативных температур горячего водоснабжения. Получено квадратное уравнение, позволяющее с высокой точностью рассчитать проектную годовую температуру теплоносителя для подающего трубопровода в зависимости от реализуемого в системе теплоснабжения температурного графика для населенных пунктов, расположенных на территории криолитозоны.

1. Города азиатской арктики в условиях новых вызовов изменений климата и пандемии COVID-19 / А.Н. Пилясов, Н.Ю. Замятина, А.Е. Поляченко, Б.В. Никитин // Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. 2022. №2(115). С. 114-140. DOI:10.26110/ARCTIC.2022.115.2.007.

2. Оценка воздействия опасных криогенных процессов на инженерные объекты в арктике / В.И. Гребенец, Ф.Д. Юров, А.И. Кизяков, Л.И. Зотова, А.А. Маслаков, В.А. Толманов, И.Д. Стрелецкая // Вестник Российского фонда фундаментальных исследований. 2022. № 3-4 (115-116). С. 87-102. DOI:10.22204/2410-4639-2022-115-116-03-04-87-102.

3. Минин В.А. Характеристики источников теплоснабжения городов мурманской области // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т.10. № 5-18. С. 5-19. DOI:10.25702/KSC.2307-5252.2019.5.5-19.

4. Биев А.А., Шпак А.В. Проблема мазутозависимости северного региона: ее особенности и возможные пути разрешения на примере мурманской области // Проблемы развития территории. 2016. №1(81). С. 65-78.

5. Влияние климатических условий на эффективность автоматического регулирования в системах централизованного теплоснабжения / Н.А. Драпалюк, М.С. Кононова, О.О. Андрияшкин, С.В. Божко // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2020. №1(12). С. 54-61.

6. Кононова М.С., Воробьева Ю.А., А Забара.В. Влияние теплозащитных характеристик тепловой сети на температурный режим системы горячего водоснабжения // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2020. № 4(15). С. 48-54.

7. Shan X., Wang P., Lu W. The reliability and availability evaluation of repairable district heating networks under changeable external conditions // Applied Energy. 2017. Т.203. Рр.686-695. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.06.081.

8. Influence of the layout of functional zones of cities on the development of heat supply systems / V.N. Mel'kumov, S.N. Kuznetsov, S.G. Tul'skaya, A.A. Chuikina // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2019. №2(42). Рр. 85-92. DOI:10.25987/VSTU.2019.42.2.009.

9. Расчет условий совместной прокладки трубопроводов надземным способом / В.В. Григорьев, П.Е. Захаров, А.С. Кондаков, И.Г. Ларионова // Математические заметки СВФУ. 2017. Т. 24. №3. С. 78-89. DOI 10.25587/SVFU.2018.3.10891.

10. Akhmetova I., Chichirova N., Derevianko O. Revisiting heat losses calculation at district heating network // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2017. Т.8. №12. Рр 694-702.

11. Version of the solution of the problem of optimization of thickness of the heat-insulation layer in heat supply / N.A. Petrikeeva, D.M. Chudinov, Ye.A. Kopytina, O.A. Sotnikova // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2018. №4(40). Рр. 40-49.

12. Жутаева Е.Н., Давыдова Т.Е., Дубровская Т.Н. Оптимизация затрат предприятия (на примере исследования рынка теплоснабжения) // ФЭС: Финансы. Экономика. 2017. №5. С. 29-38.

13. Китаев Д.Н., Тульская С.Г., Мартыненко Г.Н. Влияние проектных среднегодовых значений температур воды в тепловой сети на стоимость изоляции // ФЭС: Финансы. Экономика. Стратегия. 2022. Т. 19. №6. С. 53-57.

14. Solving the multi-criteria optimization problem of heat energy transport / V. Melkumov, S. Tulskaya, A. Chuykina, V. Dubanin // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2021. Т. 1258. Рр 3-10. DOI:10.1007/978-3-030-57450-5_1.

15. Рафальская Т.А. Низкотемпературные режимы работы тепловых сетей при качественно - количественном регулировании // Новая наука: Теоретический и практический взгляд. 2016. №10(2). С. 141-143.

16. Воеводин А.Г. Анализ расчетов нормативных значений технологических потерь при передаче тепловой энергии по сетям систем теплоснабжения потребителей с целью снижения эксплуатационных затрат // Транспортные системы. 2016. №2. С.31-41. DOI:10.46960/62045_2016_2_31.

17. Басс М.С., Середкин А.А., Батухтин С.Г. Проблемы нормирования тепловых потерь в водяных тепловых сетях и котельных // Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов. XVIII Международная научно-практическая конференция / отв. ред. А. В. Шапиева. Чита, 2018. С. 57-61.

18. Бадах В.Ф., Кузнецова А.Д. Расчет нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей // Технико-технологические проблемы сервиса. 2011. №4(18). С. 60-72.

19. Панферов В.И., Панферов С.В. Об особенностях вывода уравнений регулирования систем централизованного теплоснабжения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2016. Т. 16. №1. С. 21-30. DOI: 10.14529/ctcr160102.

20. Китаев Д.Н., Мартыненко Г.Н., Лобода А.В. Уравнения характерных значений температурных графиков // Научный журнал строительства и архитектуры. 2019. №3(55). С. 21-27. DOI 10.25987/VSTU.2019.55.3.002.

21. Смородова О.В., Китаев С.В., Усеев Н.Ф. Сравнительный анализ методов регулирования теплоснабжения // Norwegian Journal of Development of the International Science. 2018. №17-1. С. 54-58.