200829. lajstromszámú szabadalom • Eljárás forróvíz-távhő rendszerek szabályozására
1 HU 200829 B 2 A találmány tárgya olyan eljárás forróvíztávhö rendszerek szabályozására, amelynél a rendszerbe egy adott időpontban betáplált hőteljesítményt mért külső hőmérséklet értékekből számított mértékadó hőmérséklet érték és a rendszer névleges hőigénye alapján határozzuk meg, adott esetben figyelembe véve a szélhatásból eredő többletigényt is. A forróvíz-távhő rendszerek hőforrásból (fűtőerőmű vagy fűtőmű), távhőhálózatból és egy vagy több fogyasztói rendszerből állnak. A fogyasztói rendszeren belül hőközpontok osztják el a távhőhálózatból nyert hőenergiát. A fűtési célra felhasznált energia nagyságrendileg nagyobb a kommunális (használati) melegvíz előállításához szükséges hőenergiánál. A fűtési célra felhasználandó energiát elsősorban a külső levegő hőmérséklete, a szélerősség, a napsugárzás erőssége, másodsorban a fűtési rendszer rendszertechnikai és fizikai adottságai határozzák meg. A paraméterek kívánt értéken tartása céljából a hőkozpontokat és a nagyobb felhasználói helyeket lokális időjárásfüggő szabályozó berendezésekkel látják el. A hőforrás által a rendszerbe betáplál hőmennyiséget a kiadott forróvíz tömeg? ima, valamint előremenő és visszatérő hőmérsékletének különbsége determinálja. Az ismert szabályozási megoldások két csoportba sorolhatók. Az egyiknél a külső levegőhőmérséklet valamilyen módszerrel történő becslése, a másiknál a rendszer valamely mórt paramétere(i) alapján határozzák meg a mindenkor betáplálandó hőteljesítményt. A becslés alapján történő központi szabályozás egyik ismert módszere esetén a meteorológiai előrejelzés alapján készítik el a következő napi hőkiadási menetrendet. Ez a rendszer az előrejelzés jelenlegi bizonytalansága mellett nem tesz lehetővé, csak durva szabályozást, mivel a külső légtér hőmérsékletének tényleges változásai az előzőleg prognosztizált változásoktól mindig eltérnek. Egy másik megoldásnál a meteorológiai statisztikai átlagok alapján várható átlaghőmérsékletnek megfelelő hőmennyiséget táplálnak be a rendszerbe, a napi hőigény hosszú távú alakulását is figyelembe vevő, megfelelő arányú napi elosztással. Az ettől eltérő igényű hőfelhasználást elvileg a hőszolgáltató és -szállító rendszer nagy hőkapacitása kompenzálja. Mivel a napi átlagos levegőhőmérséklet gyakran igen nagy mértékben eltér a statisztikai átlagtól, ez a módszer is csak durva vezérlést tesz lehetővé, ugyanakkor az előre meghatározott napi hőmennyiségtől eltérő fogyasztói hőigények kielégítését a hővezetókrendszer fölös hőkapacitása által adott mértékig korlátozza. (HU-PS 184 751). A külső levegő hőmérsékletének mérésén alapul a forrásoldali hőteljesítménynek az ún. „guruló középhőmérséklet” alapján történő meghatározása. Ennél a módszernél a 7,14 és 21 órakor mért külső hőmérsékletek mozgó átlagát veszik alapul. Az átlag számításakor a 21 órakor mért értéket kétszeres súllyal veszik figyelembe. Ez a megoldás pontosabb, mint a becslésen alapuló módszerek, de a napi mintavételek kis száma miatt igen durva a szabályozás. További lényeges hiányosságot jelent, hogy az átlagolás egész napra (24 órára) történik, ezért a gyors változásokat nem lehet megfelelően követni. (A 21 órakor mért érték kétszeres súlyozása azon a megfigyelésen alapul, hogy a sokéves átlagot tekintve ez az érték viszonylag stabil.) Ismeretesek olyan megoldások is, amelyeknél az erőműbe visszatérő forróvíz hőmérséklete alapján szabályozzák a betáplált hőmennyiséget. Ezek a rendszerek lassúak és instabilak, mivel a rendszer nagy holtideje (4—6 óra) miatt jelentős késéssel érzékelik a fogyasztói oldalon fellépő hőigény-változást, és azt további jelentős késéssel tudják csak kielégíteni, amikorra az igény esetleg már nem is áll fenn, vagy lényegesen megváltozott. Ez a rendszer ugyanakkor nagy hidraulikai lengéseket is okozhat, ezért bonyolult és költséges lengésvédelemre is szükség van. Pontosabb és biztonságosabb szabályozást tesz lehetővé az a módszer, amelynél a fogyasztói hőközpontok pillanatnyi fizikai paramétereit egy telemechanikai mérőrendszer méri, a mérőrendszer irányítását pedig egy központi folyamatirányító számítógép végzi, amely az igények ismeretében a rendszer hőfelhasználását a hőbetápláláshoz igazítja. Elvileg ez a rendszer a forrásoldalt is képes lenne szabályozni, azonban ennek megvalósítása igen nagy költségekkel járna. A találmány célja a fenti ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése. A találmány feladata olyan eljárás létrehozása forróvíz-távhő rendszerek szabályozására, amely hőforrás oldalról történő kővető szabályozással, de viszonylag kis költséggel lehetővé teszi, hogy a nagy holtidők ellenére is megfelelően kövessük a ténylegesen felmerülő fogyasztói hőigényeket, ezáltal megszüntessük az alulfűtést, illetve a túlfűtést és az ezzel járó energiapazarlást, továbbá a hőtermelő és hőfelhasználó rendszer lökésszerű igénybevételeit és csökkentsük a hővezetékrendszer veszteségeit. A találmány alapja az a felismerés, hogy a távhőrendszer fűtési hőigénye az eddigieknél lényegesen pontosabban elégíthető ki, ha a fogyasztói elosztást végző hőközpontokhoz történő hőszállítás idejét (a rendszer holtidejét) a hőbetáplálásnál előre figyelembe vesszük, tehát nem a szabályozás időpontjában fennálló hőigényt próbáljuk megbecsülni és kielégíteni, hanem azt, hogy a holtidővel későbbi időpontban mennyi lesz a hőigény. A szabályozás időpontjában betáplált hőteljesítmény ugyanis csak a holtidő elteltével jut el a fogyasztóhoz, tehát a mindenkori beavatkozásnál azt a hőtel-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
