Disclaimer: The explanation provided on this website (Hotmaps Wiki) are indicative and for research purposes only. No responsibility is taken for the accuracy of the provided information, explanations and figures or for using them for unintended purposes.
Data privacy: By clicking OK below, you accept that this website may use cookies.
Ta modul izračuna pretok in stroške prenosa toplote od potencialnih odvečnih virov toplote, ki se nahajajo zunaj potencialnih območij daljinskega ogrevanja, do območja daljinskega ogrevanja. Vhodni podatki so urni profili obremenitve odvečnega pretoka toplote in potrebe po daljinskem ogrevanju, lokacija odvečnega vira toplote in potencialni sistem daljinskega ogrevanja, investicijski stroški v toplotne izmenjevalnike in daljnovode ter mejne vrednosti razdalje in stroškov prenosa.
Modul za izračun "Potencial prenosa presežne toplote" bo uporabniku pomagal ugotoviti potenciale integracije odvečne toplote v omrežjih daljinskega ogrevanja. Potenciali temeljijo na potencialu CM - daljinsko ogrevanje . Ta tehnični načrt opredeljuje območja z ugodnimi pogoji za omrežja daljinskega ogrevanja in prikazuje, koliko toplote bi lahko na teh območjih pokrila industrijska odvečna toplota. Vendar to ne pomeni, da v tej regiji že obstaja omrežje daljinskega ogrevanja.
Naslednji podatki in metode so združeni za prejšnjo nalogo.
Podatki:
Zahteve za ogrevanje bližnjih območij z ugodnimi pogoji za omrežja daljinskega ogrevanja, ki se raztopijo na uro (od CM - potencial daljinskega ogrevanja ).
Podatki o presežnih količinah toplote industrijskih podjetij na območju, ki se prav tako rešujejo na uro (iz nabora podatkov industrijska baza podatkov).
Predpostavke o stroških toplotnih izmenjevalnikov, črpalk in cevovodov ter toplotnih izgubah cevovodov daljinskega ogrevanja.
Metoda (poenostavljena):
Cilj metode je predstaviti največji možni odvečni toplotni pretok z ne preveč in s tem predolgimi cevovodi do možnih uporabnikov daljinskega ogrevanja z ustvarjanjem omrežij z največjimi pretoki. Vendar še posebej neučinkovite transportne linije (z nizkimi pretoki toplote in s tem visokimi specifičnimi stroški prenosa toplote) v končnem omrežju niso upoštevane. Uporabnik lahko določi prag ekonomske učinkovitosti posameznih transportnih linij (prim. Prag daljnovoda).
Osnovno ozadje pristopa je naslednje: če je virov odvečne toplote le malo, se lahko za prenos toplote na bližnje območje z ugodnimi pogoji za daljinsko ogrevanje vedno upošteva en cevovod na vir. Če pa bi na isto območje pritekalo več odvečnih virov toplote, bi bilo smiselno toploto zbrati in jo odpeljati na območje v večjem skupnem cevovodu. Pristop z eno cevjo na vir ponavadi preceni napor cevovodov.
Da bi preprečili zgoraj navedeno, smo problem načrtovanja cevovodov približali tako, da smo predvideli problem omrežnega toka. Za rešitev problema se uporablja hevristična metoda, pri kateri se odvečna toplota lahko združi in prenese do možnih uporabnikov. Konkretna metodična zasnova rešitve s pristopom drevesa minimalnega razpona je opisana v ustreznem metodičnem delu. Načrt cevovoda, določen v prejšnjem kontekstu, zato ne predstavlja podrobnega načrtovanja ali resničnega vodenja poti, ampak se uporablja le za približevanje stroškov za distribucijo odvečnih količin toplote v bližnjih območjih z ugodnimi pogoji za omrežja daljinskega ogrevanja. (glej CM - potencial daljinskega ogrevanja , koherentna področja ključnih besed). Ta približek stroškov se torej nanaša na celotno omrežje.
