Mieszkanie i ogrzewanie: Idea regulacji cieplowniczej

 Mieszkanie i ogrzewanie: Idea regulacji cieplowniczej

 Posiadanie lub importowanie surowcow energetycznych wplywa na realna suwerennosc panstw i na ich model wspolpracy ze swiatem.
Eksport wegla kamiennego ( na Zachod za  "dolary" ) czesto nie pokrywa kosztow zakupu przez Polske ropy naftowej. Bez ropy naftowej nie dziala transport drogowy, rolnictwo i duza czesc chemii.
Z uwagi na rozne korelacje gdy dolar jest w swiecie drogi, mamy problemy gospodarcze.
Stosowane w Polsce dotacje niszcza racjonalnosc systemu. Nieracjonalnosc zwiekszaja ksiezycowe ceny oraz brak wymienialnosci złotego i system nakazowo – rozdzielczy.

Dotowanie wydobycia wegla kamiennego na wiele sposobow, nie zmienia tego ze faktycznie jest  on bardzo drogi. Stad energochlonnosc gospodarki jest tak wazna. Energie trzeba szanowac i ja wlasciwie uzywac.
Z uwagi na nasze polozenie i klimat sprawa ogrzewania ma dla nas potezny ciezar gatunkowy.  

 Jaka jest idea regulacji - funkcjonowania systemu cieplowniczego ? Trudno jest od razu odpowiedziec na to pytanie.

 Wodociag znany byl juz w starozytnosci. Pierwsze akwedukty maja ponad trzy tysiace lat. Powstal problem z naduzywaniem wody przez jednych - oligarchow i okresowa niedostepnoscia jej dla pozostalych odbiorcow. Upowszechnienie wodociagu w drugiej polowie XIX wieku przynioslo kres epidemii chorob zakaznych w miastach Zachodu. Instalacje do uzdatniania wody wodociagowej sa coraz bardziej skomplikowane a uzyskana woda jest coraz lepszej jakosci. Sa juz pierwsze automatyczne, skomputeryzowane analizatory wody dla wodociagu. Sila rzeczy dla duzego ujecia wodociagu. Na razie sa bardzo drogie ale przeciez nowosci zawsze sa drogie i szybko tanieja.  Jedynym sposobem wymuszania  racjonalnego spozycia wody jest rozliczania jej zuzycia licznikami ale nawet w czesci bogatych krajow nie sa one rozpowszechnione w 100%. Srednio gospodarstwo domowe swiata z licznikiem Zimnej Wody zuzywa o okolo 18% mniej wody niz bez licznika ale gospodarstwa patologiczne ( cieknace krany i spluczki, podlewanie ogrodu itp ) nawet 8 razy mniej ! W Polsce sytuacje gdy brakuje juz wody na wyzszych pietrach domow a ktos podlewa sobie ogrodek wcale nie sa rzadkie.
Wszyscy kosztami funkcjonowania licznikow i ich odczytu oraz rozliczenia beda karani za zwalczane zachowania osob szkodliwych. Racjonalizacja zuzycia Cieplej Wody moze byc wieksza niz ZW z uwagi na jej wyzsza cene.  
Oczywiscie liczniki i taryfy maja zmniejszyc marnotrawstwo i upowszechniac dobrobyt. Marnotrawstwo jest synonimem nieracjonalnosci, glupoty  i rujnujacej rozrzutnosci. To glupie marnowanie pieniedzy, dobr, czasu i szans na rozwoj i dobrobyt. Zwrocmy uwage ze marnotrawstwo w gospodarce mocno obniza wzrost gospodarczy prowadzac w koncu do kryzysu.
Liczniki nie moga ograniczac minimalnego zuzycia wody ludziom ubogim.
Liczniki pozwalaja tez wykryc przecieki w sieci i szybko podjac naprawe likwidujac marnotrawstwo.
W Polsce "donosicielstwo" jest pietnowane ale czy w tej kategorii donosicielstwa miesci sie powiadomienie o podlewaniu przez szkodnika ogrodka gdy tysiace ludzi na wyzszych pietrach budynkow nie maja wody ? Polscy imigranci pracujacy nielegalnie "na czarno" w bogatych krajach uczciwych i dobrze zorganizowanych sa zdziwieni ze sasiad potrafi doniesc na sasiada o tym ze nielegalnie zatrudnia on przy remoncie "pracownikow" nie placac za nich skladek i podatkow. Otoz te kraje sa wlasnie tak bogate dlatego ze sa dobrze zorganizowane a patologie sa zwalczane.
Tak samo jak siec drog kolejowych i bitych, siec przesylowa i dystrybucyjna energii elektrycznej, cieplociag, siec telefoniczna, gazowa, siec lini mikrofalowych, siec wodociagu ma swoja topologie. Jest wyznaczona wysokoscia ( cisnienie ! ) terenow przez ktore biegna rurociagi  oraz miejscami  dostaw wody. Wodociag uksztaltowany historycznie moze miec aktualnie nieoptymalny przebieg. Wyznacznie optymalnego wodociagu to trudne zadanie dla AI.
Ponad 1.5 mld ludzi w swiecie nie ma dostepu do biezacej pitnej wody.
Skoda ze rewolucja wodno – kanalizacyjna nie jest w Polsce dokonczona. W Polsce woda i wodociagi sa niedoceniane ! Wielu miastom wode i kanalizacja przyniosla dopiero Polska Ludowa z polwiecznym opoznieniem w stosunku do Zachodu.

Gazownia siecia dostarcza odbiorcom wyprodukowany z wegla kamienngo i oczyszczony gaz gazociagiem. Dostarcza tez koks do bezdymnego ogrzewania CO. Pierwsza gazownia powstala w Angli w 1975 a w pruskim Szczecinie w 1846 roku. Gazomierze stosowane sa od zawsze powszechnie.

