Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях Реферат

Данилов о.л. энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

187

Выдолжнынаучитьсяоцениватьпотериэнергетическихресурсоввразличныхслучаях:

присжиганиитоплива, притранспортировкеводыиводяногопарапотепловымсетям, при

снабженииэнергоустановокэлектроэнергией;

Выдолжныоцениватьэкономическийэффектотпроведенияэнергосберегающих

мероприятийисрокихокупаемости;

Выдолжныуметьпримернорассчитатьколичествовредныхвеществвыбрасываемыхв

атмосферуприсжиганииразличныхвидовтоплива.

Разберитезадачи, относящиесякэтимтипам.

5. Попробуйтесвоисилывответенавопросыдлясамопроверкиинаконтрольныевопросы.

Хорошо, дляначала, чтобывыправильноотвечалихотябына 50% вопросов. Снашейточки

зренияконтрольнеявляетсяжестким. Вам, какивсемдругимобучающимся, мырекомендуемдве

вещи:

1) Изобразитеграфически, хотябыгрубо, всамом

общемвиде (ввидеграфа, таблицы,

списка) структурукурса, содержаниеегоосновныхразделовипродумайтесвязиэтих

разделовмеждусобой. Этонеобходимоеусловиезакреплениязнаний.

2) Разделитевсюинформациюнату, которуювычеткознаетеикоторуюнезнаете.

Постарайтесьизбежатьпромежуточныхвариантов (которыенельзяотнестинетудани

сюда). Убедитесь, чтотаинформация, которойвыможетеоперировать, являетсяважнойс

Вашейточкизрения. ЕслиВыупустиливажныйразделзатратьтеещенемноговремени,

чтобыизучитьего.

Категорияпользователя D.

Студент, слушающийлекцииподанномупредметувинститутеМысоветуемприслушатьсяктому,

чтоговоритвашпреподаватель, таккак, читаяВамкурспоЭнергосбережению, он, вероятно,

имеетпоэтомуповодусвоинаработкиисоветы. Помимообщенияспреподавателем, старайтесь

большеобсуждатьпройденныйматериалсосвоимидрузьям, вместескоторыми

Выслушаете

курс, таккаконимогутпонять, то, чтовам, поразнымпричинам, сперваможетпоказатьсяслишком

сложным.Категорияпользователя E.

Пользователь, обладающийхорошимипознаниямивЭнергосбережении, желающийихоценить, а

такжеповыситьэрудициювданнойобласти. Вамможемпосоветоватьследующую

последовательностьдействий:

1. Посмотритеиотметьтедлясебятеразделы

курса, материалкоторыхВамнезнаком;

2. Поразделам, которыекажутсяВамзнакомыми, постарайтесь:

а) датьопределенияосновныхпонятийилипростообъяснитьихсвоимисловами, так,

чтобыпонялидругие (используйтедляэтогоопределениявтекстеисловарь);

б) ответитьнавопросыдлясамопроверки;

в) пройтиконтроль (снашейточкизренияоннеоченьстрог).

Врезультате, мыполучимматериал, которыйследуетизучитьдополнительно. Еслиегонемного

можнонечитатьдополнительнуюлитературу, аиспользоватьматериалэлектронногоучебника.

Еслиженетстоитвзятькнижку. Напоминаем: читатьсэкрананеудобно. Начинаемс

неизвестныхразделов, послеэтогопереходимкотдельнымнеизвестнымпараграфамизвестных

разделов.

3. Теже

рекомендациикасаютсяизадачника. Выберемразделы, которыеВызнаетеплохо.

Сначалапростопооглавлению. Затемпотекстузадач.

4. Желательнопопытатьсяизобразитьструктурукурса. Так, какВамудобно. Лучшеввиде

иерархическойдревовиднойструктуры (графа), гдеотдельныеразделыизображаются

прямоугольникамииликружками, астрелкамиотражаютсясвязимеждуними. Приэтомваша

структуравовсенеобязанасовпадатьсоструктуройнашегоэлектронногоучебника. Вывправе

компоноватьсвоизнаниятак, каксчитаетенужным. Важнотолько, чтобыонибыликакможно

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

176

Свойстванасыщенноговодяногопара(подавлению)

Энтальпия

Абсолютноедавле

ниеКгс/см

2

Температура

насыщения

°С

Удельныйобъёмпара

м

3

/кг

Воды

ккалкг

Пара

ккалкг

Теплотапарообразова

нияккалкг

1,0 99,09 1,7250 99,19638,8 539,60

1,1 101,76 1,5780 101,87639,8 537,90

1,2 104,25 1,4550 104,38640,7 536,30

1,3 106,56 1,3500 106,72641,6 534,90

1,4 108,74 1,2590 108,92642,3 533,40

1,5 110,79 1,1810 110,99643,1 532,10

1,6 112,73 1,1110 112,95643,8 530,80

1,7 114,57 1,0700 114,81644,5 529,70

1,8 116,33 0,9954 116,60645,1 528,50

1,9 118,01 0,9462 118,30645,7 527,40

2,0 119,62 0,9018 119,94646,3 526,40

3,0 132,88 0,6169 133,40650,7 517,30

4,0 142,92 0,4709 143,70653,9 510,20

5,0 151,11 0,3817 152,10656,3 504,20

6,0 158,08 0,3214 159,30658,3 498,20

7,0 164,17 0,2778 165,70659,9 494,20

8,0 169,61 0,2448 171,40661,2 489,80

9,0 174,53 0,2189 176,50662,3 485,80

10,0 179,04 0,1980 181,30663,3 482,10

11,0 183,20 0,1808 185,70664,1 478,40

12,0 187,08 0,1663 189,80664,9 475,10

13,0 190,71 0,1540 193,60665,6 472,00

14,0 194,13 0,1434 197,30666,2 468,20

15,0 197,40 0,1342 200,70666,7 466,00

16,0 200,40 0,1261 204,12667,1 463,10

18,0 206,10 0,1125 210,20667,8 457,60

20,0 211,40 0,1015 215,90668,5 452,60

22,0 216,20 0,0921 221,20668,9 447,70

24,0 220,80 0,0849 226,20669,2 443,00

26,0 225,00 0,0784 230,90669,4 438,50

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

165

Энергосберегающиемероприятиявпромышленности

Вопрос1:Какиепотериэнергии (изперечисленныхниже), поВашемумнению, являютсянаибольшимиприконвективной

сушке?

Ссушимымматериаломичерезограждения

Засчеткинетическогонесовершенстваустановки

Суходящимсушильнымагентом

Спролетнымпаром

Вопрос2:Вкакойкомбинацииуказанытольковторичныеэнергоресурсы (ВЭР) ?

Пароткотельнойисетеваявода

Древесныеотходымебельногокомбинатаипарвскипанияконденсата

Конденсатгреющегопараиоборотнаявода

Паризотборатурбиныидревесныеотходы

Вопрос3:Понятиепаразитногоудлинениявременисушки:

Отношениевременисушкивусловияхнеравномерноститепломассообменаковременисушкивусловияхравномерного

распределенияпараметров

Отношениевременисушкивусловияхравномерногораспределенияпараметровковременисушкивусловиях

неравномерноститепломассообмена

Увеличениеобщеговременисушки, вследствиепростояоборудования

Вопрос4:КтепловымВЭРотносится:

Потенциальнаяэнергиягазовижидкостей

Кинетическаяэнергиягазовижидкостей

Физическоетеплоотходящихгазовтехнологическихагрегатов

Жидкиетопливныеотходы

Вопрос5:Биогаз, твердыеижидкиетопливныеотходыотносятсяк:

ТепловымВЭР

ВЭРизбыточногодавления

Топливным (горючим) ВЭР

Незнаю

Вопрос6: ОдинизспособовиспользованиятеплотыВЭРэторегенеративноетеплоиспользование, представляющее:

Использованиетеплотывдругойустановке

Возвраттеплавустановку

Комбинированноетеплоиспользование

Незнаю

Вопрос7: Всистемахутилизациитеплотывентиляционноговоздухапластинчатыеоребренныетеплообменники

применяютсявтомслучае, когда:

Расходхолодноготеплоносителязначительнобольшерасходагреющеготеплоносителя

Воздуховодысгорячимихолоднымтеплоносителямиудаленыдруготдруга

Воздуховодысгорячимихолоднымтеплоносителямирасположенынанебольшомрасстояниидруготдруга

Незнаю

Вопрос8: Укажитеприродныйисточник, применениекоторогоменьшевсегооправданодляработытепловогонасоса:

Теплотаестественныхиискусственныхводоемов

Теплотагрунта, получаемаяприпомощитрубчатыхтеплообменников

Теплотавоздухаокружающейсредыприотрицательныхтемпературах

Тепло, получаемоеврезультатеиспользованиясолнечнойэнергии

Вопрос9: Теплообменныйаппарат, вкоторомпередачатеплотыосуществляетсяпосредствомпоочередногоомывания

поверхностинагревагреющиминагреваемымтеплоносителемназывается:

Регенеративнымтеплообменником

Рекуперативнымтеплообменником

Смесительнымтеплообменником

Вопрос10: УстановкаконденсатоотводчиковувеличиваетКПДпароиспользующегооборудованияна:

5 10%

10 – 20%

3 5%

1 2%

Подтвердитесвойвыбор

OK

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

162

Методыикритерииоценкиэффективностиэнергосбережения

Вопрос1: КакизменитсяКПДкотельногоагрегата, еслиприегорасчетевместонизшейтеплотворнойспособноститоплива

использоватьвысшую?

Неизменится

Уменьшится

Увеличится

Можеткакувеличится, такиуменьшится

Вопрос2: КоторыйизперечисленныхКПДнаТЭЦимеетнаименьшеезначение?

КПДкотельногоагрегата

ЭлектрическийКПДТЭЦ

Тепловой (поотпущеннойтеплоте) КПДТЭЦ

КПДтурбоагрегата

Вопрос3: Какойизперечисленныхнижепоказателейотноситсякнатуральным?

Современнаястоимостьпотокаплатежей

Совокупныйудельныйрасходтоплива

Чистыйдисконтированныйдоход

ЭксергетическийКПД

Вопрос4: Какойизперечисленныхнижекритериевоптимизациитрактуеттехнологическийаппараткакчерныйящик?

ЭнергетическийКПД

Совокупныйудельныйрасходусловноготоплива

ЭксергетическийКПД

Удельныйрасходтепланаединицувыработаннойпродукции

Вопрос5: Укажитеправильноеопределениепонятия «условноготоплива»?

Вкачествеединицыусловноготопливапринимаюттопливо, имеющеевысшуютеплотусгорания 7000 ккал/кгили

29,3 МДж/кг

Подусловнымтопливомпонимаюттакуюэталоннуюединицу, котораясоответствуетвыделению 7000 ккал/кгу. т. или

29,3 МДж/кгу. т

«Условноетопливо» — этотакаяэталоннаяединица,котораясоответствуетвыделению 7000 ккал/кгу.т.или 29,3 МДж/кгу.т

Незнаю

Вопрос6: Какойизприведенныхнижекоэффициентовследуетиспользоватьдляпересчетатеплотворнойспособности

топливаизкДж/кгвккал/кг

0,86

0,239

1,163

4,186

Вопрос7: Чтотакоепоказательэнергетическойэффективности?

Признакизделияи/илитехнологии, количественнохарактеризующийихсвойства, связанныеспотреблениемимитоп

лива, тепловойи/илиэлектрическойэнергии

Количествоистоимостьтепловойиэлектрическойэнергии, переданнойпоставщиками

Абсолютнаяудельнаяилиотносительнаявеличинапотребленияилипотерьэнергетическихресурсовдляпродукции

любогоназначенияилитехнологическогопроцесса

Экономическийэффект, полученныйзасчетоптимизациирежимовработысистемыэнергоснабжения

Вопрос8: Дляперевода 1 кВтчвыработаннойнаТЭЦэлектроэнергиивт.у.т. используетсякоэффициент:

7,00010

-3

0,32010

-3

0,12310

-3

Незнаю

Вопрос9: Выберитеправильныеопределениякоэффициентаполезногодействия:

Величина, характеризующаясовершенствопроцессовпревращенияилипередачиэнергии, являющаясяотношением

полезнойэнергиикподведенной

Отношениевсейполезноиспользуемойвэнергоустановкеэнергииксуммарномуколичествуизрасходованнойэнергии

Верныобаответа

Незнаю

Вопрос10: Выберитеправильноеопределениеполнойэнергоемкостипродукции

Величинапотребленияэнергиии/илтопливанаосновныеивспомогательныетехнологическиепроцессыизготовления

продукциинабазезаданнойтехнологическойсистемы

Величинарасходаэнергиии/илитопливанаизготовлениепродукции, включаярасходнадобычу, транспортировку, пе

реработкуит.д. сучетомкоэффициентаиспользованиясырьяиматериалов

Верныобаответа

Здесьнетправильногоответа

Подтвердитесвойвыбор

OK

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

148

4. Условиязадачдлясамостоятельногорешения.

Задача 1

. Рассчитатьплощадиповерхностейтеплообменакалориферов, используемыхдлянагрева

10 кг/снаружноговоздухаот – 26 °C до 10 °C воздухом, удаляемымизпомещения, всистемеутили

зациитеплотыпоследнегосжидкостновоздушнымитеплообменникамиутилизаторами (калорифера

ми) ициркулирующиммеждунимипромежуточнымтеплоносителем. Вкачествепромежуточноготеп

лоносителяиспользуетсявода. Ееминимальнаятемпературав

системе 5°C, конечная 8 °C. Тем

пературвытяжноговоздуха 25°C, относительнаявлажность 50 %.

Подобратьстандартныекалориферы.