Rezultate je treba najprej razlagati takole: če bi zabeležene presežne količine toplote skupaj odpeljali na navedena bližnja območja, bi lahko bili stroški za distribucijo toplote v velikosti, kot kaže orodje (prim. oskrbe s toploto). Vrednosti za celotno omrežje so praviloma tudi dober začetni indikator za posamezne cevovode. Namen rezultatov je zato razvijalcu ali načrtovalcu projekta zagotoviti red velikosti za morebitne stroške distribucije.
Območja daljinskega ogrevanja (za zdaj neposredno zagotavlja potencial daljinskega ogrevanja CM)
Industrijska baza podatkov (privzeto zagotavlja orodjarna)
Profili obremenitve za industrijo
Profili obremenitve za ogrevanje stanovanj in sanitarne vode
Min. povpraševanje po toploti na hektar
Min. potreba po toploti na območju DH
Življenjska doba opreme v letih
Izravnani stroški toplote se nanašajo na to časovno obdobje.
Diskontna stopnja v%
Obrestna mera za kredit, potreben za izgradnjo omrežja.
Faktor stroškov
Dejavnik prilagajanja omrežnih stroškov, če privzete vrednosti stroškov ne predstavljajo natančno. S tem faktorjem se pomnožijo naložbe, potrebne za omrežje. Privzeti stroški so v poglavju Izračun stroškov .
Operativni stroški v%
Operativni stroški omrežja na leto. V odstotkih naložb, potrebnih za omrežje.
Mejna vrednost za daljnovode v ct / kWh
Najvišji izravnani stroški toplote vsakega posameznega daljnovoda. Ta parameter se lahko uporablja za nadzor izravnanih stroškov toplote za celotno omrežje. Nižja vrednost je enaka nižjim izravnanim stroškom toplote, pa tudi zmanjšanju odvečne porabljene toplote in obratno.
Časovna ločljivost
Nastavi interval med izračuni pretoka omrežja skozi celo leto. Lahko ena od teh vrednosti: (ura, dan, teden, mesec, leto)
Daljnovodi
Shapefile, ki prikazuje predlagane daljnovode z njihovo temperaturo, letnim toplotnim tokom in stroški. Podrobnosti najdete tukaj.
Skupni presežek toplote na izbranem območju v GWh
Skupni presežek toplote, ki je na voljo industrijskim obratom na izbranem območju in v bližini.
Presežek toplote je povezan v GWh
Skupni presežek toplote, ki je na voljo v industrijskih obratih, priključenih na omrežje.
Presežek toplote, porabljen v GWh
Dejanski presežek toplote, porabljen za DH.
Naložbe, potrebne za omrežje v EUR
Naložbe, potrebne za izgradnjo omrežja.
Letni stroški omrežja v EUR / leto
Stroški letne rente in obratovalni stroški omrežja.
Izravnani stroški oskrbe s toploto v ct / kWh
izravnani stroški toplote celotnega omrežja.
Potencial DH in odvečna toplota
Grafika prikazuje potencial DH, skupno odvečno toploto, priključeno odvečno toploto in porabljeno odvečno toploto. Podrobnosti najdete tukaj .
Odvečna poraba toplote in potrebne naložbe
Grafični prikaz letne odvečne toplote za naložbo, potrebno za omrežje. Podrobnosti najdete tukaj .
Krivulje obremenitve
Grafični prikaz mesečne potrebe in presežka toplote. Podrobnosti najdete tukaj .
Krivulje obremenitve
Grafika prikazuje povprečno dnevno potrebo in presežek toplote. Podrobnosti najdete tukaj .
S klikom na daljnovod se bodo pojavile dodatne informacije.
Ta grafika primerja potencial DH, skupno odvečno toploto, priključeno odvečno toploto in porabljeno odvečno toploto.
Več informacij o letnih potrebah po toploti in potencialu za ogrevanje najdete tukaj . Presežek toplote, povezan s presežkom toplote in porabljeno odvečno toploto, sta enaka kot njihovi enako imenovani kazalniki v razdelku Vhod in izhod .