Lata dziewiecdziesiate XIX wieku to poczatek sieci energetycznych. Liczniki zuzycia energii elektrycznje stosowane sa powszechnie od poczatku istnienia sieci dystrybucyjnych.  
W tym samym czasie powstaje sieci telefoniczne choc telegraf funkcjonowal juz od lat.
Wszelkie sieci a w tym siec kolejowa i drogowa to infrastruktura.

Normy podaja w jakich granicach moze sie odbiorcom zmieniac napiecie sieciowe i jego czestotliwosc. Bedacy zbiorowo najwiekszym konsumentem energii silnik asynchroniczny powinien przy nominalnym napieciu zasilania osiagac najlepsza sprawnosc przy ca 2/3 mocy maksymalnej. Optimum jego sprawnosci przy wzroscie obciazenia ponad 2/3 nominalnego odpowiada zwiekszone napiecie zasilania i odwrotnie. Za utrzymanie napiecia sieciowego w granicach tolerancji odpowiadaja regulowane zaczepami transformatory sterowane przez regulatory napiecia oraz baterie kondensatorow do kompensacji mocy biernej. Przy braku generacji mocy czynnej w systemie zaczyna spadac czestotliwosc napiecia i konieczne jest odlaczenie czesci odbiorcow ( wyrzadzone tym szkody powinny byc minimalizowane ) aby system sie nie zalamal.   

Cisnienie wody w sieci wodociagowej nie powinno sie mocno zmieniac ale sie zmienia. Napedy i pompy moga byc regulowane ( pompy pracujace rownolegle sa zalaczane stosownie do potrzeb ) a w sieci moga byc dodatkowe pompy i zawory regulacyjne dla podniesienia / obnizenia cisnienia. Pompy uzywane sa tez w sieci kanalizyjnej. Wysokie budynki maja wlasne hydrofory. Znaczny spadek cisnienia wody w wodociagu ogranicza jej zuzycie.

Gdy maksymalna przepustowosc drogi jest za mala dla ruchu zaczyna sie tworzyc "korek" i przepustowosc drogi spada. W miastach drogi maja maksymalna przpustowosc przy predkosci pojazdow okolo 50 km /h co zweryfikowano praktycznie.  Moze sie wydawac ze przepustowosc drogi bedzie wieksza przy wiekszej predkosci ale szybko rosnie wtedy wymagana dla bezpieczenstwa odleglosc samochodow i zbyt mocne sa akcje zmniejszania predkosci czyli hamowania przy zmniejszaniu sie indywidualnych odleglosci. "Kongestia" w komunikacji to nadmierna ilosc samochodow w ruchu w stosunku  do przepustowosci infrastruktury. Gdy droga jest nadmiernie zapchana spada jej przepustowosc !
Sytuacje poprawi dopiero rozbudowa infrastruktury lub administracyjne ograniczenie liczby samochodow. To administracyjne ograniczanie ruchu na pierwszy rzut oka tchnie dyktatura ale cel jest osiagniety.  
Kongestia wystepuje w wielu obszarach techniki. Dla czesci algorytmow w systemach pamieci podrecznej Cache kongestia drastycznie psuje wydajnosc procesora.
W dlugim cieplociagu nadmierne ochlodzenie wody powrotnej silnie zwieksza jej lepkosc czyli opor przeplywu i mozliwosc przetloczenia wiekszej ilosci wody. Zatem nie wolno dopuscic do nadmiernego spadku temperatury powrotu bo to w koncu moze ( ale nie musi ) obezwladnic system.
Zapchane w swieta sa pociagi osobowe w ktorych panuje straszny tlok. Wystarczy przeciez uruchomic dodatkowe polaczenia i dodac pociagom wagonow. Tu wystarcza proste dzialania. Mozna tez na polaczenia troche poza super szczytem znacznie obnizyc ceny biletow ( lub podwyzszyc ceny biletow super szczytowych ) czyli mocno splaszczyc fale.  
Przy nadmiernym ruchu telefonicznym czesc obslugiwanych klientow nie zestawi polaczenia.  