Задача 2

. Рассчитатьплощадьповерхноститеплообменавертикальногокожухотрубчатоговодоподог

ревателя. 72 т/чводыпроходитпотрубамдиаметром 18/22 мм. Онанагреваетсяот 70 °C до 110 °C.

Греющийтеплоносительвторичныйпаризпервогокорпусавыпарнойустановкиподаетсявмеж

трубноепространство. Параметрыпаранавходевтеплообменник 0,4 МПаи 140 °C. Коэффициент

теплоотдачипарапринятьравным 5000

Вт/(м

2

K), коэффициенттеплоотдачиводы – 4000 Вт/(м

2

K).

Теплопроводностьматериалатруб – 50 Вт/(м K). Выбратьформулыдлярасчетакоэффициентовтеп

лоотдачипараиводыпризаданныхусловияхипроверитьранеепринятыеихзначения.

Задача 3

.Рассчитатьразмерыгреющейповерхностиирасходнасыщенноговодяногопара, образую

щегосяпривскипанииконденсатаииспользуемогодлянагрева 7,2 тводываппаратепериодического

действиясрубашкой. Начальнаятемператураводы 20 °C, конечная 80 °C. Давлениепара 0,2 МПа.

Соотношениевнутреннегодиаметракорпусааппарартаиегорабочейвысоты 1:2. Коэффициенттеп

лоотдачипарапринятьравным

5000 Вт/(м

2

K), воды – 800 Вт/(м

2

K). Выбратьформулыдлярасчета

коэффициентовтеплоотдачипризаданныхусловияхипроверитьранеепринятыеихзначения. Рас

считатьводоподогреватель, еслипаровуюрубашкузаменитьнапогружнойзмеевик.

Задача 4

.Рассчитатьплощадьповерхноститеплообменавоздухоподогревателяизтрубсоспираль

нымнаружныморебрением. Материалтрубалюминий (λ = 100 вт/(м K)); диаметр d

н

/d

в

= 27/25 мм,

динаметроребрения D = 75 мм, шагребер 3 мм, средняятолщинаребра 0,3 мм. Подогревательвы

полненввидешахматногопучкатрубспродольным (внаправлениипотокавоздуха) шагом S

1

= 1, 2

D ипоперечным S

2

= 1 D. Расходвоздуха 10 кг/с, начальнаятемпература 20 °C, конечная 70 °C.

Греющийтеплоносительконденсатводяногопараизсистемыотоплдения. Начальнаяиконечная

температураконденсата 110 и 80 °C. Коэффициентытеплоотдачиконденсатаивоздуха(длявоздуха

коэффициенттеплоотдачиотнесенкполнойповерхностисучетоморебрения) принятьравными 5000

и 50 Вт/(м

2

K). Выбратьформулыдлярасчетакоэффициентовтеплоотдачитеплоносителейприза

данныхусловиях. Проверитьранеепринятыеихзначения.

Задача 5

.Определитьрасходгреющегопараиколичествотрубвгреющейкамереаппаратадлявы

паривания 36 т/чраствора, поступившегонарегенерациюизтравильногоотделенияцеха. Начальная

концентрацияраствора 5 %, конечная 15 %. Камеракожухотрубчатоготипа. Диаметргреющихтруб

38х2 мм. Длинатруб 4 м. Температурарастворапередкамерой 100 °C, еготемпературакипения 105

°C. Температура

насыщениявторичногопара 100 °C. Параметрыгреющегопара 0,6 МПаи 165 °C.

Плотностьраствора 1,2 т/м

3

, теплоемкость 4 кДж/(кг K),Коэффициентытеплоотдачипараираствора

принятьравными 5000 и 800 Вт/(м

2

K). Толщинаслоянакипи 1 мм, еетеплопроводность 1 Вт/(м K).

Материалтрубстальстеплопроводностью 40 Вт/(м K). Оценитьвозможнуюэкономиюгреющегопа

рапривыпариваниитогожерастворавпрямоточнойтрехкорпуснойвыпарнойустановке.

Задача 6

.Рассчитатьтеплообменникдлянагревавоздухаводойизводогрейногокотлаутилизатора,

установленногозациклоннойпечью. Начальныеиконечныетемпературывоздуха – 10 °C и 15 °C,

воды 130 °C и 70 °C. Поверхностьтеплообменавыполненаввидешахматногопучкаоребренныхсна

ружитруб. Диаметртруб d

н

/d

в

= 20/18 мм, поперечноспиральныхребер D = 40 мм. Толщинаребра 0,3

мм. Mатериалтрубиреберсталь. Теплопроводностьсталиλст = 40 Вт/(м K). Шагитрубвпучке S

1

=

S

2

= 1,5 D. Живоесечениеканаловдляпроходавоздухавмежтрубномпространствепринятьравным

2 м

2

. Скоростьводывтрубах 1 м/с.

Задача 7

.Прирасчетевоздухоподогревателявсистемеутилизациитеплотывентиляционныхвыбро

совполученыследующиеданные: площадьповерхноститеплообмена 450 м

2

, проходныесеченияпо

воздуху 2 м

2

иповоде 0,006 м

2

. Какимобразомнеобходимоскомпоноватьвоздухоподогревательиз

калориферовсповерхностьютеплообмена 122,4 м

2

, проходнымисечениями 1,045 м

2

и 0,003 м

2

?

Задача 8

.Расходводыпотрубам, изкоторыхвыполненаповерхностьтеплообменаразмером 60 м

2

,

45 т/ч, скоростьводы 1 м/с. Предложитекомпоновкутрубногопучкаконденсаторафлегмы, т.е. смеси

паровнавыходеизректификационнойколонны. Диаметртруб 22/18 мм, длинутрубвыбратьвпреде

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

138

Тепловуюизоляциюнеобходимоиспользовать, еслитемпературатеплоносителяпревышает 45°С.

Потеритепласизолированныхповерхностейиснеизолированнойнапорнорегулирующейарматуры

(вентили, задвижки, краны, компенсаторы) приразличныхтемпературахтеплоносителейприведеныв

таблицах 2,3. Изоляциятрубопроводов, проложенныхвгрунте, снижаетпотеритеплана 50-55% по

сравнениюспотеряминеизолированноготрубопровода.

Количествотепла, передаваемоев

окружающуюсредунеизолируемойнагретойповерхностьютрубо

провода, определяетсяследующимобразом:

Qи = π⋅d⋅α⋅(t нар — t в)L, Вт (ккал/ч);

аналогичнодлянагретыхплоскихнеизолированныхповерхностей:

Qи = α⋅(t нар — t в)H, Вт (ккал/ч);

гдеt нарсредняятемпературанаружнойповерхности, °С

t всредняятемператураокружающеговоздуха, °С

L – длина

трубопровода, м

H – площадьповерхности, м

2

αсуммарныйкоэффициенттеплоотдачи,

Вт

м

2

К

ккал

м

2

ч⋅°С

Дляобъектов, находящихсявнепомещенийнаоткрытомвоздухе, αприближеннорассчитываетсяпо

формуле:

α = 10 6

w , где w – скоростьветра, м/с

Длятрубопроводовдиаметромдо 2 м., находящихсявпомещениях:

α = 8,1 0,045 (t нар — t в)

Дляплоскихповерхностей, находящихсявпомещениях:

α = 8,4 0,06 (t нар — t в)

Пример.

ОпределитьэкономиютепловойэнергиинаизолированномпаропроводеДу 108х4

длиной 10 м. Температуратеплоносителя 150°С. Паропроводпроложеннаоткрытомвоздухе

принаружнойтемпературе 25°Сискоростиветраw = 2 м/с.

Необходимовычислитьпотеритеплотынеизолированнымтрубопроводом. Находимсуммарныйко

эффициенттеплоотдачиоттрубопроводакнаружномувоздуху:

α = 10 6

2 = 18,5

ккал

м

2

ч⋅°С

Теплопотеринанеизолированномтеплопроводесоставят:

Qи = 3,140,10418,5 ⋅(150 — 25)10 = 7552 ккал/ч

Согласнотаблице 2, тепловыепотерис 1 м. длиныизолированноготеплопровода 68

ккал

мч

. Тогдаэко

номиятепловойэнергииприиспользованииизоляции:

Q = 7552 – 10 68 = 6872 ккал/ч. Смтабл.

Задача 2.1.

Определитьтепловыепотерис 10 мнеизолированнойплоскойстенкиис 10 м

2

неизолированной

трубыдиаметром 100 мм, еслитемпературатеплоносителя 17°С, температуравоздуха 20°Сиско

ростьветра w = 3 м/с.

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

130

aглубиназаложенияоситеплопроводаотповерхностиземли, м.

Известно, чтонепрерывноувлажняемаязасчетадсорбированияпарообразнойвлагиизокру

жающейсредыизоляциятеряетв 3÷4 разабольшеэнергии, чемсухая, имеющаявлагоизолирующий

слой (приложение 2).

Изоляциятипаминватынепрерывноувлажняемаяпотокамиводытеряетвокружающеепро

странствоэнергиибольше, чемполностьюнеизолированная

поверхность, еслитемператураповерх

ноститрубыболее 100

С.

Прирасчетеобщейдлинынеизолированныхтрубдляопределенияпотерьтеплаважновклю

читьврасчетвсефланцыизапорнуюарматуру. Потепловымпотерямфланецэквивалентен 0,8 м

трубы, авентильилизадвижкаэквивалентны 1 мтрубы.

Можносчитать (приложение 3, 4), чтонеизолированныйфланецэквивалентенповеличинепо

терь 8 метрам, авентильилизадвижка

– 10 метрамизолированнойтрубы.

Посколькуэкономиятепловойэнергииприводиткуменьшениюфинансовыхзатрат, аизоляци

онныеработыкувеличениюпоследних, тоследуетдляконкретныхусловийвычислятьоптимальную

величинуизоляциитрубопроводов.

Дляэтогорассчитываютприведенныезатраты, руб./м

2

н

E

пр

R

A

т

mC

перот

z

перот

t

в

t

е

СП

6

1024)(

××

=

(3.6)

С

е

единовременныезатраты; Z

от

перпродолжительностьотопительногопериода, сутки; m

1,05 коэффициент, учитывающийинфляцию; С

т

стоимостьтепловойэнергии; А = 3,6, еслируб./ГДж

иА = 0,86, еслируб./ГКал

Единовременныезатраты

С

е

= 1,25 [(Ц Т)k С

м

]

(3.7)

Цоптоваяценаконструкций, руб./м

2

; Тстоимостьпогрузочноразгрузочныхработ; k — 1,02

коэффициент, учитывающийскладскиерасходы; С

м

стоимостьмонтажа; R

o

пр

приведенноетерми

ческоесопротивление.

Дляоценкиэкономиитепловойэнергиивпаропроводахитепловыхсетяхзасчетсниженияутечек

о

деляютколичествотеряемогопараиегоэнтальпию.

Количествопара, попадающеговокружающуюсредучерезнеплотностиизпаропроводовG

п

,(

кг/ч) определяют:

G

п

= 2,3

S

⋅ϕ⋅ρ⋅

P ,

(3.8)

гдеSплощадьотверстия, мм

2

;

ϕ

коэффициентрасходапарачерезнеплотности, можновсреднем

принимать

ϕ

= 0,62;

ρ

плотностьпара, кг/м

3

; Pабсолютноедавлениепаравпаропроводе, Мн/м

2

;

(10 ата = 1,1 Мн/м

2

)

Расходпара (кг/ч) черезполноесечениетрубопроводаватмосферуG

п

, определяют:

G

п

= 3600 S

тр

W

⋅ρ

,

(3.9)

гдеS

тр

площадьпоперечногосечениятрубы, м

2

; W средняяскоростьпара, м/с; (обычнопринима

ютдляперегретогопараW=50 м/с, длянасыщенногоW=40 м/с)

П

РИМЕРЫРЕШЕНИЯЗАДАЧ

Пример 3.1

Условие

ОпределитеэкономиютепловойэнергиипринанесенииизоляциинапаропроводДу 108×4

длиной 10 м, работающийнепрерывновтечениегода. Температуратеплоносителя 150°С. Паропро

водпроложенвпомещении, вкоторомтемпература 25°Сискоростьпотокавоздуха w = 2 м/с. Тол

щинаизоляцииобеспечиваеттемпературунаееповерхности 35

С.

Решение

Длявычислитьпотерьтеплотынеизолированнымтрубопроводомнаходимсуммарныйкоэф

фициенттеплоотдачиоттрубопроводакнаружномувоздуху:

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

120

2. Оценкапотенциаловэнергосбережениявкотельных.

Мероприятияпоэнергосбережениювпромышленныхкотельныхразнообразны. Срединихпо

вышениеКПДкотлоагрегатовзасчетснижениятемпературыуходящихгазов, использованиетепла

продувочнойводы, рациональноеснижениедавленияпараотдавлениявбарабанекотладодавле

ния, требуемоговтехнологическихаппаратах, рациональноераспределениенагрузкимеждунесколь

кимикотлоагрегатами, работающимиодновременноидр.

При

рассмотрениимероприятийпоэкономиитепловойэнергииитопливанаиболееприоритет

нымиявляютсятакие, применениекоторыхпозволяетнетолькообеспечитьзначительнуюэкономию,

ноипозволяютповышатьпроизводительностьинадежностьтеплотехническихустановок.

Напомнимнекоторыеположенияизтепловогорасчетакотлоагрегатов. Коэффициентполезно

годействиякотельногоагрегатахарактеризуетстепеньсовершенствапроцессапревращенияхимиче

ской

энергиитопливавтепловуюэнергиювырабатываемогопараилигорячейводы.

КПДбруттоучитываетиспользованиетепловойэнергиитопливавкотлоагрегатеипредстав

ляетсобойотношениевыработанноготеплакзатраченному.

