Dobór średnicy rurociągów w układzie rozgałęźno-pierścieniowym dla przykładowych struktur sieci ciepłowniczej

Ponad 200 krajowych systemów ciepłowniczych o łącznej mocy przekraczającej 50 000 MW ma łączną długość sieci ciepłowniczych blisko 20 000 km. W wielu z tych systemów sieć ma złożoną strukturę rozgałęźno-pierścieniową. Realizacja takiej struktury sieci zwiększa pewność zasilania odbiorców, ale równocześnie zwiększa nakłady inwestycyjne na budowę sieci, a więc i koszty przesyłania ciepła. Modernizacja i unowocześnianie systemów ciepłowniczych w Polsce wskazuje między innymi na potrzebę racjonalizacji kosztów przesyłania ciepła, na które składają się koszty stałe od nakładów inwestycyjnych na sieć, armaturę i przepompownie sieciowe oraz eksploatacji i obsługi sieci, w tym koszty pompowania wody sieciowej i koszty strat ciepła. Jednym ze sposobów spełnienia tej potrzeby jest dobór optymalnej średnicy rurociągów sieci ciepłowniczej. W artykule [2] przedstawiono algorytm i wyniki optymalizacji prostych pojedynczych odcinków sieci ciepłowniczej. Taka optymalizacja ma szereg ograniczeń, m.in. nie pozwala uwzględnić w sposób właściwy zróżnicowanej wartości ciśnienia dyspozycyjnego, określającego dopuszczalne spadki ciśnienia w poszczególnych fragmentach sieci. W artykule [3] przedstawiono zagadnienie optymalizacji średnicy nominalnej DN rurociągów sieci cieplnej w układzie rozgałęźno-pierścieniowym w systemie ciepłowniczym zasilanym z elektrociepłowni. Zaprezentowano również opracowany algorytm optymalizacyjny i omówiono sposób jego działania na przykładowym fragmencie struktury sieci ciepłowniczej. Niniejszy artykuł jest kontynuacją problematyki poruszanej w [3] i zawiera wyniki dla kilku wybranych struktur sieci ciepłowniczej wraz z analizą wpływu średnicy odcinków pierścieniowych na wyniki optymalizacji.

---

Over 200 Polish DH systems with total heat capacity of more than 50000 MW contains 20 000 kilometers of DH networks. Many of these systems have a complex structure like manifold-ring. Use of this network structure increases the reliability of the power supplies, but it also increases the cost of investment in the network, and therefore the cost of heat transport. Upgrading and modernization of DH systems in Poland shows the need for rationalization of the cost of heat transport, which include the fixed costs of investment in the network, costs of fittings and pumping stations and costs of operation and maintenance of the network, including network water pumping costs and the cost of heat losses. One of the ways of fullfilling this need is the selection of optimal pipelines diameter for heating network. The article [2] presents an algorithm and results of optimization of simple parts of DH systems. This optimization has a numerous limitations i.e. it does not allow to properly take into account the allowed pressure drops in particular networks fragments. The article [3] presents the problem of optimization of diameter of pipelines in the manifold-ring DH system. The optimization algorithm, the description of its operation is presented and the analysis of the results is performed for a particular variant of the DH system structure. This article is continuation of [3] and contains the results for a few selected DH system structures and the analysis of the impact of the diameter of the ring segments on optimization results.