W przypadku systemu elektroenergetycznego panstwa, centralna dyspozycja wyznacza poszczegolnym blokom elektrowni i elektrocieplowni optymalny ekonomicznie poziom generacji mocy uwzgledniajac to ze szybka zmiana generacji nie powinna byc duza i to ze czesc blokow jest remontowana i niedyspozycyjna. Przewidujac na podstawie danych historycznych zapotrzebowanie, trzeba czesc blokow elektrowni wczesniej uruchomic i w porze nocnej odstawic. Poniewaz "sygnal bledu regulacji" z tego kanalu jest dolnoprzepustowy, dosc powolny o malym pasmie,  regulator kazdej  turbiny o sfrefie nieczulosci +-0.05 Hz sam szybko zwieksza / zmniejsza strumien pary i generowana moc przy odchylkach czestotliwosci wychodzacych poza to pasmo nieczulosci. Dyspozycja mocy powstale odchylki mocy winna zlikwidowac poprawiona alokacja mocy dla blokow w calym kraju.  
Sumowanie sygnalu z  jego pasm nie jest bynajmniej trywialne. Niezrozumienie idei filtrow zawsze prowadzi do trudnych do zrozumienia i likwidacji problemow.  
Zwrocmy uwage na to ze tylko dla filtrow pierwszego rzedu: LP (s) +  HP (s)  = 1
Dla filtrow drugiego rzedu LP + BP +  HP = 1  a  LP + HP = 1 - BP ale  | LP - HP | = 1 ale tylko przy Q=0.707 co wykorzystywane jest w zwrotnicach LC glosnikowych ale duze sa w tym przypadku znieksztalcenia fazowe na granicy pasm.
Dla filtrow trzeciego rzedu LP + BP1 + BP2 +  HP = 1 I tak dalej
Dla linii przesylowych stosunek X/R przekracza 5 i przeplyw mocy wyznacza roznica katow napiec na poczatku i koncu lini a nie roznica wartosci bezwglednych napiec! Poziom napiec wyznacza tez  generowana generatorami, liniami przesylowymi  i kondensatorami moc bierna ! Gdy wszystkie bloki pracuja z pelna moca a czestotliwosc dalej spada trzeba odbiorcow odlaczac aby system w calosci nie upadl.  Czestotliwosc w polskiej sieci spadala nawet chwilami do 49 Hz co powodowalo makabryczne spoznianie sie radiobudzikow z zegarem mechanicznym napedzanym silnikiem synchroniczym 50 Hz lub zegarem elektroniczym z sygnalem sieciowym 50Hz. Na zachodzie Europy czestotliwosc sieciowa jest stabilna i zegary synchronizowane siecia pracuja poprawnie.
W Polsce konsumentem 72% energi elektrycznej sa silniki asynchroniczne i przy obnizonej czestotliwosci sieciowej maszyny pracowaly troszke wolniej pobierajac odrobine mniej mocy.   
Dyspozycja mocy ma dane historyczne dotyczace zapotrzebowania na "prad" w dni robocze, swiateczne odpowiednio zimowe i letnie co ulatwia jej zadanie predykcji.
W przypadku braku mocy generacji w systemie odbiorcow sie po prostu odlacza. Majac na wzgledzie interes calej gospodarki narodowej nalezy wylaczeniami minimalizowac straty dochodu narodowego i powstajace szkody. Na Zachodzie nie jest to praktykowane i daje odlaczonemu odbiorcy ( oczywiscie nie dotyczy to anomalii pogodowych i tym podobnych sytuacji nadzwyczajnych spowodowanych sila wyzsza ) prawo do pozwania dostawcy energii o duze odszkodowanie. Rzady majac odpowiednie instrumenty musza tam dbac o rozwoj generacji, ktora jest z reguly prywatna. System generacji zawsze musi miec operacyjny margines mocy. Energia musi miec odpowiednia cene aby inwestorom oplacily sie budowy nowych elektrowni oraz systemu przesylu i dystrybucji. Rola rzadu jest kompromisowe pogodzenie interesow wszystkich i dzialanie w interesie wszystkich.
Dla odmiany w krajach III Swiata ludnosc energie elektryczna ma tylko po kilka przypadkowych godzin dziennie.  Energia jest tania i subsydiowana. Jest ona uzywana nieracjonalnie. Fabryki zachodnich koncernow zasilanie maja caly czas i one sa jedynymi beneficjentami dzialania skorumpowanego, kompradorskiego rzadu.
Po srodku jest sytuacja Polski. W Polsce zuzycie energi elektrycznej przez gospodarstwa domowe jest niewielkie w calym bilansie zuzycia i sila rzeczy oszczednosci w gospodarstwach domowych nie moga wiele dac. Natomiast za tania, dotowana  energia elektryczna jest marnotrawnie uzywana przez przestarzale dzialy przemyslu.  

Do symulacji zjawisk zachodzacych w Ziemi, na jej powierzchni, w oceanach i w atmosferze uzywane sa superkomputery. Im wiecej o tych zjawiskach wiemy tym mamy rosnaca swiadomosc jak wiele nie wiemy. Ziemia prawdopodobnie jest od srodka podgrzewana reakcjami jadrowymi o dlugofalowo zmiennej w czasie mocy. Zmienna jest tez w cyklach aktywnosc Slonca. Zmienia sie globlany uklad cyrkulacji pradow oceanicznych.  Wraz z satelitami dostarczajacymi danych superkomputery uzywane sa tez do sporzadzania prognoz pogody waznych w gospodarce i dla wojska. Trafnosc prognoz pogody rosnie ale bardzo powoli.
Zatem predykcja zapotrzebowania na cieplo do ogrzewania  jest znacznie trudniejsza niz predykcja zapotrzebowania na energie elektryczna i cieplo dla CWU.

W indywidualnych lub malych ( szkola, dom wielorodzinny ) systemach grzewczych wytwarzana ilosc ciepla moze wystarczajaco dokladnie odpowiadac potrzebom z uwzglednieniem bilansu cieplnego w czasie rzeczywistym a takze zmiany wymaganej temperatury. Korzystne ze zdrowotnego punktu widzenia jest obnizenie temperatury na czas snu mieszkancow. Ze wzgledow oczednosciowych temperatura moze byc obnizona gdy domownicy sa w pracy ale nie dotyczy to rodzin emerytow i rodzin z malymi dziecmi. Wszelkie pomieszczenia firm i instytucji powinny byc ogrzewane tylko gdy sa potrzebne. Oczywiscie ogrzewanie trzeba "zalaczyc" z wyprzedzeniem. Problemem jest dlugoterminowa dokladnosc zegara sterujacego i jego korekcja powinna byc bardzo prosta.    
Najprostsza jest regulacja ogrzewania elektrycznego ( takze z uzyciem pompy ciepla ) ale ono samo jest i powinnno byc bardzo drogie. Prosta jest tez regulacja pieca gazowego i olejowego a trudniejsza pieca weglowego z podajnikiem slimakowym ale wegiel jest najtanszym paliwem dla ubozszych tego swiata.  Wegiel trzeba tez przywiezc i magazynowac. Trzeba usunac popiol z zuzlem. System weglowy wymaga jednak pracochlonnej - kosztownej obslugi.   