%100

Q

Q

затр

пол

=

бр

ка

η

=100% — Σq

(2.1)

Σq – суммаудельных (наединицумассыилиобъематоплива) потерьтепласуходящимигазами, от

химическойимеханическойнеполнотысгораниятопливаипотеривокружающуюсреду, %.

Тепловыепотерисуходящимигазами q

1

можнооценитьпоформуле:

()

[]

()

3

max

1

1001qknhc

t

tt

q

вух

=,

(2.2)

42

max

2

CHCORO

RO

h

=

,

(2.3)

где q

3

тепловыепотериотмеханическойнеполнотысгораниятоплива, %; t

ух

, t

в

, t

max

температуры

уходящихгазов; воздуха, подаваемоговкотельныйагрегат; максимальнаятемпературадымовыхга

зов, °С; си k – поправочныекоэффициенты, показывающиеотношениесреднихудельныхтеплоемко

стейразбавленныхинеразбавленныхвоздухомдымовыхгазоввинтервалетемпературот 0 доt

ух

к

среднимудельнымтеплоемкостямвинтервалеот 0 доt

max

; n – коэффициент, показывающийотноше

ниесреднейудельнойтеплоемкостивоздухавинтервалетемпературот 0 доt

ух

ксреднейудельной

теплоемкостинеразбавленныхвоздухомдымовыхгазоввинтервалеот 0 доt

max

; RO

2

сумматрех

атомныхгазов (значения RO

2

max

дляосновныхвидовпервичныхэнергоресурсовприведенывПрило

жении 6).

Тепловыепотериотхимическойнеполнотысгораниятоплива q

2

можнооценитьпоупрощенной

формуле:

%100

.

2

=

P

hQ

q

р

сгн

(2.4)

р

сгн

Q

.

низшаятеплотасгорания 1 м

3

сухихпродуктовсгорания (подсчитываетсяподанным

анализа), кДж/м

3

[]

19,45,858,252,30

42.

=CHHCOQ

р

сгн

(2.5)

P — низшаятеплотасгораниярабочеймассытоплива, отнесеннаякобъемусухихпродуктов

сгорания, кДж/м

3

. Ориентировочныезначения P поосновнымвидампервичныхэнергоресурсовприве

денывПриложении 6. КПДбруттоможноопределитьиначе:

%100

Q

Q)hh(D

р

н

прпвп

=

В

бр

ка

η

(2.6)

где D – паропроизводительностькотельногоагрегата, кг/ч; h

п

, h

пв

энтальпияпара, питательнойводы,

кДж/кг; Q

пр

используемаятепловаяэнергияпродувочнойводы, кДж/ч; В, Q

р

н

расход, теплотворная

способностьтоплива, кг/ч, кДж/кг

КПДнеттоучитываетрасходтепловойэнергиинасобственныенужды.

§

110

температурывоздухавнерабочеевремядодопустимогопредела. Впромышленныхзданияхэтатем

ператураравна 5°С, авобщественныхместахзависитотназначенияпомещения. Особенноцелесооб

разноснижениетепловоймощностидежурнойсистемыотоплениявпомещениях, вкоторыхдопускается

существенноеснижениетемпературывоздуха. Теплопоступленияотсистемыотоплениявконечном

итогевходят

какоднаихсоставляющихвтепловуюнагрузкунаСВилиСКВ. СнижениенагрузкинаСВ

илиСКВпозволяетвхолодноевремягодасократитьвоздухообмендоминимальногопосанитарной

норме, чтовсвоюочередьдаётощутимуюэкономиюэнергии.

Снижениесуммарногочислачасовработысистем. Сокращениясуммарнойпродолжительностиработы

системотопления, вентиляциии

кондиционированиявоздухазасуткиможнодостичьпериодическим

включениемивыключениемэтихсистем. Приэтомвозникаютколебаниятемпературыидругихпара

метроввнутреннеговоздуха. Нормируемыеограничениянаколебанияпараметровопределяютусловия

периодическоговключениясистем. Возможнытакиеситуации, когдапериодическоевыключениесистем

недопустимо, ионидолжныработатьпостоянно.

Подпериодическимотоплениемпонимается

работасистемыотоплениявдневныечасыиперерывв

нерабочеевремя. Спонижениемтемпературынаружноговоздухапериодическоеотоплениевозможно

дотехпор, показначениетемпературывоздухавнерабочеевремявышедопустимого. Охлаждениепо

мещениявнерабочеевремязависитоттеплозащитыпомещения, поэтомууказанноемероприятие

предпочтительновхорошоутеплённыхзданиях. Всвязи

стем, чтовнерабочеевремяохлаждаютсяи

ограждения, иоборудование, — дляихразогревакмоментуначалаэксплуатациитребуетсяпредвари

тельныйнагревзасчетработысистемывфорсированномрежиме.

Использованиепериодическогоотоплениявзрительныхзалахкинотеатров, вкоторыхвозможнопони

жениетемпературывнутреннеговоздухавнерабочеевремядо 8°С, даёт

экономиютепладо 7% (при

повышеннойтеплозащитепомещений).

Принципдействияпериодическойвентиляцииоснованнатом, чтопривентилированиипомещениясве

жимвоздухомконцентрациявредности (например, углекислогогазавобщественномпомещении) убы

ваетбыстро (поэкспоненциальномузакону), априбездействиивентиляцииповышениеконцентрации

вредностиввоздухепомещенияпротекаетмедленнее (полинейномузакону).

Наэтомжепринципеос

новантрадиционныйиэффективныйметодпериодическогопроветриванияпомещений.

Режимработысистемывентиляциивобщественныхзданияхопределяетсянакоплениемввоздухевы

деляемойлюдьмиуглекислоты, поэтомуэффективностьпериодическойвентиляциизависитотинтен

сивностивыделенияуглекислоты (количествалюдейвпомещении) иобъёмапомещения. Скоростьпро

ветриванияопределяетсякратностьювентиляции

. Вовсехслучаяхтребуемаяпродолжительностьпро

ветриванияравнавчасахкратностивоздухообмена, поделённойна 3. Тоестьприкратностивоздухо

обмена, равной 3, требуется 1 час, чтобыпроветритьпомещение. Частотавключениявентиляциине

зависитоткратностиицеликомопределяетсяобъёмомпомещения. Поэтомуэффективностьпериоди

ческойвентиляцииособенновеликавпомещенияхбольшогообъёмапри

переменномзаполнениипо

мещенийлюдьми. Впромышленныхзданияхпериодическаявентиляцияможетэффективноиспользо

ватьсяпритехнологическихпроцессахспеременнымвыделениемвредныхгазов.

Таккакприпериодическомвключениисистемывентиляцииимеетместоколебаниетемпературыидру

гихпараметроввоздуха, тотам, гдетакиеколебаниянедопускаются, требуетсясинхронизацияработы

вентиляцииирегулирования

тепловоймощностиотопления.

Прикруглогодичномиспользованиипериодическойвентиляцииеёэнергетическаяэффективностьвоз

растает. Работасистемывентиляцииврежимепериодическоговключенияможетосуществлятьсявруч

ную, спомощьютаймераиливестисьполностьюавтоматически. Наиболееудобноавтоматическоере

гулированиевключениявестипосигналудатчикаконцентрацииуглекислогогазаилидругойгазовой

вредности.

Учётконцентрации

газовыхвредностей. Снижениярасходаэнергиивсистемахвентиляцииикондицио

нированиявоздухаможнодостичь, обеспечиваяихработуспеременнымрасходомвоздуха. Впомеще

нияхобщественныхипромышленныхзданийстепловлагоизбыткамивозможностьуменьшениярасхода

вэксплуатационныхусловияхоткрываетсявсвязисоснижениемнагрузкинасистемуотносительнорас

четногозначения. Наснижение

расходаимеетсядваограничения. Первоеограничиваетминимальное

количествонаружноговоздухапосанитарнойнорме. Второесвязаносограничениемтемпературыпри

точноговоздухапоусловиямвоздухораспределения.

Описанныевышеспособыснижениянагрузкинасистемывентиляцииикондиционированиявоздуха

позволяютпреодолетьпервоепрепятствие. Второеограничениеможнозначительноотодвинуть, если

ввестиуменьшениерасходаприточноговоздуха

наосноверегистрацииконцентрациивредностиввоз

духепомещения. Применительнокобщественнымзданиямтакойвредностьюявляетсяизбытокугле

кислотыирасходнаружноговоздухаможноменятьпомерезаполненияпомещениялюдьми. Автомати

ческитакоеизменениеосуществляетсяподатчикуконцентрацииуглекислоты. Снижениерасходавоз

духаотносительнорасчётнойвеличинывозможнокаквтёплоетак

ивхолодноевремягода.

Энергосбережениеприиспользованиидополнительныхисточниковэнергиидлятеплоснабжениясис

темотопления, вентиляцииикондиционированиявоздуха.

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

101

износатруб, достигают 30% произведеннойтепловойэнергии, чтоэквивалентно 65–68 млнтусловного

топливавгод.

Количествоаварийна 100 кминженерныхсетейувеличилосьс 15–20 всередине 90-хгодовдо 70 на

сетяхводоснабженияиканализацииидо 200 аварийнасетяхтеплоснабжения (вЕвропевсреднем 3)

в 2000 г. Впрошломгодупроизошло 77 крупныхаварийв

40 регионахпочтинатретьбольше, чемго

домранее. СитуацияобостриласьнетольковПриморье, ноивКрасноярскомкрае, Бурятии, Новоси

бирской, Архангельской, Калининградскойидругихобластях. Воднихобластяхтрубылопаютсяизза

изношенности, вдругихещеипопричинеотключениятепла. Всложившихсяусловияхвполнереален

крупномасштабный

инфраструктурныйкризис, связанныйсмассовымиаварияминаобъектахЖКХ.

Вгородахчерезкоммунальныесистемыканализацииочищаетсядоустановленныхнормативовтолько

30% стоков. Дефицитмощностейканализационныхсетейсоставляет 9 млнкуб. мвсутки (16,5%), капи

тальногоремонтатребуют 17% сетей, аденегнаэтицелипрактическиневыделяется.

ПооценкамГосстроя, обнародованнымвначале 2001

г., намодернизациюсетевоготеплоиводоснаб

жениятребуется 136 млрдрублей, генерирующихмощностейоколо 162,7 млрд, водоснабженияика

нализации — 135 млрд.

Вструктурекоммунальныхплатежейплатазаэлектроэнергию, теплоиводусоставляетоколо 70%.

Важноснизитьиздержкипоэтойсоставляющей, носделатьэтодовольносложно, учитываяроссийскую

практику. Допоследнеговременипристроительстве

зданийзатратынапоследующуюихэксплуатацию

истоимостьпотребляемыхприэтомэнергоресурсовнепринималисьврасчет. Предпочтениеотдава

лосьдешевымматериалам, которыеимелибольшуютеплопроводность, ипростейшимстроительным

технологиям. Врезультатепотеплотехническимсвойствамнашизданияв 2–3 разауступаютзарубеж

ным. Непридавалосьзначенияучетуиэкономииресурсов. Еслиони

дешевые, нетсмысластавитьдо

рогиесчетчики. Немалыйвкладврасточительствовноситплачевноесостояниеинженерныхсетей. На

тепловыхмагистраляхежегоднотеряетсядо 10% всейпроизводимойтепловойэнергии.

Потериитечинатрассах, нерациональныйрасходмазута, газа, угляприпроизводствеитранспорти

ровкетеплавключаютсявсебестоимостьпродукцииинормативыпотребления. Врезультате

нормативы

расходаводывРоссиисоставляютоколо 300 лначеловекавдвоебольше, чемвГерманииилиВели

кобритании. Анекоторыенормативыпревышаютзарубежныеаналогив 5–10 раз, посколькунорматив

наябаза, сформировавшаясявэпохуплановойэкономики, завышаланеобходимыезатраты.

ЗатратынапроизводствоЖКУвсреднемпоРоссиисоставиливоктябре 1999 г. 12,7

рубляна 1 кв. м

общейплощади (федеральныйстандартна 2000 г. — 12,8 рубля, на 2001 г. — 14,2 рубля). Наобслужива

ние 1 кв. мвнашейстранетратитсяв 3–7 разбольшеэнергоресурсов, чемвсреднемвЗападнойЕвро

пе, затратыэлектроэнергиинапроизводствоиреализацию 1 куб. мводывышена 30%, удельноепо

треблениеводынаодного

россиянинав 1,5–2 раза, численностьперсоналаЖКХ, занятогообслужива

нием 1 тыс. жильцов, такжев 1,5–2 разабольшепринесопоставимомкачестве.

Анализдоговоровпоказывает, чтоотпускаемыегородуобъемытеплазавышаются. Кпримеру, тепло

снабжающаяорганизациячастоисходитизтого, чтосистемыгорячеговодоснабженияработаютпри

максимальнойпроектнойнагрузкекруглыйгод, «забывая» отом,

чтолетомгорячуюводуотключаютми

нимумнатринедели. Естьидругиехитрости. Скажем, городупродаетсятепло, котороеникогданевы

рабатывалось, врезультатеегообъемызавышаютсяна 20–25%. Такимобразом, внушительнойэконо

мииможнодобитьсядажебезтеплосберегающихмероприятий, достаточнопривестидоговорывсоот

ветствиесреалиямииввестиучет

.

Завышаютсянетолькообъемыотпускаемоготепла, ноиегосебестоимость. Так, теплоснабжающиеор

ганизацииопределяютсвоииздержкипосамомухолодномувременигодаизакладываютихвтарифы.

Нередкиипростозлоупотребления, когданасебестоимостьсписываютсодержаниеведомственныхдо

мовотдыха, бассейнов, обучениеспециалистовзарубежом. Внеевключаюттакженеоправданно

высо

киетранспортныеиздержки, круглосуточноеотоплениевдневномрежимепустующихдетскихсадов,

школ, поликлиникидругихучреждений. Поэтомустоимость 1 Гкалтеплавразличныхрегионахколеб

летсяот 60 до 300 рублей.