Ta grafika prikazuje celotni pretok skozi omrežje skozi vse leto. Spodnja grafika predstavlja povprečni dan.
Os x predstavlja čas in moč osi y. Modre krivulje predstavljajo potrebo po toploti območij DH, rdeče pa odvečno razpoložljivo toploto. Presečišče obeh krivulj predstavlja dejanski skupni pretok toplote. Zgornja grafika prikazuje pretok skozi leto, spodnja pa pretok povprečnega dne. Upoštevajte, da mora biti časovna ločljivost nastavljena vsaj na "mesec" za zgornjo in "ura", da bo spodnja grafika reprezentativna.
Ključni element modula za odvečno toploto je uporabljeni model pomivalnega korita. Zgradi prenosno omrežje najmanjše dolžine in izračuna pretok za vsako uro v letu na podlagi profilov obremenitve ogrevanja stanovanj z ločljivostjo NUTS 2 in industrijskih profilov obremenitve z ločljivostjo NUTS 0. Na podlagi povprečnih največjih pretokov skozi vse leto je mogoče izračunati stroške za vsak daljnovod in toplotni izmenjevalnik na strani vira in umivalnika.
Na podlagi ID-ja NUTS 0 in industrijskega sektorja je vsakemu viru dodeljen vsakoletni urni profil obremenitve.
Na podlagi modula za izračun potenciala daljinskega ogrevanja se na koherentnih območjih ustvarijo enako oddaljene vstopne točke. Glede na ID NUTS 2 vstopnih točk se dodeli profil obremenitve.
V prednastavljenem polmeru se preveri, kateri viri so med seboj v dosegu, kateri ponori so v dosegu in kateri ponori so v dosegu virov. To lahko predstavimo z grafom z viri in ponori, ki tvorijo oglišča in oglišča v območju, ki jih povezuje rob.
Najmanjše razponsko drevo se izračuna z razdaljo robov kot utežmi. Rezultat tega je, da graf ohrani svojo povezljivost, hkrati pa ima najmanjšo skupno dolžino robov. Upoštevajte, da so vstopne točke koherentnih območij brezplačno povezane znotraj, saj tvorijo lastno distribucijsko omrežje.
Največji pretok od virov do ponorov se izračuna za vsako uro v letu.
Najvišji pretok leta v povprečju v 3 urah določa potrebno zmogljivost daljnovodov in toplotnih izmenjevalnikov. Stroški daljnovodov so odvisni od dolžine in zmogljivosti, medtem ko na stroške izmenjevalnikov toplote vpliva le zmogljivost. Na strani vira je predpostavljen izmenjevalnik toplote zrak-tekočina z integrirano črpalko za daljnovod, na strani umivalnika pa izmenjevalnik toplote tekočina-tekočina.
Ker so znani stroški in pretok vsakega daljnovoda, je mogoče vodov z najvišjim razmerjem med stroški in pretokom odstraniti in preračunati pretok, dokler ne dosežemo želene cene na pretok.
Za izračun razdalje med dvema točkama se uporablja približek dolžine loxodroma pod majhnim kotom. Čeprav obstaja tudi natančna izvedba ortodromske razdalje, povečana natančnost nima prave koristi zaradi majhnih razdalj, ki so večinoma nižje od 20 km, in zaradi negotovosti dejanske dolžine daljnovoda zaradi številnih dejavnikov, kot je topologija. Če sta dve točki v območju polmera, se shrani na seznam sosednosti. Ustvarjanje takih seznamov sosednosti se izvaja med viri in viri, ponori in ponori ter viri in ponori. Razlog za ločitev je prožnost dodajanja določenih temperaturnih zahtev za vire ali ponore.