W kazdym systemie regulacji opoznienie w jego petli decyduje o jakosci regulacji. Zatem rozleglosc systemu cieplociagu czyli opoznienie transportowe ogolnie pogarsza jakosc regulacji systemu.
Z energia cieplna jest dokladnie taka samo jak z elektryczna - jej dotowanie sprzyja jej marnotrawstwu. Najgorszy jest brak rozliczania poboru energii cieplnej zarowno do ogrzewania a zwlaszcza w Cieplej Wodzie
Przy danym cisnieniu na poczatku cieplociagu ( funkcje i system przeplywow sa nieliniowe i zlinearyzowane wokol najczestszego punktu pracy !) stosujac kryzy i odpowiednio ustawiajac zawory regulacyjne jako "opory"  uzyskamy w calym systemie, az do indywidualnych grzejnikow w domach, odpowiednie przeplywy.
Zatem jaka role ma spelnic pogodowy regulator Centralnego Ogrzewania ? W oszczednym systemie z predykcja w elektrocieplowni regulator pogodowy w wezle nie ma zadnej roli i dziala destabilizujaco na wyregulowany kryzami system. Natomiast przy nadmiarze dostarczanej cieplociagiem energii ( analogia - system elektroenergetyczny musi miec zapas generacji ) regulacje moze wykonywac pogodowy regulator w wezle cieplowniczym i moga ja indywidualnie prowadzic ( w wezle cieplnym uzyteczny moze byc regulator bezposredniego dzialania ) zawory termostatyczne przy kaloryferach z rozliczeniowym systemem podzialu ciepla na grzejnikach. Rowniez w tym modzie (zawory termostatyczne) pogodowy regulator CO nie ma istotnego zastosowania ! Czyli pogodowy regulator CO ma sens tylko przy ciaglym nadmiarze podanej przez elektrocieplownie energi cieplnej w cieplociagu i bez zaworow termostatycznych kaloryferow.
Nadmiar podawania energii do cieplociagu z elektrocieplowni polega na podwyzszeniu temperatury wody zasilania i temperatury odbioru oraz przeplywu ponad wystarczajace wartosci minimalne co skutkuje znacznym spadkiem sprawnosci kogeneracji energii elektrycznej. Czyli jest to rozwiazanie mniej ekonomiczne.
O ile w sieci elektroenergetycznej brak wystarczajacej generacji powoduje wpierw obnizenie czestotliwosci ponizej 50 Hz i maly spadek poboru mocy a potem koniecznosc wylaczania odbiorcow lub upadek systemu to w sieci cieplowniczej nie ma czegos takiego jak upadek systemu ale spadek dostarczanej mocy w stosunku do potrzeb moze byc dosc gleboki i patologiczny moze byc podzial mocy miedzy odbiorcow z preferowaniem najblizej polozonych zasilajacej elektrocieplowni.
Rozwiazaniem dla systemu z minimalizacja podania ciepla do rurociagow  jest optymalizacja - doregulowanie oporow w cieplociagu dla uzyskania wymaganych podzialow przeplywu strumienia ciepla.

Z putego i Salomon nie naleje. Cennym systemowym akumulatorem energii elektrycznej sa wodne elektrownie pompowo – szczytowe. Sa szczegolnie istotne dla elektrocieplowni pozwalajac im na pelna generacje elektrycznosci cala dobe z dobra sprawnoscia i rownolegle generacje taniego ciepla do ogrzewania miast przez cala dobe.
Dla elekrocieplowni akumulatorem dziennym powinien byc zbiornik na goraca wode sieciowa  o pojemnosci rzedu 30 – 100 tysiecy metrow szesciennych. Poniewaz mamy duze doswiadczenie m.in w budowaniu statkow to taki zbiornik mozemy postawic tanio i szybko. Czesc jego wysokosci moze byc podziemna" Izolacja cieplna zbiornika pozwoli na utrate temperatury wody ponizej 0.5 C na dzien. Goraca woda w nim stanowi awaryjne niebezpieczenstwo dla otoczenie ale ulamkowe na tle zagrozenia stwarzanego na przyklad przez duze zbiorniki ropy naftowej i paliw.
Musi byc wykorzystany atut taniej kogeneracji ciepla w elektrocieplowniach !

Regulatory CO w wezlach moga miec zegar obnizajacy temperature w nocy w i ciagu dnia ( to moze niewskazane w systemie elektrocieplowni ) w czasie pracy w dni robocze. Inny program temperatur jest wymagany dla budynkow firm i instytucji. Obaj ci odbiorcy sa komplementarni i ogrzewane sa pomieszcznia w ktorych faktycznie sa mieszkajacy / pracujacy ludzie.
Zwrocmy uwage ze obnizenie poboru ciepla z elektrocieplowni w ciagu dnia moze byc niecelowe z uwagi na korelacje wytwarzania elektrycznosci i ciepla ( kogeneracja ) przy duzej generacji pradu w ciagu dnia roboczego.   

Spadek cisnienia na rurociagu jest w przyblizeniu proporcjonalny do kwadratu przeplywu ( w tym wypadku  wody goracej – cieplej ). Dodatkowo lepkosc wody czyli jej opor wzrasta ze spadkiem temperatury ! Lepkosc dynamiczna wody o temperaturze 0C wynosi 1.8 mPa s, dla 30 C  0.8 a dla 100C 0.28.
Stad rozwiazanie nieliniowego ukladu rownan rozplywu wody w sieci nie jest proste.
Do rozwiazania ogolnie podobnego zadania dotyczacego rozplywu mocy w sieci energetycznej stosuje sie metode Newtona - Raphsona lub adaptowana ( dla nieliniowosci ) metode iteracyjna quasi  Gausa - Seidla. Metoda NR wymaga niewielu ale bardzo pracochlonnych iteracji i sporo pamieci. Iteracje w metodzie niby GS sa malo pracochlonne ale dla wymaganej dokladnosci ilosc iteracji rosnie monotonicznie z iloscia wezlow w sieci i moze byc duza, nawet znacznie ponad tysiac. Dla obu metod poczatkowa znajomosc przyblizonego rozwiazania zmniejsza wymagana  ilosc iteracji i zwieksza pewnosc uzyskania poprawnego wyniku bowiem przy slabym punkcie startowym iteracja moze byc rozbiezna. Dla metody GS optymalny wspolczynnik nadrelaksacji wynosi okolo 1.3. Takze taki wspolczynnik jest czesto najlepszy dla iteracyjnego rozwiazywania w programie symulacji ukladow elektronicznych MicroCap.   
W przypadku energetycznych "ciezkich" sieci przesylowych o X/R > 5 wielkosc przeplywu mocy obrazuje roznica katow napiec na poczatku i na koncu linii. Niezle poczatkowe przyblizenie uzyskamy rozwiazujac zadanie z nieznanymi katami ( zalozenie ze modul napiec w calej sieci jest taki sam ) stosujac artymetyke rzeczywista a nie znacznie wolniejsza zespolona jak w metode GS.  
Obie metody NR i GS nie sa niazawodne z roznych przyczyn. W metodzie GS warto jest powtarzac poza kolejnoscia iteracje dotyczace wezlow sieci energetycznej z najwiekszymi bledami w bilansie doplywu i odplywu mocy czynnej i biernej.
Wielokrotnie rozwiazujac, w roznej kolejnosci,  siec przeplywu wody metoda GS mozna w przyblizeniu ustalic optymalna kolejnosc fizycznej regulacji zaworow w fizycznej sieci.   