Приведенныефактысвидетельствуютобактуальностиэнергосбережениявжилищнокоммунальном

хозяйстве.

Основноенаправлениевэкономииэнергоресурсовзанимаеттеплоснабжение. Проведенныйанализ

(программаресурсосбережения,

разработаннаяДепартаментомЖКХиэнергетикиг. РостованаДону)

показывает, снижениепотребленияпервичныхэнергоресурсовприпроизводстветепловойэнергиипри

водиткследующейэкономиифинансовыхсредств:

СнижениепотребленияЭкономическийэффект

Экономия 1 кг. условноготопливанапроизводство 1 Гкал. теп

ловойэнергии

1,0 млн.руб. вгод.

Экономия 1 л. водынапроизводство 1 Гкал. тепловойэнергии0,31 млн.рубвгод.

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

86

МасштабыиперспективыприменениятепловыхнасосоввРоссииивмире

Широкоеприменениетепловыхнасосоввмиреначаласьв 20-30-егодыпрошлогостолетия. Первыйте

пловойнасосдлятеплоснабжениязданиябылиспытанвАнглиив 1930 году. Перваякрупнаятеплона

соснаяустановкавЕвропебылавведенавдействиевШвейцариив 1939 году. Онаиспользовалатеп

лотуречнойводыиимеламощность 175 кВт.

Сильныйтолчоккиспользованиютепловыхнасосоввсистемахотоплениядалэнергетическийкризис

начала 70 годовпрошлоговека, вовремякоторогосущественноувеличилисьценынатопливо. В 1993

годуобщееколичествотеплонасосныхустановок, работающихвразвитыхстранахпревысило 12 млн., а

ежегодныйвыпусксоставлял

более 1 млн. ВнастоящеевремятольковЯпониивыпускается 3 млн. теп

ловыхнасосоввгоди 1 млн. насосоввыпускаетсявСША. Правда, приэтомследуетиметьввиду, что

значительнуючастьизнихсоставляюткондиционеры, которыемогутработатьврежиметепловогона

сосавпереходныйпериодгода. Вподавляющембольшинствеслучаев

тепловыенасосыприменяются

совместносдополнительнымнагревателем (электрическимилинаорганическомтопливе), который

компенсируетнедостатоктеплопроизводительноститепловогонасосавхолодныйпериодилипривре

менномотключенииисточникатеплоты.

Многиегосударствадотируютприменениетепловыхнасосов, устанавливаяльготныйтарифнаэлектро

энергиюдляпредприятий, которыеихприменяют, либопредоставляяимльготыпо

налогообложению.

Приэтомгосударствополучаетопределенныевыгоды: уменьшаетсяегозависимостьотвнешнихпоста

воктоплива, улучшаетсяэкологическаяситуациявстране, поддерживаютсяотечественныепроизводи

теливысокотехнологичногооборудования.

ПопрогнозуМировогоэнергетическогокомитетак 2020 г. впередовыхстранахдолятеплоснабженияс

помощьютепловыхнасосовсоставитдо 75 %.

Зарубежомлидерамивпроизводстветепловыхнасосов

являются: «Carrier», «Lennox», «Вестингауз»,

«Дженералэлектрик» (США), «Hitachi», «Daikin» (Япония), «Sulzer» (Швейцария), «Klimatechnik» (Герма

ния). Многиеизнихпредставленыинароссийскомрынке, впервуюочередькакпроизводителиместных

кондиционеров, спопсобныхработатьврежиметепловогонасосавпереходноевремягодаитепловых

насосовмалойтеплопроизводительности (5-15 кВт), совмещенныхсогневойсистемойотопления.

ВРоссиитепловыенасосыиспользуются

существенноменьше, чемвСША, странахЕвропыиЯпонии.

Такоесостояниеделсложилосьисторически. ПрименениютепловыхнасосоввСССРпрепятствовали

низкиеценынатопливо, атакжеориентациянацентрализованноетеплоснабжение. Болеехолодный

климатнашейстранынедаетвозможноститакжешироко, какнаЗападеиспользоватьприродныеис

Рефераты:  Реферат: Круговорот веществ, роль и место человека в биосфере -

точникитеплаитребует

наличиядополнительныхкотельных, которыедолжныработатьвместестепло

выминасосамииобеспечиватьпотребителятепломпринизкихтемпературахнаружноговоздуха.

Внастоящеевремя, сростомценнатопливо, ситуациясущественноменяется. Способствуетпримене

ниютепловыхнасосовиростстоимостистроительстваТЭЦикотельных, прокладкииремонтатепловых

сетей.

Приведемпримерныйрасчет

срокаокупаемоститепловогонасосавусловияхРоссии. Приэтомбудем

приниматьвовниманиекапитальныезатраты, затратыэлектрическойэнергиинаприводкомпрессораи

стоимостьполучаемойтепловойэнергии. Затратыэнергиинаприводнасосов, прокачивающихтеплоно

ситель, затратынаобслуживаниеиремонттепловогонасоса, атакжеинфляциюучитыватьнебудем.

Стоимостьизготовленияи

монтажатепловогонасосатепловойпроизводительностьюQ = 1000 кВт (или

0.859 Гкал / час) пристоимостиодногокиловаттаустановленнойтепловоймощностисучетоммонтажа

6000 руб. за 1 кВтсоставит:

млн.руб.,06Q6000СК

=

=

(43)

Допустим, чтокоэффициентпреобразованиятепладляусловийработырассматриваемоготеплового

насосаравен 4.

Электрическаямощность, получаемаязасчеттепловогонасосасоставитприэтом

250

1000

N=

ε

=кВт. (44)

Прицене 1 Гкалтеплоты – 280 руб. заГкал., стоимостьтепловойэнергии, получаемойтепловымнасо

сомзагодприбезостановочнойкруглогодичнойработесоставит

,107236524250QСТ

=

=

млн. руб./год. (45)

Примемценуэлектрическойэнергии, затрачиваемойнаприводкомпрессора – 62 коп. за 1 Квтч. ирас

считаемстоимостьэлектрическойэнергии, затраченнойнаработынасосазагод

,35813652462,NСЭ

=

=

млн. руб./год. (46)

Примерныйсрококупаемостивнашемслучаесоставит:

01,8

СЭСТ

СК

Т=

=лет. (47)

§

80

Охлажденнаяводаизподдона9циркуляционнымнасосом12подаетсявнагревательныйтрактпроме

жуточныхповерхностныхтеплообменников11и15. Затемосновнаячастьнагретойводынаправляется

черезводораспределитель4нанасадку2контактнойкамеры, остальнаячастьвсистемузащитыот

обмерзания (наподключенныепараллельнообогреваемуюопорнуюрешетку6игреющуюрубашку7

) и

далее, черездополнительныйводораспределитель5нанасадку3.

Теплоносительизподающеймагистралисистемытеплоснабженияпоследовательнопроходиткалори

фер1ипромежуточныйповерхностныйтеплообменник11циркуляционногоконтураагрегатаипри

20÷30°Споступаетвобратнуюмагистральсистемытеплоснабжения.

Последовательнаясхемавключениякалорифера1итеплообменника11позволяетэффективноис

пользоватьпотенциал

подводимоготеплоносителя. Вохладительныйтрактдополнительногопромежу

точноготеплообменника15можетподаватьсятакжеисброснаятеплаявода (например, изсистемыох

лаждениятехнологическогооборудования). Промежуточныетеплообменникипозволяютобеспечитька

чествоводыциркуляционногоконтураагрегата, соответствующеепитьевойводе, (чтонеобходимо, учи

тываяподачуприточноговоздухавпомещенияспостояннымиливременным

пребываниемлюдей). Для

глубокогоохлажденияводывнешнихисточниковтеплотыпромежуточныетеплообменникивключаются

попротивоточнойсхеме.

Приположительныхтемпературахнаружноговоздухасистемазащитыотобмерзанияотключается, и

всяводапосленагревательноготрактапромежуточныхтеплообменников11и15подаетсянаводорас

ределитель4. Впереходныйпериод, когдавлагосодержаниенаружноговоздуха

п

н

dравноилипревы

шаетвлагосодержаниеприточноговоздуха

з

п

d, подачаводывконтактнуюкамерупрекращается, ина

греввоздухаосуществляетсятольковкалорифере1.

Нагреввоздухавконтактнойкамеревхолодноевремягодадаетвозможностьподдерживатьвпроиз

водственныхпомещенияхнеобходимуюотносительнуювлажностьвоздуха, т. е. обеспечиватьконди

ционированиевоздуха. Вотдельныхслучаяхпризначительныхтепловыделенияхималыхвлаговыде

ленияхможетоказатьсядостаточнымприменениетолькооднойконтактнойкамерыдлянагреваприточ

ноговоздуха. Тогдатеплоносительпоступаетвтеплообменник 11, минуякалорифер, пообводнойли

нии.

Какпоказываютавторы [13], втеплоевремягодавагрегатеУОВАработаеттолькоконтактнаякамера,

кудапоступаетнаружныйвоздухспараметрами

л

н

t,

л

н

d, авыходитизнееспараметрами

л

п

t,

л

п

d, ското

рымиинаправляетсявпомещение, гдедостигаетпараметров

л

в

t,

л

в

d, (рис. 11). Водациркуляционного

контураконтактнойкамерыпроходит, минуятеплообменники11и15, посоответствующимобводным

линиям, ввоздухпообводномувоздушномуканалуукалорифера, чтоснижаетобщееаэродинамиче

скоесопротивлениеагрегата [13].

ОцениваяэнергетическийэффектотиспользованияагрегатаУОВАзасчетснижениятемпературыоб

ратнойсетевойводы, авторыразработкиутверждают, что

длякотельнойэкономиятопливасоставляет

около 0,5% накаждые 10°Сснижениятемпературыводывобратномтрубопроводе.

ПритеплоснабженииотТЭЦснижениетемпературыобратнойводыпозволяетувеличитьвыработку

электроэнергиинатепловомпотреблении.

Спонижениемтемпературыотводатепладо 60°СснижениенаСприводиткповышениюудельной

комбинированнойвыработкина 1,5 кВтч/ (ГДжК

).

7.1.4. Тепловыенасосы.

Тепловыенасосы, ихназначениеиосновныетипы

Тепловойнасоспредставляетсобойустройство, позволяющеепередатьтеплотуотболеехолодного

теплакболеенагретомузасчетиспользованиядополнительнойэнергии (чащевсегомеханической).

Применениетепловыхнасосоводинизважныхпутейутилизациитеплотывторичныхэнергетических

ресурсов.

Известно, чтотеплотанизкого

потенциалаявляетсяпродуктомтехническойдеятельностичеловека,

причем, чемнижееетемпературныйуровень, тембольшеэтойтеплотыбезвозвратнотеряется, рассеи

ваясьвокружающейсреде. Примеромносителейтакойтеплотыможетслужитьнагретыйвоздух, ухо

дящийватмосферуизсистемвентиляцииикондиционирования, илитеплыебытовыеипромышленные

сточныеводы, имеющиетемпературупримерно 20 – 40 С

. Оченьчастоединственнымэкономическиоп

равданнымспособомутилизациитеплотытакихвторичныхэнергетическихресурсовявляетсяпримене

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

71

сушильногоагента;

технологическогосырьяидр.

ВнешнеетеплоиспользованиеиспользованиетеплотыВЭРуходящихизустановкидлянужддругих

энергоиспользующихустановок. Примервнешнеготеплоиспользованияиспользованиетеплотыпаро

конденсатнойсмеси, уходящейизсетевогоподогревателядляполученияпара, направляемогонатех

нологическиенужды, изображеннарис 2.

Натехнологические

нужды

Холодная

вода

P

p

P

u

P

c

Питательная

вода

1

2

3

5

4

Рис.2. Внешнееиспользованиевторичныхэнергоресурсов

1 – парогенератор, 2 — теплоиспользующийаппарат (сетевойподогреватель),

3 – конденсатосборныйбак; 4 – конденсатоотводчик; 5 — паровойэжектор

Вкачествевторичногоэнергоресурсаиспользуетсяконденсат, поступающийпослесетевогоподогрева

теля 2 вконденсатосборныйбак 3. Вследствиетого, чтодавлениевбакеменьше, чемдавлениенасы

щенияконденсата (конденсатпоступаетпотрубопроводуподвысокимдавлением), происходитмгно

венноевскипаниеконденсата. ПарвторичноговскипанияР

и

(инжектируемый) подсасываетсявпаровой

эжектор. ДалеепарсмешенныхпараметровР

с

(Р

и

< Р

с

< Р

р

) идетнатехнологическиенуждыилинатеп

лоснабжение (отопление, горячееводоснабжение).

ВнекоторыхслучаяхпривнешнемтеплоиспользованииможноиспользоватьВЭРнапрямую (неисполь

зуятеплообменныеаппараты). Например, горячиедымовыегазыпослеразбавлениявоздухомможно

направитьвсушильнуюустановку. Еслижедымовыегазывследствиеихзагрязненностинельзяисполь

зоватьдлясушки

материалапотребованиямтехнологическогопроцесса, ихнаправляютвтеплообмен

никдлянагревавоздуха, которыйиспользуетсявкачествесушильногоагента. Первыйизэтихспособов

экономичнее, посколькунетребуетбольшихкапитальныхзатрат.

Кромерегенеративногоивнешнеготеплоиспользованиявозможнотакжекомбинированноетеплоис

пользование, когдачастьтеплотывозвращаетсявустановку, адругаячастьполезноиспользуется

в

другойэнергетическойилитехнологическойустановке.

