Operational optimization in district heating systems using thermal inertia of buildings

• Autorzy: Leśko M. , Bujalski W.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja pracy systemów ciepłowniczych z wykorzystaniem bezwładności cieplnej budynków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Evolution of energy market and development of IT result in new challenges for operational optimization in modern district heating networks. Among the solutions which can help in such optimization, thermal load shifting with the use of inertia of buildings has been identified as one which requires additional research. Two mathematical models for simulation of transient behavior of buildings connected to DH systems have been described, and the more simplified model has been validated by comparing results. The simplified model for simulation of building’s behavior can be used in global operational optimization of DH systems, and the methodology demonstrated in this article can help DH operators in assessing, what kind of power limitation can be used under certain conditions for a group of buildings with certain properties, in order not to affect the comfort of the customers nor make significant errors in simulation. The results can prove useful for DH system operators in the near future.

PL

Przemiany rynku energii oraz postęp w dziedzinie IT prowadzą do nowych wyzwań związanych z optymalizacją pracy systemow ciepłowniczych. Wśród rozwiązań stanowiących odpowiedź na te wyzwania, przesuwanie obciążeń cieplnych z wykorzystaniem bezwładności cieplnej budynków zostało zidentyfikowane jako zagadnienie wymagające dalszych badań. Opisano dwa modele matematyczne służące do symulacji zachowania się w stanach nieustalonych budynków podłączonych do sieci ciepłowniczej. Bardziej uproszczony model został zweryfikowany poprzez porównanie wyników. Model uproszczony może zostać wykorzystany w globalnej optymalizacji pracy systemów ciepłowniczych. Zaprezentowana metoda może pomóc operatorom systemów ciepłowniczych w ocenie, jakie ograniczenie mocy cieplnej może być zastosowane wobec grupy budynków o określonych właściwościach przy określonych warunkach zewnętrznych, aby nie naruszyć komfortu cieplnego mieszkańców i nie popełnić znacznych błędów w obliczeniach. Wyniki mogą okazać się przydatne dla dyspozytorów systemów ciepłowniczych w niedalekiej przyszłości.

Słowa kluczowe

EN

thermal energy storage; district heating; load shifting; smart district heating; optimization

PL

akumulacja ciepła; ciepłownictwo; przesuwanie obciążeń cieplnych; optymalizacja

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4
• Strony: 52--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fig.

Twórcy

autor

Leśko M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (MEiL PW), Institute of Heat Engineering

autor

Bujalski W.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (MEiL PW), Institute of Heat Engineering

Bibliografia

• [1] M. Słupiński, «Metoda analizy złożonego systemu na przykładzie strategii produkcji energii w elektrociepłowni».PhD thesis.
• [2] P. Jie, N. Zhu, D. Li, «Operation optimization of existing district heating systems».Applied Thermal Engineering 78 (2015).
• [3] L. Saarinen, «Modelling and control of a district heating system».
• [4] A. Benonysson et al, «Operational optimization in a district heating system».Energy Convers. Mgmt Vol. 36, No. 5, pp. 297-314, 1995.
• [5] D. Basciotti, F. Judex, O. Pol, R. Schmidt, «Sensible heat storage in district heating networks: a novel control strategy using the network as storage».Austrian Institute of Technology, Energy Department, Sustainable Building Technology.
• [6] B. Rezaie, B. V. Reddy, M. A. Rosen, «Energy analysis of thermal energy storages with grid configurations».Applied Energy 117 (2014) 54–61.
• [7] J. de Wit, «Heat Storages for CHP Optimisation».PowerGen Europe 2007 paper (ID-94).
• [8] W. Bujalski, Optymalizacja pracy elektrociepłowni wyposażonej w zasobnik ciepła ("Optimization of the operation of a CHP plant equipped with a heat accumulator"), Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2013.
• [9] A. C. Celador, M. Odriozola, J.M. Sala, «Implications of the modelling of stratified hot water storage tanks in the simulation of CHP plants».Energy Conversion and Management 52 (2011).
• [10] S. Rech, A. Toffolo and A. Lazzaretto, «TSO-STO: A two-step approach to the optimal operation of heat storage systems with variable temperature tanks».Energy 45 (2012).
• [11] W. Kamler, Ciepłownictwo, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1979.
• [12] S. Frederiksen, S. Werner, District Heating and Cooling, Studentlitteratur AB (January 1, 2013).
• [13] D. A. Chwieduk, «Recommendation on modelling of solar energy incident on a building envelope,» Renewable Energy, 2009, Vol.34(3), pp.736-741.
• [14] C. Tzivanidis, K. A. Antonopoulos, «Time Constant of Greek Buildings,» Energy vol. 20, No. 8, 1995.