Budynek traci cieplo przez przenikanie ciepla do atmosfery ale takze gruntu oraz przez  wentylacje. Mniejsza role odgrywa promieniowanie.  O przenikaniu decyduje izolacja termiczna budynku ale takze uzyte okna i drzwi. Mocno nieszczelne okna ( takze dzwi ) zapewniaja szkodliwa wentylacje ponad potrzeby. Wiatr powoduje zwiekszona utrate ciepla przez budynek skutkiem odprowadzania ciepla od scian i wzmozonej wentylacji.  
Budynkowi ciepla dostarczaja Slonce, ciala ludzi, zuzywana w nim elektrycznosc oraz gaz w kuchni a w sezonie grzewczym system ogrzewania a w tym CO.
Pojemnosc cieplna budynku zalezy od jego masy i wspolczynnikow pojemnosci cieplnej wszystkich uzytych materialow. Budynki maja konstrukcje bardzo lekka, lekka, srednia, ciezka i bardzo ciezka.
Wymienione czynniki sprawiaja ze stale czasowe budynkow sa mocno rozne i ogolnie leza w przedziale 10-100 h.

Temperatura wody w sieci cieplowniczej  z wezlami cieplnymi ze zwyklymi regulatorami pogodowymi CO ( lub lepiej tylko stabilizujacymi regulatorami bezposredniego dzialania ) musi byc na tyle wysoka aby wszystkie wezly byly w energie cieplna zaspokojone w kazdej sytuacji co jest niewykonalne lub bardzo rozrzutne czyli efektywnie drogie. System taki ma sens tylko przy indywidualnym rozliczaniu mieszkan na przyklad tanimi odparowaczami - podzielnikami ciepla ale sprawne musza byc zawory grzejnikow ktore obecnie sa generalnie niesprawne i przy probach regulacji czesto przeciekaja.
Izolacja cieplna  scian dzialowych miedzy mieszkaniami w bloku jest slaba i dochodzi do przeplywu ciepla miedzy mieszkaniami i pozytywnego wyrownywania temperatur miedzy nimi.  
System z wyregulowanymi zaworami sieciowymi dla optymalnego rozplywu wody przez cala siec cieplownicza  jest calosciowo bardziej optymalny ale przy duzych zmianach przeplywu dlawienie przez zawory powinno - musi byc troche korygowane. System tez w przypadku elektrocieploni daje wymierne korzysci.
W budynku poprawny przeplyw wody CO przez kaloryfery maja zapewniac zamontowane przed nimi kryzy. Zdarza sie ze kryzy te sa demontowane ( co powinno byc traktowane jako kradziez energi cieplnej czyli przestepstwo. W  czasie mrozow czesc okien jest uchylona !  ) i mieszkania te sa silnie przegrzane a pozostale mieszkania sa rzecz jasna mocno niedogrzane. Adoptowany reczny multimetr z wyswietlaczen LCD do roli miernika temperatury z tranzystorem jako sensorem temperatury pozwala na blyskawiczna kontrole podzialu ciepla w budynku. Sensor temperatury umieszczamy w polowie dlugosci kaloryfera na wysokosci circa 66% grzejnika. Na czas kontroli w budynku regulator pogodowy powinien dostarczac wode grzejna o stalej temperaturze czyli musi miec taka funkcje  !
Odparowywacz nagrzejnikowy jako quasimiernik zuzycia ciepla jest rozwiazaniem bardzo tanim i prostym a  pozwoli taka patologie zlikwidowac.     

W elektrocieplowni obieg wody sieciowej przez rurociagi i wezly wymuszaja pompy. Lepkosc wody spada wraz z rosnaca temperatura i woda powrotna z tego wzgledu nie moze byc zbyt chlodna aby nie doszlo do przeciazenia napedu pomp i spadku wydajnosci tlocznia. Przy duzym przeplywie moga pracowac dwie lub wiecej pomp rownolegle. Teoretycznie miedzy pompa a napedzajacym ja silnikiem asynchronicznym mozna dac do regulacji stratne sprzeglo hydrokinetyczne ( stosowany jest do sterowania regulator krokowy ) lub zasilac silnik z falownika ale to rozwiazanie w odniesieniu do pomp wody zasilajacej w blokach energetycznych jest dopiero testowane w USA ale rokowania sa pomyslne.

Najmniejsze opoznienie w petli regulacji ( z uwzglednieniem wczesniejszych uwag co do sensu regulacji ) w wezle CO jest przy regulacji temperatury wody dostarczanej do kaloryferow.  
Informacja zawarta w temperaturze wody powrotnej z kaloryferow i w temperaturze  wody powrotnej sieciowej wracajacej do elektrocieplowni tez moze byc uzyta w algorytmie regulacji. Obie zbyt niskie temperatury oznaczaja po prostu za mala dostawe ciepla.
Regulatory CO i CWU wezla cieplnego powinny byc jednym urzadzeniem z jednym intefejsem komunikacyjnym ( na razie bez scislego definiowania co on oznacza ).  Sprawa priorytetu CO - CWU przy deficycie ciepla w systemie ( na przyklad zalamanie pogody ) nie jest latwa co okreslenia.
Racjonalne zuzycie ciepla w CWU ma miejsce bez spuszczania zimnej wody w oczekiwaniu na ciepla wode i wymagany jest minimalny obieg aby woda z kranu od razu byla ciepla. Woda nie moze byc za goraca bowiem tracona jest w czasie regulacji na dobranie wlasciwej temperatury droga dodania zimnej wody. Temperatura CWU nie moze byc za niska z uwagi na kolonizacje bakteri (choroba legionistow) i wymagana jest  okresowa goraca dezynfekcja instalacji CWU.