Невсеэнергосберегающиемероприятияэффективныэкономически. Капитальныезатраты, связанныес

приобретениемиустановкойтеплообменника, атакжезатратынаегоэксплуатацию (дополнительная

электроэнергиянапрокачкутеплоносителя, техническоеобслуживание) могутпревыситьэкономию,

обусловленнуюиспользованиемтеплотывторичныхэнергоресурсов. Такимобразом, припланировании

мероприятийнеобходимопредусматриватьпроведениеих

техникоэкономическойоценки. Всовремен

нойРоссииценынатепловуюэнергиюсущественнониже, чемвевропейскихстранах. Приэтомнаблю

даетсяежегодныйростцениприближениеихкевропейскомууровню. Припроведениитехнико

экономическихоценокэтообстоятельствонеобходимообязательноучитывать.

Утилизациятеплавторичныхэнергетическихресурсовврекуперативныхтеплообменниках

Тепловыевторичныеэнергоресурсы

имеютразличныетемпературныепараметрыиподразделяютсяна

тригруппы:

1. Горячиегазы (уходящиегазыкотельныхустановок, дымовыегазывысокотемпературныхустановок,

двигателейвнутреннегосгоранияит. д.), температуракоторыхдостигает 1000

о

С.

2. Продуктытехнологическогопроцесса (нагретыеслитки, шлак, раскаленныйкоксит.д.), имеющие

температурудо 1500

о

С.

3. Низкотемпературныевторичныеэнергоресурсы, имеющиетемпературу, какправило, до 200

о

С:

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

59

апрямоточнаясконденсатором; бпрямоточнаяспротиводавлением; всухудшеннымвакуумом; гснуль

корпусом; ддвухстадийная, собогревомкорпусавторойстадииострымпаром; едвухстадийнаясобогревом

корпусавторойстадиивторичнымпаромпервойступени; жпротивоточная; зспараллельнымтоком; исотбо

ромэкстрапара; ксосмешенным

током.

Установкисотборомэкстрапара (рис.13) относятсякклассуэнерготехнологическихпосколькукроме

решениячистотехнологическойзадачиповышенияконцентрациираствораонислужатодновременно

иисточникомтеплоты (экстрапар) длявнешнихпотребителей.

Дляпредварительногоподогревараствора, поступающегонавыпаривание, котороеосуществляют

практическидотемпературыкипенияобычноиспользуюттеплотуконденсатагреющегопараиз

первого

корпусаиконденсатавторичногопараизпоследующихкорпусов. Темсамымобеспечиваетсярегенера

тивное (внутреннее) использованиетеплотывсхеме, чтоведеткснижениюрасходагреющегопараот

ТЭЦиликотельнойнаустановку. Такоерешениепозволяетснизитьрасходгреющегопара, направляе

могонаоднокорпуснуюустановкуна 5-15 %. Втомслучае, если

применяетсямногокорпусная

установка, подогревисходного

раствораприводиткещеболеезначительнойэкономиипара. В

частности, вчетырехкорпуснойустановкедляэкономиигреюще

гопараотТЭЦиликотельнойможетдостигать (5 – 15)nϕ = 18 –

54 %.

Применениесхемсконденсаторомзапоследнейступенью

(рис.13 а, давлениепаравконденсаторе 0,01 – 0,02 МПа) по

зволяетподаватьвпервыйкорпус

парболеенизкогодавления,

нежеливустановкахспротиводавлением. Эторасширяетвоз

можностииспользованиявторичныхэнергоресурсовдлявыпар

нойустановки, вчастностипараоткотловутилизаторов. Втоже

самоевремяустановкиспротиводавлением (рис 13 б) могут

служитьисточникомпараизпоследнейступенидлявнешнихпотребителей, работающихприболеениз

ком

давлении.

Прианализедействующихсхемвыпарныхустановокважноприниматьвовнимание, чторешенияоб

использованиисхемсодноступенчатымивыпарнымиустановкамипринималисьвпериод, когдадоля

энергоресурсоввсебестоимостипродукциинепревышала 5% истехникоэкономическойточкизрения

моглибытьоправданными. Внастоящеевремя, вследствиеопережающегоростатарифовнаэнергоре

сурсы

вэтихжепроизводствахдоляэнергоресурсоввстоимостипродукциидостигает 30%, 40% ибо

лее. Поэтомуперспективнымявляетсяпереходксхемамснесколькимиступенямивыпаривания.

Способыэнергосбереженияввыпарныхаппаратахспогружнымигорелками

Еслипроцессвыпариванияосуществляетсяввыпарныхаппаратахспогружнымигорелками, вкоторых

теплоносительпродуктысгораниятопливанепосредственноконтактируютсвыпариваемым

раствором,

аихтемпературанавыходеизаппаратапрактическиравнатемпературераствора, применениемного

корпусныхустановокспоследовательнымвключениемаппаратовпотеплоносителювообщебессмыс

ленно. Всятеплотапродуктовсгорания, затраченнаянаиспарение, уноситсяизаппаратаобразующейся

впроцессевыпариванияпарогазовойсмесью. Напредварительныйподогревраствораможетбытьиз

расходованоне

более 10-15% теплотыэтойсмеси. Длявнешнегоэнергоиспользованияонаимеетне

достаточновысокийпотенциал. Еетемператураобычносоставляет 85-95°С. Всистемахотоплениятре

буетсяводасрасчетнойтемпературойдо 110-150°С. Конечно, этогоуровнятемпературдостаточнодля

системгорячеговодоснабжения. Согласнодействующимнормативамтемпературасантехническойго

рячейводы 55°С. Вмоечных

машинахмашиностроительных, ликероводочныхидругихзаводов – 60-

80°С. Нозатратытеплотынагорячееводоснабжениедлясанитарнотехническихцелейобычнонепре

вышают 2-3 % отзатратнаотоплениеивентиляцию. Возможностииспользованиягорячейводывтех

нологиитожеограничены. ПоэтомунакафедреТепломассообменныхпроцессовиустановокМЭИбыла

разработанасхема, позволяющаявестипроцесс

выпариванияпринепосредственномконтактепродук

товсгораниясупариваемымрастворомтак, чтобыпарогазоваясмесьнавыходеизаппаратаимелабо

леевысокуютемпературу. Дляэтогобылопредложеновыходноесоплогорелкинепогружатьвраствор,

арасполагатьеговышеуровнярастворанарасстоянии, достаточномдляподдержаниянебарботажно

го, аструйного

режиматеченияпродуктовсгораниявгазожидкостномпространстве. Меняяуказанное

расстояние, можноустанавливатьлюбуюнеобходимуютемпературупарогазовойсмеси. Расходтоплива

наупариваниераствораприэтомвыше, чемвобычныхаппаратахспогружнымигорелками, носучетом

замещениявнешнихисточниковтеплотыдлягорячеговодоснабжения, отопленияивентиляцииисполь

зованиетеплотысгораниятопливаоказывается

болееэффективным. Действительно,

р

н

21

QB

QQ

=η

, (1)

D

раб

D

инж

D

изб

D

см

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

53

духоиводопроницаемость, т.е. увеличениевлажностиизоляцииможетнетолькоухудшитьтеплопро

водностьизоляцииболеечемв 3 раза, ноиспособствуетразрушениютруб. Врезультатесрокслужбы

сократитьсядо 4-5 летвместо 30. 3*.поэтомусамитрубыимеютантикоррозионноепокрытие, напри

мер, ввидесиликатныхэмалей, изолаидр. иногдасверху

тепловойизоляцииукладываютасбоцемент

ныефутлярысметаллическимисетками, покрытыеасбоцементнойштукатуркой. Такиефутлярыпре

пятствуютпоступлениювлагиизвоздухаигрунта. Этаотносительносложнаяконструкцияхотяитребу

етдополнительныхэнергозатратнаизготовление, нозатоболеедолговечныизасчетэтогоболеевы

годны.

Впоследниегодыначалишироко

внедрятьсятеплопроводытипа «трубавтрубе» спенополиуретановой

изоляциейвгидрозащитнойоболочке3. такаяконструкцияпредусматриваетприменениенетолько

предварительноизолированныхпенополиуретаномизаключенныхвполиэтилентруб, ноивсехкомпо

нентовсистемы (шаровойарматуры, термическихкомпенсаторовит.д.). Такаяконструкцияможетукла

дыватьсявземлюбезканальноиобеспечивает

существенноеэнергосбережениезасчетпредваритель

ногоизготовленияотдельныхизолированныхэлементоввзаводскихусловияхипрактическиполнойее

термичностиивлагонепроницаемости.

Притранспортировкенизкотемпературныхтеплоносителей (областьтемпературхолоднойикриогенной

техники) вопросыкачестватепловойизоляциивстаютболееостро, чемпривысокихтемпературах. Это

связаностем, чтовыработка 1 КВтхолодапри

низкойтемпературе (например t= -100°С) гораздоболь

шеэнергии, чемвыработка 1КВтпривысокойтемпературе (например t= 100°С). Теплоизолирующиема

териалыдляобластинизкихтемпературдолжныудовлетворятьосновнымтребованиямтеплоизоляци

оннымматериалам, которыеработаютпривысокихтемпературахкак, например, низкимзначениямλ,

незначительнойгигроскопичностью, огнестойкостью, однаконеобходимочтобыпринизкихтемпературах

теплоизоляцииобладала

морозостойкостьюиэластичностью. Вобластикриогенныхтемпературширо

коеприменениенаходятпорошковыематериалы (напримернаосноведиоксидакремния) иразличные

видывакуумнойизоляции. Следуетотметить, тепловпористойизоляциипередаетсяотчастичкикчас

тичкекаккондуктивнымпутем, такизасчетлучистоготеплообмена. Поэтомусоздаваявпорошковой

изоляциивакуум,

уменьшаюттеплопроводностьнаходящегосявпористомслоевоздуха. Приостаточ

номдавлении

1.33 Па (1·10-2 мм.рт.ст.) теплопроводностьвоздухавдесятьразменьше, чемувоздухавнормальных

условиях, т.е. 0,0023 Вт/(м·К). Вторымвидомвакуумнойизоляцииявляетсяизоляция, состоящаяиздвух

герметичныхтруб (трубавтрубе), междукоторымисоздаетсявакуум.

Тажетеплопроводность (0.0023

Вт/(м·К)) достигаетсяприостаточномдавлении 1,33·10-3 Па. Третийтипвакуумнойизоляцииназывает

сяэкранновакуумнойтеплоизоляцией: онасостоитизчередующихсяслоев, например, стекловолокнаи

алюминиевойфольги. На 1 см. толщиныизоляцииприходитсяот 20 до 30 слоев. Втакойизоляции

фольгавыполняетрольэкрановисущественноуменьшаетлучистуюсоставляющуюв

теплопроводно

сти, азасчетвакуумасущественноуменьшаеттеплопроводностьвоздухавпорах. Поэтомувобласти

криогенныхтемпературданнаятеплоизоляциясчитаетсянаиболееэффективнойинаходитширокое

применениенапрактике.

Вхолодильнойтехникедовольночастоприменяетсясхемахладоснабженияспромежуточнымхладоно

сителем. (см. рис 1.) даннуюсхемуприменяют, какправило, тогда, когдаисточник

потребленияхолода

располагаетсянаудаленномрасстоянииотхолодильнойстанции (расстояниеможетбытьдо 1 км.).

Схемуспромежуточнымтеплоносителемчастоиспользуютвсистемахкондиционированиявоздуха,

когдависпарителехолодильноймашиныохлаждаетсяжидкийтеплоносительциркулирующийвпроме

жуточномконтуреиохлаждающийвоздушныекалориферынаходящихсявкомнатахпомещения. Вдан

номслучаедляциркуляции

впромежуточномконтурежидкоготеплоносителянеобходимодополнитель

ноеоборудование (насос, теплообменникиидр.) посравнениюсосхемойохлаждениявоздухаконди

ционированиянепосредственновиспарителехолодильноймашиныиподачейэтоговоздухавкомнаты

помещения. Однакотранспортироватьтепложидкимтеплоносителемвыгоднее, чемвоздухо-, таккак

жидкостьимеетбольшуютеплоемкостьиплотность, чем

воздух, имощностьзатрачиваетсянапрокачку

жидкоготеплоносителяменьше, чемдлягазообразногоприодинаковыхпередаваемыхколичествахте

пла. Схемыспромежуточнымтеплоносителемдовольноширокоприменяютсявразличныхотраслях

промышленности, каквобластинизких, такивысокихтемператур.

2) Энергосбережениезасчетуменьшениямощности, затрачиваемойнапрокачкутеплоносителя.

Придвижениижидкогои

газообразноготеплоносителяпотрубопроводаммощность, затрачиваемаяна

егопрокачкуравна:

н

PG

N

ηρ

=, (1)

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

41

тельностикомпрессорной, удельныхрасходахэлектроэнергиинаприводкомпрессоров, омаксимально

возможной, максимальнодлительнойисреднейнагрузкекомпрессорной.

Наэтомэтапеобследованияосновнымизадачамиявляются: определениеустановленной, рабочейи

резервнойпроизводительностикомпрессорнойстанции, расходовэлектроэнергиинапривод, расходов

охлаждающейводыивспомогательныхматериалов, диаметроввнутрицеховыхимежцеховыхтрубо

проводовсжатоговоздуха, установление

фактическихудельныхрасходовэлектроэнергиинавыработку

сжатоговоздуха, наводоснабжениеисобственныенужды.

Фактическаяпроизводительностькомпрессора, котораяопределяетивсеудельныеэнергетическиепо

казатели, оказываетсяприпроверкезначительноменьшепаспортной. Причин, вызывающихзанижение

производительностикомпрессора, много: увеличенноепротивнормывредноепространство, неплотно

стивсасывающихинагнетательныхклапанов, неплотностипоршневыхколец,

неплотностисальников,

заниженныесеченияклапанов, завышенныеподъемитолщинаклапанныхпластин, завышеннаятемпе

ратуравсасываемоговоздухаидр.

