W poprzednich częściach cyklu przedstawiono pokrótce ideę obniżenia kosztów zaopatrzenia w ciepło z kotłowni gazowych. Sprowadza się ona do zastąpienia wielu kotłowni jedną dwupaliwową [1] i przeprowadzenia szczegółowej analizy zapotrzebowania na ciepło w budynkach poddanych termomodernizacji [2].
W części trzeciej [3] wyznaczono parametry pracy poszczególnych instalacji centralnego ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Wskazano różnice w przypadku lokalizacji wymienników c.w.u. w kotłowni osiedlowej, w istniejących kotłowniach i w każdym budynku.
W części czwartej wstępnie dobrano kotły [4], a w poprzednim artykule [5] przeanalizowano dobór sieci między kotłowniami lokalnymi, aby możliwa była realizacja idei budowy kotłowni osiedlowej.
Sposób rozwiązania problemu
W celu realizacji powyższego celu konieczne jest obliczenie najmniejszej możliwej długości sieci ciepłowniczej. Koszty inwestycyjne budowy sieci ciepłowniczej o niewielkich średnicach (w praktyce £ 100 mm) nie różnią się znacząco.
Po przeanalizowaniu dostępnych metod rozwiązania zagadnienia wybrano algorytm Prima [6], którego skondensowany opis znaleźć można w [7]. W dużym uproszczeniu: algorytm Prima umożliwia wyznaczenie drzewa o najkrótszych krawędziach grafu. Obliczenia obejmują na początku wszystkie możliwe połączenia wierzchołków, a algorytm wykorzystuje tzw. metodę zachłanną.
W rozpatrywanym przypadku mamy 17 budynków (wierzchołków grafu), które mogą być połączone 136 odcinkami. Na rys. 1 pokazano część z tych odcinków (niektóre się pokrywają i nie są widoczne). Łączna długość wszystkich możliwych przewodów wynosi 69 859 m.
Wśród tych połączeń należy znaleźć 16 o najmniejszej łącznej długości. Obliczenia wykonano za pomocą programu [8], a wyniki pokazano na rys. 2. Minimalna długość sieci ciepłowniczej wynosi 2841,2 m.
Ocena otrzymanego rozwiązania
Po głębszej analizie wysunąć można pewne zastrzeżenia. Oczywiście rzeczywista długość sieci może się różnić od wyznaczonej, co wynika z konieczności dostosowania trasy przewodów do warunków terenowych (ominięcie przeszkód, np. budynków, innego uzbrojenia podziemnego itp.). Nie ma to jednak istotnego wpływu na wskazaną strukturę sieci ciepłowniczej.
Znacznie ważniejsze jest mechaniczne przyjmowanie przez algorytm długości jako jedynego kryterium, podczas gdy czasem odcinek o parę metrów dłuższy jest tańszy w budowie. Wynika to z faktu, że algorytm nie uwzględnia ilości transportowanej wody sieciowej w poszczególnych odcinkach. Zjawisko to jest widoczne w przypadku zasilania budynku B15K3 z B13 – połączenie B15K3 z B12 wydaje się korzystniejsze, odcinek B13–B12 może mieć mniejszą średnicę. Podobna sytuacja występuje w przypadku zasilania budynku B18.
Doświadczony projektant bez trudu zauważy mankamenty tej metody. Nie oznacza to jednak, że nie może być ona stosowana na wstępnych etapach analizy zmiany struktury sieci ciepłowniczej i jej przekrojów. Jednak jak dotychczas w Polsce tak kosztowne inwestycje sprowadzały się do zastąpienia sieci tradycyjnej (kanałowej) rurami preizolowanymi bez przeprowadzania jakichkolwiek obliczeń.