 Wegiel jest w swiecie najtanszym paliwem energetycznym ale ma sporo wad. Polska jest za biedna na uzycie gazu i oleju opalowego do opalania elektrocieplowni. Uzycie gazu i oleju w elektrocieplowni ma jednak wiele zalet. Elektrocieplownia jest duzo mniejsza bowiem nie ma skladowiska popiolu i skladu wegla wraz z bocznica kolejowa. Mozna ja korzystnie ulokowac z mniejsza dlugoscia cieplociagow ale czesto i  lini dystrybucyjnych WN 110 KV.
Elektocieplowania na gaz lub olej jest znacznie tansza ( 55-60% takze z uwagi na krotszy okres zamrozenia kapitalu na ukres budowy ) i szybsza w budowie niz elektrownia weglowa. Nie jest uciazliwa srodowiskowo bowiem spaliny zawieraja tylko wode i dwutlenek wegla podczas gdy elektrownia weglowa wyrzuca do atmosfery pol tablicy Mendelejewa ( w tym zabojcze metale ciezkie a szczegolnie rtec )  a drobne pylki jednak przedostajace sie przez elektrofiltry sa bardzo niebezpieczne dla zdrowia.
Jednak energetyczne spalanie wegla w duzej skali jest bez porownania mniej uciazliwe srodowiskowo – zdrowotnie niz opalanie nim domowych piecow z "niska emisja" gdzie spalanie jest dodatkowo niezupelne.  
Na razie tylko rozwazane sa gazowe elektrownie duzej mocy gdzie pierwsza jest turbina spalinowa ( podobna do turbiny silnika lotniczego ale z mechanicznym odbiorem mocy przez generator elektryczny a nie przez wentylator silnika turbowentylatorowego ) z ktorej gorace spaliny ogrzewaja kociol parowy a wytwarzana w nim para zasila konwencjonalna turbine parowa. Sprawnosc takiej elektrowni moze byc bardzo wysoka i zalezy glownie od temperatury spalin jaka toleruja lopaty turbiny spalinowej. Przy kogeneracji sprawnosc takiej elektrocieplowni moze przekroczyc 80 % ! Energia w gazie ( takze oleju ale w tym wypadku czystym oleju czyli paliwie lotniczym a nie paliwie pozostalosciowym, glownie przeznaczonym dla napedu statkow  ) jest znacznie drozsza niz w weglu ale jest tez o wiele szlachetniejsza.
Technologia rozwija sie ewolucyjnie i nie rozwijajac tej technologii znow za 10-30 lat mozemy byc zaskoczeni ( tak jak co roku drogowcow zaskakuje zima ) tym jak ona stala sie efektywna i konkurencyjna.

Jednak pierwszym, niedrogim krokiem w usprawnieniu systemu CO i CWU jest racjonalizacja zuzycia ciepla droga instalacji licznikow Cieplej Wody i Odparowaczy na kaloryferach oraz likwidacja dotacji. Sprawa ujawnienia grzejnikow w mieszkaniach przed ktorymi usunieto kryzy regulacyjne jest zupelnie prosta. Po ustawieniu na regulatorze pogodowym (musi miec taka funcjonalnosc ) stalej temperatury zasilania adekwatnej do aktualnej pogody  mozna szybko zmierzyc temepratury na grzejnikach poczynajac od mieszkan z uchylonymi oknami. Koszt stworzenia odpowiedniej infrastruktury prawnej jest zerowy – Sejm i ministowie ktorzy maja "klepnac" ustawe i rozporzadzenia i tak juz sa i sa oplaceni. Sa tez urzednicy w Spoldzielni Mieszkaniowej opracowujacy Regulaminy. Po zamontowaniu Odparowaczy na kaloryferach kontrole moga sie okazac zbedne gdy lokatorzy "bez kryz" zostana zszokowani rachunkiem za ogrzewanie i sami zarzadaja montazu kryz.
Stopniowo przeprowadzajac kontrole oraz instalujac Odparowacze i Liczniki Cieplej Wody zbieramy doswiadczenia i uczymy sie aby masowy proces dalej usprawnic. Zuzycie Zimnej Wody bez indywidualnych licznikow ZW mozna ustalic dla poszczegolnych mieszkan w proporcji CWU:ZW tak jak dla calego domu lub osiedla i tez ja rozliczac.

W Polsce zuzycie wegla na tle osiaganego dochodu narodowego PC jest zdecydowanie za duze. Zmniejszenie jego zuzycia pozwoli zaprowadzic elementarny lad w jego wydobyciu.
W Polsce zagadkowo krotko sie zyje na tle Europy Zachodniej. Wdychanie spalin i pylow z wegla wydaje sie wiele wyjasniac.

O ile rola do spelnienia regulatora systemu CWU jest dosc oczywista ( poza sytuacjami ostrego systemowego deficytu ciepla gdy trzeba jednak temperature CWU obnizyc ) to rola regulatora pogodowego CO  zalezy od systemowej koncepcji.
Regulator CWU musi byc adaptacyjny z uwagi na bardzo duzy zakres roznic temperatur wody zasilajacej wezel cieplny ( sroga zima / cieple lato ) i stalej temperatury CWU.         