Существуютразныеметодыопределенияпроизводительностикомпрессора. Наиболеепростымиточ

нымметодомявляетсяопределениепроизводительностиприпомощидроссельногорасходомера.

Дляиспытанияможетбытьиспользовандроссельныйприбор, имеющийсянанагнетательномвоздухо

проводекомпрессораи

служащийдляэксплуатационныхизмерений. Кдроссельномуприборуподклю

чаетсядифманометрлабораторноготипа.

Вкомпрессорной, оборудованнойнесколькимикомпрессорами, дроссельныйприбордляцелейиспыта

ниядолженбытьустановленнанагнетательнойлиниикаждогокомпрессора.

Приопределениифактическойпроизводительноститакжеиспользуют:

1. Пружинныеманометрыдляизмерениядавлениясжатоговоздуха, водыимасла. Можнопользоваться

установленными

накомпрессорахэксплуатационнымиприборамипослеповеркиихвизмерительной

лаборатории.

2. Ртутныетермометрыдляизмерениятемпературвоздуха, водыимасла.

3. Барометр.

4. Тахометрдляизмеренияскоростивращениявалакомпрессора.

5. Электроизмерительныйприбордляизмерениямощности, потребляемойкомпрессором.

Производительностькомпрессорапоусловиямвсасывания, м3/ч, определяетсяпоформуле

1

1

11

2

1

/

TP

TP

PhTAdQ

×=

гдеАкоэффициент, зависящийот: внутреннегодиаметратрубы, диаметраотверстиядиафрагмы, ше

роховатоститрубы, заострениявходнойкромкидиафрагмы, расширениявоздухаприпрохожденииче

рездиафрагмуирасширениядиафрагмывсредегорячеговоздуха. ВеличинаАпринимаетсявзависи

мостиототношения d/D ( D — внутреннийдиаметрвоздухопровода, см, d — диаметротверстиядиафраг

мы, см), h — перепад

давлениянадиафрагме, показываемыйдифманометром, ммрт. ст., Р0, P1 – абсо

лютноедавлениевоздуханавсасеисжатоговоздухапереддиафрагмой, кг/см2 (ата), Т0, Т1 – абсо

лютнаятемпературавоздуханавсасеисжатоговоздухапереддиафрагмой, К.

Номинальнаяпроизводительностьпоршневыхиротационныхкомпрессоровуказываетсявпаспортахи

каталогахобычновм

3/мин, поэтомуприсравнениидействительнойпроизводительности Q1 сноми

нальной, величину Q1 нужноделитьна 60.

Фактическаяпроизводительностькомпрессорадолжнабытьнеменьше 90% отноминальной. Еслифак

тическаяпроизводительностьпоршневогоилиротационногокомпрессораменьше 90% отноминальной,

атурбокомпрессораменьше 95%, токомпрессордолженбытьостановленнакапитальныйремонт.

Удельныйрасходэлектроэнергиина 1000 нм3 воздуха

определяетсяподаннымиспытанийкомпрессо

ра, проводимыхдляопределенияегопроизводительности, поформуле

CQ

аЭ

э

×

××

=

1000

,

гдеЭзатратыэлектроэнергиипокомпрессорнойинасоснойзавремяиспытаний, кВтч,

Q – фактическаяпроизводительностькомпрессора, установленнаяиспытаниемпоусловиямвсаса, м3/ч,

§

26

Метрологическинаиболееперспективныультразвуковыерасходомерывсоставетеплосчетчиков.

Существеннымпреимуществомэлектромагнитныхиультразвуковыхпреобразователейдавления

являетсято, чтоонинепредставляютгидравлическогосопротивления.

Шариковыерасходомерыобладаютдостаточнойточностьюипростотойконструкции. Крометого,

онинепредъявляютжесткихтребованийккачествутеплоносителя (воды).

Подводяитогиквыборутипапреобразователядавлениявсоставе

комплектадляизмеренияко

личестватепловойэнергииследуетотметить, чтонаиболеепроработаннымивметодическомпла

неидостовернымивсвоемдиапазонеизмеренийявляютсятеплосчетчикииспользующиетради

ционныйметодизмеренияперепададавлениянасужающемустройстве (например, СПТ-920,

СПТ-941, СПТ-960). Егоналадкаиэксплуатациятребуетопределеннойподготовкипользователя.

Приборы, основанныенадругих

принципахизмерениядавления: вихревом, электромагнитноми

ультразвуковомимеютрядуказанныхпреимуществ, ноиобладаютиндивидуальнымислабыми

сторонами. Например, электромагнитныедатчикичувствительныксодержаниюсоединенийжеле

завводе, ультразвуковыерасходомерычувствительныктвердымвзвесямигазовымвключениям,

урасходомеровтипавертушекненадежнамеханическаячасть.

Привыборетеплосчетчикаважноубедиться, чтозаложенный

внемвычислительныйалгоритмсо

ответствуетсхемеподключенияпотребителя. Крометогоследуетобращатьвниманиенатребова

ниядатчиковккачествуводы, этообеспечитнадежнуюработудатчикавтечениевсегопериода

эксплуатации. Приборы, рассчитанныенамассовогопользователядолжныбытьпростывэксплуа

тацииидоступныдляобслуживания.

Достаточнохорошоизвестнооколо

десятиультразвуковыхпортативныхрасходомеров, исполь

зующихвкачествепервичногопреобразователяпьезоэлектрическиедатчики, работающиевульт

развуковомдиапазоне. Например, Portoflow -300 MK-IIR (фирмы Mikronics, Великобритания), UFM-

600 (фирмы KROHKE, Германия), UDM-100 (фирмы Seba Dinatronic, Германия), DDF-3088 (фирмы

Peek Measurement, США), Днепр-7 (Россия).

Принципизмерениярасходаоснованнабазовомпонятииэхолокациипотока. Известно, чтовремя

распространенияакустическихволнвдольтеченияжидкостименьшевремениихраспространения

противтеченияименьшевременираспространенияволнвнеподвижнойжидкости. Расходомер

состоитизгенератораультразвуковыхимпульсов, излучателясигналов, приемникасигналов, де

тектораиизмерителявременныхинтервалов. Генераторформируеткороткийультразвуковойим

пульс, которыйодновременнозапускаетизмерительвременныхинтервалов. Излучательнаправ

ляетсформированныйимпульсвдольизмеряемогопотока. Приемникулавливаетэхоимпульс

и

останавливаетизмерительвременныхинтервалов. Измеряемаязадержка d

t

эхоимпульсаобратно

пропорциональнаскорости V потокажидкостивтрубе. Знаяскоростьзвукавизмеряемойсреде,

площадьсечениятрубы S иплотностьсредыρ, можновычислитьобъемныйимассовыйрасход

теплоносителя.

dtSVL=, где V 1/dt —объемныйрасход

dtSVGρ=массовыйрасход

Расходомер PortoFlow-300 предназначендляизмеренияскоростидвиженияжидкостипоцилинд

рическимтрубопроводамиобъемногорасходаметодом, основаннымнарегистрацииразницы

временипрохожденияультразвуковогосигналапопотокужидкостиипротивеедвижения. Пре

имуществоэтогоприбораявляетсято, чтоизмерениямогутпроводитьсянатрубопроводах, изго

товленныхизлюбогоматериалаи

практическилюбогодиаметра. Дляизмерениянетнеобходимо

стивводитьспомощьюврезкипервичныхпреобразователей (излучателейиприемниковсигналов)

втрубопровод, таккакдатчикинакладываютсянанаружнуюповерхность.

Расходомер DDF-3088 предназначендляизмерениясреднейпосечениюскоростидвиженияи

объемногорасходатеплоносителявцилиндическихтрубопроводахметодом, основанномнаэф

фектеДопплера. Преимуществате

же, чтоипортативныхрасходомеровтипа PortoFlow, анедос

таткомявляетсяслабаячувствительностьпрималойскоростидвиженияизмеряемойсредыине

возможностьрегистрациинулевогорасхода.

ПортативныйдоплеровскийультразвуковойрасходомерсчетчикДнепр-7 являетсяприборомоб

щепромышленногоназначениясширокимдиапазономконтролируемыхсрединакладныммонта

жомультразвуковыхдатчиков. ЯвлениемДоплераназываетсязависимость

частотыволн, воспри

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

21

Предаудитзаканчиваетсянаписаниемкраткогоотчета, содержащегопредварительныйанализ

структурыиэффективностиэнергопотребления, атакжепроектпрограммыпроведенияуглублен

ногоэнергоаудита.

Энергоаудитпервогоуровняимеетцели: определитьструктуруэнергозатратиструктуруэнерго

использования; определитьиубедительнопоказатьруководствупредприятияпотенциалэнерго

сбережения; выявитьучастки, гденерациональноилирасточительнорасходуютсяэнергоресурсы;

расставитьприоритеты

будущейработы; выявитьидоказатьруководствупредприятияцелесооб

разностьпроведенияуглубленногообследования.

Энергоаудитпервогоуровня. Всоответствиисуказаннымивышецелямиизадачамиэнергоаудита

первогоуровняследуетустановитьфактическийирасчетныйтопливноэнергетическийбаланс

организации. Источникамипервичнойинформации, позволяющимиустановитьфактическийтоп

ливноэнергетическийбаланс, могутбыть: интервьюианкетирование

руководстваитехнического

персонала; схемыэнергоснабженияиучетаэнергоресурсов; отчетнаядокументацияпокоммерче

скомуитехническомуучетуэнергоресурсов; счетаотпоставщиковэнергоресурсов; суточные, не

дельныеимесячныеграфикинагрузки; данныепообъемупроизведеннойпродукции, ценамита

рифам; техническаядокументациянатехнологическоеивспомогательноеоборудование (техноло

гическиесхемы, спецификации, режимныекарты

, регламентыит.д.); отчетнаядокументацияпо

ремонтным, наладочным, испытательнымиэнергосберегающиммероприятиям; перспективные

программы, ТЭО, проектнаядокументацияналюбыетехнологическиеиорганизационныеусовер

шенствования, утвержденныепланомразвитияпредприятия [13].

Предприятиедолжнопредоставитьдляработывсюимеющуюсядокументальнуюинформациюне

менеечемзатакназываемыйбазовыйитекущийгодыпомесяцам.

Подбазовымгодомподразу

мевают 12 месяцевгода, предшествующегогодупроведенияобследования. Приэтомобследуе

моепредприятиеотвечаетзадостоверностьпредоставленнойинформации.

Примеромкартиныпотребленияэнергоресурсовмогутслужитьданныетабл. 7.

Информациюобэнергопотребленииприустановленииприоритетностиобследованияпотребле

ниетехилииныхэнергоносителейследуетпредставлятьввиде, приведенномвтабл. 8 .

Таблица 7

Сведенияопотребленииэнергоносителейобследуемогопредприятияв 1998-1999 г.г.

Год, месяц

Потребление

газа,

млн. м3

Потребление

электро

энергии,

млн. кВт×час

Потребление

сжатоговозду

ха,

млн. м3

Теплопотребл

ение,

тыс. Гкал

Водопотреб

ление,

тыс. м3

1 22,887 42,643 20,109 209,323 134,912

2 21,379 33,219 18,718 183,131 122,614

3 22,315 38,623 20,084 182,774 132,699

4 21,416 39,107 17,796 180,763 126,368

5 15,218 43,985 16,864 159,939 125,107

6 12,259 41,170 16,528 132,092 110,908

7 12,272 37,652 17,742 124,831 115,514

8 15,038 43,559 18,727 156,148 121,423

9 15,811 43,137 18,332 157,649 116,122

10 18,964 39,911 19,012 160,262 119,739

11 22,313 42,012 18,209 184,763 119,807

12 24,587 44,033 19,831 203,167 110,784

Всегоза 1998 г. 224,459 489,049 222,052 2034,752 1455,997

1 26,935 45,580 19,281 219,285 113,219

§

4

Такимобразом, можновыделитьтриосновныегруппыпоказателей (индикаторов) реализации

энергосбережения:

нормируемыепоказателиэнергетическойэффективностипродукции, которыевносятсяв

государственныестандарты, техническиепаспортапродукции, техническуюиконструктор

скуюдокументациюииспользуютсяприсертификациипродукции, энергетическойэкспер

тизеиэнергетическихобследованиях (РД 50-374—82 [l]);

показателиэнергетическойэффективностипроизводственныхпроцессов, которыевносят

сяв

стандартыиэнергопаспортапредприятийииспользуютсявходеосуществлениягосу

дарственногонадзоразаэффективнымиспользованиемтопливноэнергетическихресур

совипроведенииэнергообследованийорганамигосударственногонадзора;

показатели (индикаторы) реализацииэнергосбережения (отражаютсявстатотчетности,

нормативныхправовыхипрограммнометодическихдокументах, контролируютсяструкту

рамигосударственногоуправленияинадзора).

Цельюнастоящегостандартаявляетсяформирование

единоготерминологическоготолкованияи

унифицированныхметодическихподходовкпредставлениюпоказателейэнергосбереженияи

энергетическойэффективностиприразработкенормативных (технических, правовых) иметодиче

скихдокументоввобластиэнергосбережениявсоответствиистребованиямиЗаконаРоссийской

Федерации «Обэнергосбережении» [2].

1) Областьприменения

Настоящийстандартустанавливаетосновныевидыпоказателейэнергосбереженияиэнергетиче

скойэффективности, вносимыхв

нормативные (технические, методические) документы, техниче

скую (проектную, конструкторскую, технологическую, эксплуатационную) документациюнаэнерго

потребляющуюпродукцию, технологическиепроцессы, работыиуслуги.

