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; Qp— теплоприток через ограждения, кровлю и полы, Вт; Qu — теплоприток, возникающий в результате применения технологической вентиляции и открывания дверей, Вт; Qm - теплоприток, эквивалентный работе вентиляторов, транспортеров и т. д., Вт; Qf — теплоприток от освещения, Вт; QE — теплоприток от транспортных механизмов, Вт; QL — тепло, выделяемое работающими людьми, Вт; Qa — тепло, вносимое продуктами при охлаждении или замораживании, Вт; Q(, — тепло дыхания растительного сырья в процессе охлаждения и хранения, Вт; QB — тепло, отводимое от строительных конструкций, изоляции, машин и т. д. при понижении температуры в холодильнике, Вт; Qy — 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 Qmax.
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.