Rozwiazanie gdy o zuzywanej (!) dostawie ciepla grzewczego CO decyduje wylacznie elektrocieplowania na podstawie prognoz pogody i juz dostarczonego ciepla  jest najbardziej ekonomiczne. Dobowy profil dostaw ciepla powinien zarazem maksymalizowac sprawnosc generacji energi elektrycznej przy rozsadnych wachaniach temperatur w mieszkaniach i innych ogrzewanych lokalach. Tu korzystna jest duza stala czasowa budynku oraz wielki zbiornik na goraca wode sieciowa w elektrocieplowni.  W ustalonym punkcie rozplywow goracej wody w sieci i w domach na akcje zwyklego pogodowego regulatora CO w ogole nie ma miejsca. Regulatory pogodowe mozna stosowac tylko przy stalym znacznym nadmiarze ciepla w cieplociagu co obniza sprawnosc generacji elektrycznosci. Natomiast zawory rzadko przed wymiennikami CO zdalnie sterowane centralnymi mikrokomputerem poprzez "regulatory" ( to moze byc jedna z ich konfiguracji ) sa  w istocie korygowane. Jednak lepsze moze byc okresowe objechanie przez pracownika wezlow i reczne skorygowanie zaworow na podstawie wydruku programu mikrokoputera. Pracownik zarazem moze zdiagnozowac wezel CO - CWU i przygotowac dane do okresowej konserwacji i naprawy.
Natomiast regulator pogodowy z sensorem temperatury efektywno - radiacyjnej najlepiej z odpowiednim regulatorem z bardzo wolna odpowiedzia moze nie burzyc logiki systemu z centralna decyzja o dostawie ciepla i jej podzialem zarazem dobrze utrzymujac srednia (!) temperature mieszkan co ma jednak sens tylko przy duzej stalej czasowej budynku. Regulator taki rzadko winien operowac elektroserwozaworem co jest dla nadzoru i diagnozy cenna informacja.
Adekwatna informacje o "temperaturze budynku"  dostarczy sensor temperatury umieszczony w srodku budynku w grubej scianie nosnej. Jego miejsce jest jednak krytyczne i zadne czynniki nie moga zaklocac tak waznego pomiaru temperatury.

Im wyzsza jest temperatura pary pierwotnej tym mniejsze jest obnizenie sprawnosci generacji elektrycznosci przy przejsciu na generacje skojarzona. Technologie ultranadkrytyczna w USA porzucono z uwagi na jej wysoka awaryjnosc i niskie ceny odkrywkowego wegla kamiennego.
Niemniej dopracowano ja i jest uzywana w Japonii, RFN i ZSRR. Poniewaz nasz wegiel jest bardzo drogi to warto temat ultranadkrytyczny podjac ale nikiel i inne skladniki stali zarodopornych sa jednak bardzo drogie. Jest wiec do rozwiazania zadanie optymalizacji do decyzji.
Pamietac nalezy o tym ze przy obecnej rabunkowej eksploatacji glebinowego wegla kamiennego juz za 40-50 lat jego dalsza eksploatacja stanie sie bardzo droga i z pewnosci tanszy bedzie import wegla.  

Zatem aby szeroko uzywac taniego ciepla z kogeneracji z elektrocieplowni trzeba:
-Miec dobre predykcyjne prognozy pogody jako srodek na znaczne opoznienie transportowe wody grzejnej w duzym cieplociagu. Nietrafnosc prognozy jest na biezaco bilansowana ( na biezaco rejestrowan jest faktyczna pogoda – temperatura, naslonecznienie, wiatr ) w ilosci wtloczonej energi cieplnej. Rozbieznosc miedzy energia cieplna, ktora w ciagu jednego dnia faktycznie podano a to ktora powinna byc podano nie moze przekroczyc 2%. Gdy jednak temperatura wody powrotnej spada ponizej dopuszczalnej trzeba powiekszyc ilosc podanej do cieplociagu energi cieplnej  
-Ocieplac budynki zmniejszajac ich straty energii
-Z drugiej strony ocieplenie budynkow zwieksza stale czasowe budynkow co jest bardzo potrzebne w duzym systemie regulacji sredniej temperatury pozwalajac splaszczac szczyty zapotrzebowania i poboru.
-Stosowac w elektrocieplowniach duze zbiorniki goracej wody sieciowej
-Pobor mocy z cieplociagu splaszczaja takze znaczne buforowe zbiorniki CWU w wiekszych wezlach cieplnych
-Zwiekszyc moc elektrowni pompowo – szczytowych
-Dobrze wyregulowac siec cieplownicza  zaworami aby uzyskac dobry rozplyw strumienia ciepla.   
-Prowadzic gesta zabudowe i mocno dogeszczac istniejaca zabudowe. Umozliwia to doprowadzenie cieplociagu o limitowanej dlugosci do wiekszosci odbiorcow duzego miasta.
-Nie sprzeciwiac sie czesci zjawisk naturalnych. Przy stalej mocy ogrzewania temperatura w mieszkaniach w nocy sama troche spadnie, bowiem noce sa zimniejsze i male jest wydzielanie ciepla w mieszkaniu,  co jest korzystne !  

Uzycie licznikow zuzycia energi elektrycznej, gazu, wody i ciepla jest koniecznoscia.