Стандартраспространяетсянавсевидыпродукции, включаятопливноэнергетическиересурсы

(далееТЭР), материалыиизделия, использованиекоторыхпоназначениюсвязаносрасходо

ванием (потерями) ТЭР, натехнологическиепроцессы, сопровождающиесяпотреблением

(поте

рями) ТЭР, атакженавсевидыдеятельности, направленныенарациональноеиспользованиеи

экономиюТЭР.

Стандартпредназначендляиспользованияюридическимиифизическимилицамивихдеятельно

стипоэнергосбережению, приразработкеновыхипересмотредействующихнормативныхдоку

ментоввчасти, касающейсянормированияпоказателейэнергетическойэффективности, прираз

работкеи

проведении (энергетической) экспертизыпроектнойдокументации, припроведении

энергетическихобследований (энергетическогоаудита) иэнергетическойпаспортизациипотреби

телейТЭР, приразработкенормативныхиметодическихдокументоввобеспечениепрограмм

энергосбереженияистатистическойотчетностивобластиэнергосбережения.

2) Определенияисокращения

Внастоящемстандартеиспользуютследующиетерминыссоответствующимиопределениями:

1. энергосбережение: ПоГОСТР 51387 .

2.

энергоноситель: ПоГОСТР 51387.

3. топливноэнергетическийресурс (ТЭР): ПоГОСТР 51387.

4. энергопотребляющаяпродукция: Продукция, котораяпотребляетТЭРприееиспользова

ниипопрямомуфункциональномуназначению.

5. эффективноеиспользованиеэнергетическихресурсов: Достижениеэкономическиоправ

даннойэффективностииспользованияэнергетическихресурсовприсуществующемуров

неразвитиятехникиитехнологииисоблюдениитребованийк

охранеокружающейсреды.

6. показательэнергосбережения: Качественнаяи/иликоличественнаяхарактеристикапроек

тируемыхилиреализуемыхмерпоэнергосбережению.

7. показательэнергетическойэффективности: ПоГОСТР 51387.

8. показательэкономичностиэнергопотребления: ПоГОСТР 51387.

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

13

РАЗДЕЛ 4. Методыикритерииоценкиэффективностиэнергосбереже

ния.

4.1 Общиеположения

Длятого, чтобыохарактеризоватьпроцесспроизводства, передачиилипотребленияэнергии,

оценитьпотенциалэнергосбережениянаразличныхобъектах (установка, цех, предприятие, жи

лойрайон, регион, государство), обосноватьправильностьвыбораэнергосберегающихмероприя

тийприменяютсякритерииэнергетическойэффективности.

Вспомним, чтоозначаетпонятие «критерий». Критерийэтонекоторая, достаточнообщаяхарак

теристикапроцесса,

которуюможновыразитьвчисленнойформе. Критерийдолженобладать

универсальностью. Например, критерийРейнольдса, представляющийсобойотношениесил

инерцииксиламвязкостивпотокежидкости, характеризуетгидродинамическиепотеринатрение

атакжетеплообменпритеченияразличныхжидкостейвпотокахразличнойгеометрииприраз

личныхтемпературах, давленияхит.д.

Когдамыимеем

делосэнергией, мыдолжнырассматриватьразличныефизическиепроцессы

еевыработку, преобразование, хранение, передачунаразличныерасстоянияинаконец, потреб

ление. Применяемыенапрактикевидыэнергиитепловая, электрическая, механическаяотли

чаютсяпосвоимсвойствам. Физическиепроцессыпроизводстваипотребленияэнергиитакже

оченьмногообразны: этосжиганиетоплива, плавление, термическаяобработкаметаллов,

различ

ныеспособыобогревазданий, выпаривание, сушка, перегонка, ректификацияимногиедругие.

Очевидно, чтодляописаниявсегоэтогомногообразияпроцессовпридетсяиспользоватьнеодин,

амногоразличныхкритериев.

Отметим, чтоеслирассматриватьдеятельностьчеловекавцелом, тонаибольшиенерациональ

ныепотериэнергиинаблюдаютсяприеепотреблении. Привыработкеитранспортировкепотери

энергиименьше. Именнопотреблениеэнергии, впромышленности, сельскомхозяйстве, вбытуив

общественнойдеятельностипредставляетглавныйрезервэнергосбережения. Изэтогоследует,

чтонаибольшийинтереспредставляюткритерииэнергетическойэффективности, связанныеспо

треблениемэнергоресурсов.

ОпределениепоказателяэнергоэффективностидановФедеральномЗаконе «Обэнергосбере

жении».

Показательэнергоэффективностиабсолютнаяилиудельнаявеличина

потребленияилипотери

энергетическихресурсовлюбогоназначения, установленнаягосударственнымистандартами.

Цельпоказателейэффективностииспользованияэнергииустановкаориентиров, ккоторым

нужностремиться, выявлениеслабыхместврасходованииэнергии, определениерезервов.

Одинизтакихориентировтеоретическинеобходимоеколичествоэнергетическихресурсовдля

проведениятогоилииногопроцесса. Теоретическинеобходимыезатратытепловойэнергиидля

получения

механическойэнергииможноопределитьчерезтермическийКПДциклаКарно. Затра

тытеплананагревдеталипередтермическойобработкойвычисляютсякакпроизведениеразно

стиначальнойиконечнойтемпературнатеплоемкостьимассуматериаладетали. Затратына

плавлениеметаллакакпроизведениеудельнойтеплотыплавлениянаегомассуит.д.

Однакоиспользовать

этоториентирнапрактикеневсегдапредставляетсявозможнымпоскольку

теоретическиезатратыэнергиипоразнымпричинамбываеттрудноопределить.

Пример: Всушильнойустановкезатратытепланасушкуматериаланемогутбытьвсегдавыра

женытолькочерезтеплотупарообразования. Известно, чтосуществуетэнергиясвязейвлагии

материала, которыеможетиметьразличнуюфизическуюприроду

. Влагаможетудерживатьсяка

пиллярнымисилами, силамисорбции, могутвозникатьхимическиесвязи, каквкристаллогидратах

ит.д. Тогдадляудалениявлагидоконечногосостояниямогутпотребоватьсядополнительные

затратыэнергии, количествокоторыхзависитотвидаматериала, егопервоначальнойвлажностии

§

5

разом, вЯпониирегулярноповодятсямассовыеинформационныекомпаниипораспространению

знанийопреимуществахэнергосбережения.

2.3.2. УправлениеэнергосбережениемвСША

Федеральнаяструктурауправленияэнергосбережениемначалаформироватьсяпослеэнергети

ческогокризиса 1973 года. ВАдминистрациипоисследованиямиразвитиювэнергетикепоявился

Офисэнергосбережения, основнаязадачакоторогосводиласькразработкеиреализацииобще

национальной

политикиэнергосбережения. Позже, в 1977 году, созданоМинистерствоэнергетики,

среди 18 основныхцелейсозданиякоторогоначетвертомместезаписаныразработкаиреализа

циякомплекснойстратегииэнергосбережениякаквысшегоприоритетанациональнойэнергетиче

скойпрограммы. ЭтимвМинистерствеэнергетикизанимаетсяОфисэнергосбереженияивозоб

новляемыхисточниковэнергии, имеющийвсвоемсоставедесятуючастьработников

министерст

ва.

Внастоящеевремяфедеральнаяструктурауправленияэнергосбережениемвключаетконгресс,

какзаконодательныйорганвобластиэнергосбережения, АдминистрациюПрезидента, какорган,

осуществляющийобщееруководстворазработкойиреализациейполитикиэнергосбережения,

Министерствоэнергетики, какорган, занимающийсяразработкойиреализациейфедеральных

программэнергосбережения, ирядМинистерствиАгентств, занимающихсячастныминаправле

ниямистандартизациив

областиэнергосбереженияивведениявпрактикупрограммэнергосбе

режениянаобъектахфедеральнойсобственности.

НормативноправоваябазаповопросамэнергосбережениявСША, видимо, наиболееемкая. За

последние 20 летпринятоболее 20 федеральныхзаконов, относящихсякпроблемеэнергосбере

жения. Показателензакон «Онациональнойэнергетическойполитике», принятыйв 1992 годуи

содержащий 30 разделови 308 статей.

Первымосновополагающимразделомэтогозаконаявля

ется «Энергетическаяэффективность». Его 50 статейразбитына 7 подразделов: здания, энерго

системы, стандартыэнергетическойэффективностинаприборыиоборудование, промышлен

ность, помощьштатамиместныморганамуправления, энергетическийменеджментвфедераль

ныхагентствахипрочее. Каждыйподразделявляетсяоднойизфедеральныхпрограммэнерго

сбережения. Например, в

подразделе «Здания» каждыйштатпринуждаетсякприведениювсоот

ветствиефедеральногоиместногоСНиПов, причемразрешаетсяпринятиеместныхболееэнер

гоэкономичныхтребованийинорм; Правительствупоручаетсяразработкаметодикиэнергетиче

скойсертификациизданий; создаетсясетьцентровэнергетическиэффективногоосвещенияи

Рефераты:  1. Инновационная деятельность – приоритетное направление в науке и экономике - Скачать Реферат - Рефераты - Drabdrableather14731

зданий, призванныхвыступатьвтомчислеидемонстрационнымизонамивысокойэнергетической

эффективности.

Вэтомикаждомпоследующемподразделеуказаныусловия, объемыисрокифинансированияиз

федеральногобюджетаконкретнойреализацииотдельныхпроблемэнергосбережения. Наповы

шениеэффективностииспользованияэнергиивзданияхнаправленынетолькозаконодательные

акты, ноидобровольноесоглашениемеждуфедеральнымиорганамиивладельцамизаданий.

Примеромможетслужитьпрограмма «Зеленыеогни», реализуемая

Агентствомпоохранеокру

жающейсреды, котороеподписываетсоглашениенаобследованиеипоследующуюмодерниза

циюосвещениячастногоздания. Зданиюсэнергетическиэффективнымосвещениемприсваива

етсялоготип «Зеленыеогни», позволяющийреализоватьэкономическивыгодныемерыпоосве

щениюзданияипоследующейегомодернизации.

Бюджетноефинансированиепрограммэнергосбережениядостигает 25÷28% годовогогражданско

го

бюджетаМинистерстваэнергетики. Государственныерасходынареализациюполитикиповы

шенияэнергоэффективностисоставляют 2,5÷3 долларанаодногочеловека (вРоссииэтизатраты

в 75 разменьше), чтоподчеркиваетзначимостьпроблемыэнергосбережениядляСША. Государ

ственныеусилияирыночныемеханизмыэкономикипривелизапоследние 25 леткснижению

энергоемкостивнутреннеговаловогопродуктана 33%.

2.3.3 .Управление

энергосбережениемвЗападнойЕвропе

СистемауправленияэнергосбережениемвЗападнойЕвропеотличаетсяразнообразием. Среди

государственныхорганов, отвечающихзаразработкуполитикиэнергосбережения, могутбытьод

§

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

14

Значительныйвредокружающейсреденаноситсянетолькоприсжиганиитоплива, ноиприего

добыче, обработке, транспортировке, захороненииегоотходов. Кромепостоянного, таксказать

«планируемого» загрязнения, всечащепроисходятчрезвычайныеслучаи, такихкакразливынефти

приаварияхтанкеров, разрывахнефтепроводов, утечкигазовиземкостей, самовозгораниезапа

совугляит.

д. Многиеизнихнетольконаносятвредокружающейсреде, ноипредставляютопас

ностьдляжизнииздоровьялюдей.

ОсобуюактуальностьвопросыэнергосбереженияимеютдляРоссии.

1.Поклиматическимусловиямзатратытопливакакнаобеспечениенаселениятеплом, такина

выпускпродукциивРоссиинаиболеевысоки. Россиясамаяхолоднаявмирестрана, какподли

тельностиотопительногосезона, такидоленаселения, проживающейвобластях, гденаблюдает

сяотрицательнаясреднегодоваятемпература. Обогрев, снабжениегорячейводойи

теплымвен

тиляционнымвоздухомкаждогожителяРоссиитребуютбольшихзатраттоплива, чемКанадеи

Скандинавии. Большеэнергиитребуетобогревобщественныхзданийипромышленныхпредпри

ятий. Воздух, направляемыйнасжиганиетопливаиводаидущаянаподпиткусистемтеплоснаб

жения, добываемоевхолодноевремягодаприродноетопливоисырьевыересурсыимеютболее

низкую

температуру, чемвдругихстранах. Большиминепроизводительнымизатратамиэнергии

сопровождаетсятранспортировкатеплоносителейпотепловымсетям.

2.ПосравнениюсостранамизападнойЕвропыиСоединеннымиШтатамиАмерикиэнергетиче

скиересурсыиспользуютсянедостаточноэффективно. Какпоказановыше, некорректнонапрямую

сравниватьэнергопотреблениеРоссиисэнергопотреблениемстранссущественноболеетеплым

климатом, такихкак

США. (НаиболееблизкойкРоссиипоклиматическимхарактеристикамявляет

сяКанада.) Однако, исучетомпоправокнаклиматудельныезатратынаединицупродукциив

Россиисущественновыше. Нашастранаобладаетсамымвысокимпотенциаломэнергосбереже

ния. Поразличнымоценкамдоляэнергии, которуюможносэкономитьсоставляетот 30 до 40%

топливноэнергетическогобалансастраны.

В

настоящеевремяимеетсясущественнаяразницамеждустоимостьюэнергетическихресурсовв

Россииизарубежом. Стоимостьэлектроэнергиинаначало 2001 г. вРоссиипримерновдвадва

споловинойразаниже, чемвЕвропе, стоимостьприродногогазав 5 раз. Этаразницаприводитк

постоянномуростудолиэнергетическойсоставляющейвстоимостиотечественныхтоваров

иус

луг. Длятого, чтобыобеспечитьконкурентоспособностьпроизводства, подъемэкономикииуровня

жизнинаселениянеобходимоснижатьэнергозатратынаединицупродукцииипотреблениетепло

войиэлектрическойэнергиивкоммунальномхозяйстве.