Na podlagi knjižnice igraph je izveden razred NetworkGraph z vso funkcionalnostjo, potrebno za računski modul. Čeprav je igraph slabo dokumentiran, ponuja veliko boljšo zmogljivost kot čisti python moduli, kot sta NetworkX in širša podpora za platformo, ki presega Linux, za razliko od grafičnega orodja. Razred NetworkGraph opisuje samo eno omrežje na površini, vendar vsebuje 3 različne grafe. Prvič, graf, ki opisuje omrežje, kot je določeno s tremi seznami sosednosti. Drugič, graf ujemanja, ki interno povezuje ponore iste koherentne površine, in zadnji graf največjega pretoka, uporabljen za izračun največjega pretoka.
Vsebuje samo resnične vire in ponore kot točke.
Vsak umivalnik potrebuje identifikacijski ID, ki kaže, ali je notranje povezan z že obstoječim omrežjem, kot je na koherentnih območjih. Umivalniki z enakim ujemanjem id so povezani z novo točko z robovi z nič utežmi. To je ključnega pomena za izračun najmanjšega razteznega drevesa in razlog, zakaj se zanj uporablja graf ujemanja. Ta funkcija je uporabljena tudi za vire, vendar se ne uporablja.
Primer dopisnega grafa. Rdeče točke predstavljajo vire, modre pa tone. Trije pomivalniki na desni so skladno povezani z dodatnim večjim ogliščem
Ker igraph ne podpira več virov in ponikne v svoji funkciji največjega pretoka, je potreben pomožni graf. Predstavlja neskončni vir in ponikalnico. Vsak pravi vir je povezan z neskončnim izvorom in vsak pravi umivalnik je z neskončnim umivalnikom povezan z robom. Upoštevajte, da če je umivalnik povezan s korespondenčno točko, bo ta točka povezana bolj kot umivalnik sam.
Primer grafa največjega pretoka.
Na podlagi grafa ujemanja se izračuna minimalno drevo, ki se razteza. Robovi, ki povezujejo koherentne ponore, imajo vedno težo 0, zato bodo vedno ostali del minimalnega razpona.
Primer korespondenčnega grafa z utežmi vsakega roba in njegovim najmanjšim drevesom.
Pretok skozi robove, ki povezujejo resnične vire ali ponore z neskončnim izvorom oziroma ponorom, je omejen na dejansko zmogljivost vsakega vira ali ponora. Iz numeričnih razlogov so kapacitete normalizirane tako, da je največja zmogljivost 1. Pretok skozi podmnožico robov, vsebovanih v grafu ujemanja, je omejen na 1000, kar bi moralo za vse intenzivne in namenske namene zagotavljati neomejen pretok. Nato se izračuna največji pretok od neskončnega vira do neskončnega ponora in pretok se poveča na prvotno velikost. Ker koherentni ponori niso neposredno povezani z neskončno točko ponora, temveč z ujemanjem, je pretok skozi njega omejen na vsoto vseh koherentnih ponorov.
Primer grafa največjega pretoka in zmogljivosti vsakega vira in ponora. Desni graf prikazuje največji dovoljeni pretok skozi vsak rob po normalizaciji. Upoštevajte, da je največji dovoljeni pretok skozi robove s simbolom neskončnosti v izvedbi dejansko omejen na 1000.
Izvedba funkcije največjega pretoka igraph uporablja algoritem Push-relabel. Ta vrsta algoritma ni stroškovno občutljiva in morda ne bo vedno našla najkrajšega načina usmerjanja toka. Stroškovno občutljiv algoritem v igraphu ni na voljo, zmogljivost pa bi verjetno bila nizka, da bi lahko razrešili urni pretok skozi vse leto. Toda zaradi predhodnega zmanjšanja na minimalno zajemajoče drevo so primeri, v katerih je izbrana neidealna rešitev, zelo omejeni in malo verjetni. Tudi algoritem Push-relabel ponavadi usmerja tok skozi najmanjšo količino robov. Zdi se, da je izvedba igrafa deterministična v vrstnem redu dodelitve pretoka, če so grafi vsaj avtorfizmi, kar je pomembno za urni izračun pretoka, saj je kakršno koli umetno uvedeno nihanje pretoka med robovi nezaželeno.