 Jak juz podnoszono generalnie powiekszenie eksportu jest lepsze niz produkcja antyimportowa. Sa jednak od tego wyjatki.
Polska rozwijala sie imitacyjnie. Gdy na Zachodzie odkryto duze zloza gazu ziemnego i podjeto ich eksplotacje rownolegle zaczeto likwidowac tam miejskie gazownie. Wydobycie przez Brytyjczykow gazu i ropy naftowej na Morzy Polnocnym postawilo cala ich gospodarke na nogi. W szczegolnosci "zelazna premier" dokonala silowej rozprawy z pasozytujacymi gornikami wegla kamiennego.  
Ten sam nasladowczy proces uruchomiono tez w Polsce. W Polsce zuzycie wegla gazowego spadlo od 1970 roku o polowe. W 1978 roku rabunkowe wydobycie gazu ziemnego siegnelo 8 mld m3 by obecnie spasc do poziomu z 1970 roku czyli do 5 mld m3. Kazde zloze ropy i gazu ma optymalne tempo wydobycia i gdy je rabunkowo przekroczymy calkowite wydobycie ze zloza mocno spadnie. Polska od krajow zachodnich wydobywajach rope i gaz roznila sie i rozni tym ze nasze zloza byly male na ich tle.
Rope naftowa i gaz ziemny kupuje sie za dolary. Sa to jednoczesnie paliwa dla bogatych tego swiata i surowce do wielkotonazowej (w tym nawozy sztuczne ) i bardziej subtelnej chemii.
Mamy wiec do wyboru wyprodukowac nawozy sztuczne i sie najesc ( a czesc przetworzonej szlachetnej zywnosci korzystnie wyeksportowac ) lub spalic gaz ziemny do ogrzewania.
Badacze rozwoju imitacyjnego podnosza ze jest dobrze gdy imitujacy moze kupowac lub nasladowac technologie I Swiata bo jak nie moze to jest rozpacz i lzy. Gdy tylko odkryto na Zachodzie wlasne poklady ropy i gazu zaprzestano rozwijania technologii do gazowni miejskich bowiem ich nadchodzaca likwidacja byla oczywistoscia.
Gazownie dostarczaly gaz miejski i koks do bezdymnych domowych piecow. Gazownie byly brudne i smierdzace ale sa jednak kilka do dziesieciu razy ( mowa o ilosci toksyn wprowadzonych do srodowiska ) mniej brudne niz spalanie wegla w domowym piecu. Poniewaz nowoczesnej technologii do gazowni nie moglismy kupic ani nasladowac  bo jej nie stworzono na Zachodzie, przedwczesnie  likwidowalismy nasze gazownie przechodzac na bardzo drogi i deficytowy gaz ziemny potrzebny przemyslowi !  Dodatkowo nie ma koksu do palenia bezdymnego w piecu CO.
Widac wiec ze koszty braku wlasnej nauki sa potezne. Stwarzajaca oszukancze pozory, pozorowana "nauka z mchu i paproci" jest bardzo szkodliwa. Z rozwojem imitacyjnym trzeba wiec uwazac !

 Powazne niedostatki polskiego przemyslu widac od razu bez analizy w Roczniku Statystycznym. Nawet na tle krajow socjalistycznych produkujemy bardzo malo tworzyw sztucznych. Powody tego sa dwa:
-Za male sa przestarzale instalacje petrochemiczne do glebokiego przerobu ropy naftowej.
-Nie ma dolarow na zakup surowcow - ropy naftowej i gazu ziemnego.
Z trzeciej strony dotowane jest paliwo do prywatnych samochodow osobowych podczas gdy racjonalne jest cos dokladnie odwrotnego – oblozenie tych paliw wysokim podatkiem.  

Zalacznik. Instrukcja do programu SiecGS na PC. Tekst programu w Pascalu.
W plikach do wczytania jest 11 przykladow energetycznych sieci przesylowych od malych poprzez srednie az do duzej. Sa to sensowne przyklady i moc strat w liniach przesylowych jest 1.6-2%.  
1.Wyrozniono tu silna elektrownie odniesienia trzymajaca napiecie sieciowe 1.04 ( mozna to zmienic ale to ma sens, realnie jest to 416 kV ) nominalnego  i bilansujaca dostawe mocy czynnej i biernej. Jej napiecie ma umownie kat odniesienia ( dla calej reszty ) Zero stopni.
2.Pozostale elektrownie dostarczaja nakazana im (przez dyspozycje ) moc czynna z napieciami rowniez 1.04 ( tez mozna zmienic). Kat napiecia i moc bierna wynikaja ze stanu sieci i obciazen.
3.Odbiorniki pobieraja w wezlach moce czynne Pn i bierne Qn    
4.Lini jest 5 rodzajow ( w programie sa podane ich sensowne parametry jednostkowe) a w plikach jest tylko ich dlugosc i rodzaj.
6.Kryterium zakonczenia obliczen jest rownosc sum wszystkich mocy (w tym mocy wszystkich linii ) z dokladnoscia 1e6 (mozna ja zmienic)

Komputerowe eksperymenty pokazuja ze:
A.Ilosc iteracji szybko rosnie wraz z iloscia wezlow i mniej linii. Ilosc ta moze byc bardzo duza
B.Naklad obliczen zmniejsza sie gdy poza kolejnoscia iteruje sie wezly najsilniejsze i wprowadzajace najwieksze niezbilansowanie
C.Gdy przyblizenie poczatkowe jest dobre ilosc iteracji jest nieduza. Uzywajac po wprowadzeniu zmiany w sieci przyblizen sprzed zmiany czasem ilosc iteracji nie jest duza.
D.Kryterium zakonczenia obliczen nie zmniejsza sie w kazdym kroku monotonicznie. Najlepsza jest nadrelaksacja okolo 1.3.  
E."Intuicyjnie" mozna znalezsc najlepsze wezly do umieszczenia poteznych kondensatorow do polepszenia wspolczynnika mocy ( regulacja napiecia sieci ) lub poteznych dlawikow do ograniczenia napiecia w nocy przy malym poborze mocy.  
F.Rozbudowany program z tym jadrem majac dane on-line na wydajnym komputerze moze szybko sprawdzic automatycznie sugerowana awaryjna zmiane konfiguracji sieci oraz odlaczenie czesci odbiorcow aby momentalnie uratowac caly system energetyczny kraju po ciezkiej awarii.

Oczywiscie mozna tez badac inne sprawy jako chocby granice stabilnosci przesylu.  
Tekst zrodlowy umozliwia dowolna rozbudowe,dodawanie funkcji  i przerozne eksperymenty. Kompilacja jest szybka.