«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Подход к проектированию трубопроводных систем централизованного хладоснабжения с технологией чиллер-фанкойл в резко континентальном климате с криолитозоной

УДК: 338.(4/9):621.311.22.(571.36)
DOI: 10.33285/2782-604X-2023-8(601)-48-56

Авторы:

¹ Институт физико-технических проблем Севера имени В.П. Ларионова СО РАН, Якутск, Россия
² Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН

Ключевые слова: интегрированные энергетические системы, централизованное хладоснабжение, абсорбционный чиллер, фанкойл, проектирование трубопроводных систем, гидравлические расчеты, многолетнемерзлые грунты, геокриологические процессы

Аннотация:

Разработан подход к проектированию трубопроводных сетей интегрированных систем теплохладоснабжения на базе абсорбционных чиллеров. Подход включает: моделирование нагрузки холода потребителей; гидравлические расчеты трубопроводных систем централизованного хладоснабжения (ЦХ); технико-экономические расчеты выбора оптимального варианта компоновки трубопроводных систем; оценку совместимости ремонтных, пусконаладочных работ систем теплохладоснабжения; моделирование теплового взаимодействия массива многолетнемерзлого грунта с трубопроводом хладоснабжения. Планируется использовать программный комплекс "СОСНА" для определения оптимальных параметров гидравлических систем ЦХ. Разработанный подход применен для квартала г. Якутска. Определена оптимальная компоновка системы ЦХ квартала – внутренний диаметр основного трубопровода 268,6 мм, прокладка трубопроводов – подземная с прямым подключением потребителей, материал трубопроводов – полиэтилен высокой плотности. Результаты моделирования тепловых процессов трубопроводов при подземной прокладке выявили незначительное влияние работы инженерных сооружений на надежность и несущие конструкции многолетнемерзлых грунтов. По первичной оценке себестоимость холода таких систем может составить 1,9 р./кВт∙ч, а дисконтируемый срок окупаемости 17 лет.

Список литературы:

1. Voropai N.I., Stennikov V.A., Barakhtenko E.A. Integrated Energy Systems: Challenges, Trends, Philosophy // Studies on Russian Economic Development. – 2017. – Vol. 28, Issue 5. – P. 492–499. – DOI: 10.1134/S107570071705015X
2. Vasilev S. Analysis of perspective technical solutions for the implementation of integrated heat and cooling systems in a harsh continental climate // E3S Web Conf. – 2020. – Vol. 209. ENERGY-21 – Sustainable Development & Smart Management. – P. 06023. – DOI: 10.1051/e3sconf/202020906023
3. Trygg L., Amiri Sh. European perspective on absorption cooling in a combined heat and power system – A case study of energy utility and industries in Sweden // Applied Energy. – 2007. – Vol. 84, Issue 12. – P. 1319–1337. – DOI: 10.1016/j.apenergy.2006.09.016
4. Vasilev S. Simulation modeling of integrated heat and cooling supply systems in the Far North to assess efficiency // E3S Web Conf. – 2021. – Vol. 289. Int. Conf. of Young Scientists "Energy Systems Research 2021". – DOI: 10.1051/e3sconf/202128904004
5. Барахтенко Е.А., Воропай Н.И., Соколов Д.В. Современное состояние исследований в области управления интегрированными энергетическими системами // Изв. РАН. Энергетика. – 2021. – № 4. – С. 4–23. – DOI: 10.31857/S0002331021040026
6. Augusto G.L., Culaba A.B., Maglaya A.B. Identification of design criteria for district cooling distribution network with ice thermal energy storage system // Energy Procedia. – 2015. – Vol. 79. – P. 233–238. – DOI: 10.1016/j.egypro.2015.11.470
7. Hafsi Z. Accurate explicit analytical solution for Colebrook-White equation // Mechanics Research Communications. – 2021. – Vol. 111. – P. 103646. – DOI: 10.1016/j.mechrescom.2020.103646
8. Taylor S.T., McGuire M. Sizing Pipe Using Life-Cycle Costs // ASHRAE J. – 2008. – Vol. 50, Issue 10. – P. 24–32.
9. Chan A.L.S., Hanby V.I., Chow T.T. Optimization of distribution piping network in district cooling system using genetic algorithm with local search // Energy Conversion and Management. – 2007. – Vol. 48, Issue 10. – P. 2622–2629. – DOI: 10.1016/j.enconman.2007.05.008
10. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. – М.: Наука, 1985. – 278 с.
11. Водяные тепловые сети: справ. пособие по проектированию / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов [и др.]; под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 376 с.
12. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учеб. для вузов. – Изд. 4-e, перераб. – М.: Энергия, 1975. – 376 с.
13. Weather Data. – URL: https://energyplus.net/weather
14. Системы кондиционирования воздуха на базе чиллера-фанкойлов: учеб. пособие / сост. Э.У. Ямлеева. – Ульяновск: УлГТУ, 2019. – 242 с.
15. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. – М.: Едиториал УРСС, 2003. – 784 с.
16. Моделирование теплового взаимодействия системы трубопроводов центрального хладоснабжения с мерзлым грунтом / А.В. Малышев, С.С. Васильев, П.П. Пермяков, К.Н. Большев // Успехи современного естествознания. – 2022. – № 12. – С. 169–174. – DOI: 10.17513/use.37966