Viri toplote so povzeti iz industrijske baze podatkov. Glede na odvečno toploto, Nuts0 ID in industrijski sektor se za vsako lokacijo ustvari profil obremenitve, ki pokriva vsako uro v letu. Načrtovano je dodajanje spletnih mest po meri.
Hladilniki temeljijo na koherentnih območjih z znano potrebo po toploti. Koherentna območja tvorijo masko mreže, na kateri so enako oddaljene točke postavljene kot vstopne točke. Glede na izbrani ID NUTS 2 je umivalnikom dodeljen profil ogrevanja stanovanj. Predvideno je dodajanje vstopnih točk in ponorov po meri.
Omenjeni profili obremenitve obsegajo 8760 točk, ki predstavljajo obremenitev za vsako uro v 365 dneh. Dodatne informacije o profilih obremenitve najdete tukaj.
Ker imajo sistemi daljinskega ogrevanja veliko toplotno zmogljivost, vrh pretoka ne pomeni, da morajo daljnovodi v trenutku oddati ta kratek konico toplote. Zato so zahtevane zmogljivosti daljnovodov in toplotnih izmenjevalnikov določene s povprečno največjo obremenitvijo. Natančneje, funkcija numpy konvolucije se uporablja za povprečenje pretoka v zadnjih treh urah s konsvoltiranjem s konstantno funkcijo. Glede na to vrednost je izbran daljnovod iz naslednje tabele.
Posebni stroški uporabljenih daljnovodov
| Moč v MW | Stroški v EUR / m | Temperatura v ° C | | ------------- |: -------------: | -----: | | 0,2 | 195 | <150 | | 0,3 | 206 | <150 | | 0,6 | 220 | <150 | | 1.2 | 240 | <150 | | 1.9 | 261 | <150 | | 3,6 | 288 | <150 | | 6.1 | 323 | <150 | | 9,8 | 357 | <150 | | 20 | 426 | <150 | | 45 | 564 | <150 | | 75 | 701 | <150 | | 125 | 839 | <150 | | 190 | 976 | <150 | | > 190 | 976 | <150 |
Izračunajo se stroški toplotnega izmenjevalnika na strani vira, ki se predpostavlja kot zrak v tekočino
C HS Vir (en-P) = P vrh * 15.000 € / MW.
Stroški izmenjevalnika toplote med tekočino in tekočino na strani pomivalnega korita se določijo z
C HSink (sl-P) = P maksimalna * 265,000 € / MW če P maksimalno <1 MW ali
C HSink (en-P) = P vrh * 100.000 € / MW ostalo.
Če je prag stroškov pretoka za daljnovode mogoče odstraniti, če ga presežete, da se izboljša razmerje med pretokom in stroški. Po odstranitvi robov je treba pretok ponovno izračunati, saj neprekinjenost toka v grafu ni več zagotovljena. Razmerje med stroški in pretokom se lahko zdaj poveča tudi za druge robove, zato se ta postopek ponavlja, dokler se vsota vseh pretokov ne spremeni več.
Najprej so viri toplote in ponori obremenjeni s svojimi obremenitvenimi profili. Nato se izvede iskanje po fiksnem radiju in omrežje se inicializira. Nato se omrežje zmanjša na minimalno drevo, ki se razteza, in izračuna se največji pretok za vsako uro v letu. Na podlagi pretoka se izračunajo stroški za vsak izmenjevalnik toplote, črpalko in daljnovod. Če je opredeljeno mejno razmerje med stroški in pretokom, se izvede postopek odstranitve daljnovoda. Na koncu se vrnejo skupni stroški in skupni pretok omrežja ter postavitev omrežja.
Tukaj najdete najboljši razvoj tega modula za izračun.
Sedanji potencial CM - PRETEŽNEGA TOPLOTNEGA TRANSPORTA je namenjen uporabniku pri prepoznavanju potencialov integracije odvečne toplote v omrežjih daljinskega ogrevanja. Čeprav so na voljo številne funkcije analize, da uporabnika ne omejujejo, je treba izrecno poudariti, da to ni podrobno tehnično načrtovanje. Potenciali temeljijo na potencialu CM - daljinsko ogrevanje . Ta tehnična ureditev opredeljuje območja z ugodnimi pogoji za omrežja daljinskega ogrevanja. Tako prikazuje, koliko toplote bi lahko pokrila industrijska odvečna toplota na teh območjih. Vendar to ne pomeni, da v tej regiji že obstaja omrežje daljinskega ogrevanja. Aplikacijsko usmerjena uporaba orodja za izvajalce bi lahko bila videti tako:
Če je potrebno, dodajte lastne podatke o podjetjih, ki dobavljajo odvečno toploto, z obratom za dodajanje industrije CM.
Vklopite "Industrijska mesta presežek toplote"
Izvedite CM - PRETEŽNI POTENCIAL TOPLOTNEGA TRANSPORTA.
Vrednost
Ta grafika prikazuje, koliko toplote bi lahko prekrila odvečna toplota na preiskovanem območju.
Ta grafika prikazuje posebne stroške proizvodnje toplote za celotno omrežje. Opomba: prikazani stroški so bili ocenjeni s poenostavljenim pristopom. Ti stroški ne veljajo za posamezne cevovode. Prikazani stroški pa se lahko uporabijo kot poenostavljena izhodiščna predpostavka kot stroški prevoza za vključitev odvečne toplote v morebitno bližnje omrežje daljinskega ogrevanja.
Iz zgoraj navedenega bi lahko uporabili naslednjo delovno hierarhijo:
Preverite, ali v obravnavani regiji obstaja ali je načrtovano omrežje daljinskega ogrevanja.
Prikazane cevi vsebujejo pretoke. Tam lahko vidite, koliko odvečne toplote se prenaša iz ustreznih virov. Zdaj je bilo mogoče kontaktirati prizadeta podjetja. Verjetno najprej podjetja z velikimi količinami.
Označite DH Potencial CM, da prilagodite vhode tako, da se ustvari območje DH.
V uporabniškem izboru preverite plast "industrijska mesta".
Preverite opozorilo .
Izberite večje območje, v katerem boste našli vsaj eno industrijsko lokacijo na podlagi privzetega industrijskega nabora podatkov, ki je na voljo v orodjarni Hotmaps.
Povečajte prag daljnovoda
Preverite državo in podsektor naloženih industrijskih lokacij.
CM nima dostopa do podatkov o profilu ogrevanja stanovanj, ki jih je treba izvesti na tem območju.
Vzorec zažene v PL22 s privzetimi parametri. Priporočljivo je, da na zavihku plasti vklopite mesta s prekomerno toploto.
Vzorčni zagon v PL22. Rožnate površine predstavljajo daljinsko ogrevanje. Oranžna kroži vir toplote, oranžna pa obdaja daljnovode omrežja.Ali Aydemir in David Schilling, v Hotmaps Wiki, CM Presežek potenciala prenosa toplote (september 2020)
To stran sta napisala Ali Aydemir in David Schilling ( Fraunhofer ISI ).
☑ To stran je pregledal Tobias Fleiter ( Fraunhofer ISI ).
Avtorske pravice © 2016-2020: Ali Aydemir in David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 International License
To delo je licencirano pod licenco Creative Commons CC BY 4.0 International.
Identifikator licence SPDX: CC-BY-4.0
Besedilo licence: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
Najgloblje zahvaljujemo projektu Horizon 2020 Hotmaps (sporazum o dodelitvi sredstev št. 723677), ki je zagotovil sredstva za izvedbo te preiskave.
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Czech* Danish* German* Greek* Spanish* Estonian* Finnish* French* Irish* Croatian* Hungarian* Italian* Lithuanian* Latvian* Maltese* Dutch* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Swedish*
* machine translated
Last edited by web, 2020-09-30 11:29:36