3. МесторождениятопливавРоссиисосредоточенывотдаленныхитруднодоступныхместах (За

паднаяСибирь, Заполярье). Врезультатезатратынадобычу

топлива, еготранспортировку, на

освоениеновыхместорожденийвыше, чемвдругихнефтедобывающихстранах: странахарабско

гоВостока, Иране, Мексике, Венесуэле, Брунее.

Внастоящеевремязатратынаэкономиюэнергиивместахееиспользованияв 4-6 разниже, чем

надобычупервичноготоплива.

4.Старениеиуменьшениеэффективностиэнергетическогооборудования: электростанций, ко

тельных, тепловых

сетей, теплоиспользующихустановок. Недостатоксредствнастроительство

новыхэнергетическихобъектов.

Кризисноесостояниеэнергетики, связанноесоспадомпроизводствавовсехотрасляхТЭК; низким

техническимуровнемосновногооборудованияТЭК, быстрорастущейегоизношенностьюи, как

следствие, высокойстоимостьюпроизводимыхТЭР; спадоминвестицийвотраслиТЭКит.д., сни

жаетэнергобезопасностьстраны. Повышениеэффективностииспользованияэнергииможетстать

двигателемустойчивогоэкономическогороставРоссии, посколькуэнергетикаосноваэкономики

исуществованиялюбогоцивилизованногогосударства.

Согласноимеющимсяпрогнозамсучетомфактическогоростапромышленногопроизводстваде

фициттопливав 2000-2002 годахможетсложитьсявобъеме 11-38 млн. т.у.т. вгод, которыйдалее

будетнарастать. Однако, при

увеличивающейсяпотребностивТЭРожидаетсяснижениепроиз

водстваприродногогаза.

Наметившийсядефицитвтопливеиэнергиина 2000-2002 годыследуеткомпенсироватьростом

добычииглубиныпереработкиугля, атакжевключениемвсоставприходнойчастибалансаТЭР

статьи «Энергосбережение», предусматривающейсокращениепотребностивэнергоресурсахза

Энергосбережение

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

 УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра авиационной теплотехники и теплоэнергетики

Реферат

на тему “Энергосбережение”

Группа ТЭМ-503

Студент    ____________        Халилов М.Я.  

                                                            (подпись)                      (Ф.И.О.)                                                                                                                     
Принял    ______________      Полещук И.З.

   (подпись)                      (Ф.И.О.)

Уфа 2021

Введение

Динамика развития экономики конкретной страны, региона формирует результаты постепенных изменений в обществе и природе. При этом показателем данных изменений является уровень энерговооруженности жизни

Именно этим неприложным условием развития общества определяется настоятельная необходимость рационального расхода энергии, снижение её удельных затрат во всех сферах человеческой деятельности. Это направление получило название-энергосбережение.

Вполне понятно стремление многих стран в современных условиях к максимальному использованию, но на новых принципах, возобновляемых источников энергии-ветра, солнца, биомассы и т.д. Использование их позволит уже сегодня решить массу экологических проблем, что создает предпосылки к резервированию для потомков части запасов ископаемых топлив, в том числе и для неэнергетических потребностей: производства химических продуктов. Лекарств, всевозможных препаратов. Один из результатов энергосбережения-прямое снижение в несколько раз затрат на ускорение темпов постоянных поисков источников энергии, их освоения

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) дает практически до сих пор от трети до половины всех валютных поступлений в страну, что способствовало обеспечению существоввания общества как в ситуации «застоя» советской эпохи, так и в условиях кризиса и снижения объёмов производства. Но всё это не может продолжаться сколько угодно долго. Только менее одной трети добываемых топливно-энергетических ресурсов идёт в конечном итоге на обеспечение прямых и косвенных энергетических услуг населению. Ещё одна треть сырьевых ресурсов идёт на экспорт, а остальныя безвозвратно теряется в самой системе энергопоставок, не давая при этом никакого полезного эффекта для конечного потребителя.

В нашей стране есть ряд объективных факторов, способствующих росту удельных объёмов энергопотребления. Основные из них-климатические условия, более высокие транспортные издержки. Остановимся более подробно на климатических условиях.

Климатические условия можно оценить коэффициентом суровости климата (градусо-сутки отопительного периода), равным произведению разности температуры внутреннего воздуха в отапливаемом помещении и средней температурой наружного воздуха за отопительный период на продолжительность отопительного периода:  Dd = (tв – tот.пер) Zот.пер

Сопоставим коэффициенты суровости климата для ряда стран (табл 1.)

Показатели суровости климата (применительно к жилым зданиям)

Страна

Коэффициент суровости климата

Россия

Швеция

США

Германия

Финляндия

Канада

5000

4020

2700

3165

4200

5000

На основании данных  табл. 1 можно принять. Что по климатическим условиям удельные показатели расхода энергии на теплоснабжение, а также на некоторые виды технологических процессов (нагрев, сушка и т.п.) примерно в 1,5 раза выше, чем в большинстве европейских стран и в 1,85 раза выше, чем в США.

Факторы субъективного подхода к проблеме энергопотребления в нашей стране преобладает и определяет сложившийся на настоящий период расточительный характер использования энергии. Всё это напрямую увеличивает экологическое воздействие на окружающую среду. В качестве примера приведем сравнительные данные по расходам топлива на отопление в России и Германии

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях 

Рис. 1 — Удельный расход топлива на отопление зданий в течение отопительного сезона [1]

На сегодняшний день политика энергосбережения является приоритетным направлением развития систем энерго- и теплоснабжения. Фактически на каждом государственном предприятии составляются, утверждаются и воплощаются в жизнь планы энергосбережения и повышения энергоэффективности предприятий, цехов и пр..

В России принят ряд законов касающихся энергосбережения, составлен план развития энергетики страны на ближайшие 15 лет, направленный на увеличения доли использования альтернативных источников энергии, энергоэффективных технологий и повышения ее энергоэффективности в общем. Во всех сферах деятельности в нашем государстве стремятся уменьшить энергопотребление и потери энергии (в том числе и тепла).

Система теплоснабжения страны не исключение. Она довольно велика и громоздка, потребляет колоссальные объемы энергии и при этом происходят не менее колоссальные потери тепла и энергии.

Рассмотрим что из себя представляет система теплоснабжения, где происходят наибольшие потери и какие комплексы энергосберегающих мероприятий можно применить для увеличения «КПД» этой системы.

1 СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Теплоснабжение – снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей.

В большинстве случаев теплоснабжение – это создание комфортной среды в помещении – дома, на работе или в общественном месте. Теплоснабжение включает в себя также подогрев водопроводной воды и воды в плавательных бассейнах, обогрев теплиц и т.д.

Расстояние, на которое транспортируется тепло в современных системах централизованного теплоснабжения, достигает нескольких десятков км. Развитие систем теплоснабжения характеризуется повышением мощности источника тепла и единичных мощностей установленного оборудования. Тепловые мощности современных ТЭЦ достигают 2—4 Ткал/ч, районных котельных 300—500 Гкал/ч. В некоторых системах теплоснабжения осуществляется совместная работа нескольких источников тепла на общие тепловые сети, что повышает надёжность, манёвренность и экономичность теплоснабжения.

Нагретая в котельной вода может циркулировать непосредственно в системе отопления. Горячая вода нагревается в теплообменнике системы горячего водоснабжения (ГВС) до более низкой температуры, порядка 50–60 °С. Температура обратной воды может оказаться важным фактором защиты котла. Теплообменник не только передает тепло от одного контура другому, но и эффективно справляется с перепадом давлений, который существует между первым и вторым контурами.

Необходимая температура подогрева пола (30 °С) может быть получена путем регулирования темпера туры циркулирующей горячей воды. Перепад температур может быть также достигнут при использовании трехходового клапана, смешивающего в системе горячую воду с обратной. [2,3]

Регулирование отпуска тепла в системах теплоснабжения (суточное, сезонное) осуществляется как в источнике тепла, так и в теплопотребляющих установках. В водяных системах теплоснабжения обычно производится так называемое центральное качественное регулирование подачи тепла по основному виду тепловой нагрузки — отоплению или по сочетанию двух видов нагрузки — отопления и горячего водоснабжения. Оно заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника теплоснабжения в тепловую сеть, в соответствии с принятым температурным графиком (то есть зависимостью требуемой температуры воды в сети от температуры наружного воздуха). Центральное качественное регулирование дополняется местным количественным в тепловых пунктах; последнее наиболее распространено при горячем водоснабжении и обычно осуществляется автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование; давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, расход пара регулируется потребителями. [3]

1.1 Состав системы теплоснабжения

Система теплоснабжения состоит из следующих функциональных частей:

1) источник производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ, гелиоколлектор, устройства для утилизации тепловых отходов промышленности, установки для использования тепла геотермальных источников);

2) транспортирующие устройства тепловой энергии к помещениям (тепловые сети);

3) теплопотребляющие приборы, которые передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы). [3,4]

1.2 Классификация систем теплоснабжения

По месту выработки теплоты системы теплоснабжения делятся на:

1) централизованные (источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла);

2) местные (потребитель и источник теплоснабжения находятся в одном помещении или в непосредственной близости).

Основные преимущества централизованного теплоснабжения перед местным — значительное снижение расхода топлива и эксплуатационных затрат (например, за счёт автоматизации котельных установок и повышения их кпд); возможность использования низкосортного топлива; уменьшение степени загрязнения воздушного бассейна и улучшение санитарного состояния населённых мест. В системах местного теплоснабжения источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, водонагреватели (в том числе солнечные) и т. п.

По роду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на:

1) водяные (с температурой до 150 °С);

2) паровые (под давлением 7—16 ат).

Вода служит в основном для покрытия коммунально-бытовых, а пар — технологических нагрузок. Выбор температуры и давления в системах теплоснабжения определяется требованиями потребителей и экономическими соображениями. С увеличением дальности транспортирования тепла возрастает экономически оправданное повышение параметров теплоносителя.

По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения последнии делятся на:

1) зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы);

2) независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления). (Рис.2)

В независимых системах установки потребителей гидравлически изолированы от тепловой сети. Такие системы применяются преимущественно в крупных городах — в целях повышения надёжности теплоснабжения, а также в тех случаях, когда режим давления в тепловой сети недопустим для тепло-потребляющих установок по условиям их прочности или же когда статическое давление, создаваемое последними, неприемлемо для тепловой сети (таковы, например, системы отопления высотных зданий).

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

Рисунок 2 – Принципиальные схемы систем теплоснабжения по способу подключения к ним систем отопления

По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения:

1) закрытая;

2) открытая.

В закрытых системах на горячее водоснабжение поступает вода из водопровода, нагретая до требуемой температуры водой из тепловой сети в теплообменниках, установленных в тепловых пунктах. В открытых системах вода подаётся непосредственно из тепловой сети (непосредственный водоразбор). Утечка воды из-за неплотностей в системе, а также её расход на водоразбор компенсируются дополнительной подачей соответствующего количества воды в тепловую сеть. Для предотвращения коррозии и образования накипи на внутренней поверхности трубопровода вода, подаваемая в тепловую сеть, проходит водоподготовку и деаэрацию. В открытых системах вода должна также удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Выбор системы определяется в основном наличием достаточного кол-ва воды питьевого качества, её коррозионными и накипеобразующими свойствами. В Украине получили распространение системы обоих типов.

По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различают системы теплоснабжения:

однотрубные;

двухтрубные;

многотрубные.

Однотрубные системы применяют в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата и в открытых водяных системах, где вся поступающая от источника вода разбирается на горячее водоснабжение потребителей).

В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается к источнику тепла, где он подогревается и восполняется.

Многотрубные системы устраивают при необходимости выделения отдельных видов тепловой нагрузки (например, горячего водоснабжения), что упрощает регулирование отпуска тепла, режим эксплуатации и способы присоединения потребителей к тепловым сетям. В Украине преимущественное распространение получили двухтрубные системы теплоснабжения. [3,4]

1.3 Виды потребителей тепла

Потребителями тепла системы теплоснабжения являются:

1) теплоиспользующие санитарно-технические системы зданий (системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения);

2) технологические установки. [4]

Использование нагретой воды для отопления помещений – дело совершенно обычное. При этом применяются самые различные методы переноса энергии воды для создания комфортной среды в помещении. Один из самых распространенных – использование радиаторов отопления.

Альтернативой радиаторам отопления служит подогрев пола, когда отопительные контуры расположены под полом. Контур подогрева пола обычно подключен к контуру радиатора отопления.

Вентиляция – фанкойл, подающий горячий воздух в помещение, обычно используется в общественных зданиях. Часто применяют комбинацию отопительных устройств, например, радиаторов отопления и подогрева пола или радиаторов отопления и вентиляции.

Горячая водопроводная вода стала частью повседневной жизни и ежедневных потребностей. Поэтому установка для горячего водоснабжения должна быть надежной, гигиеничной и экономичной. [3]

По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей:

1) сезонные, нуждающиеся в тепле только в холодный период года (например, системы отопления);

2) круглогодичные, нуждающиеся в тепле весь год (системы горячего водоснабжения).

В зависимости от соотношения и режимов отдельных видов теплопотребления различают три характерные группы потребителей:

1) жилые здания (характерны сезонные расходы тепла на отопление и вентиляцию и круглогодичный — на горячее водоснабжение);

2) общественные здания (сезонные расходы тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха);

3) промышленные здания и сооружения, в том числе сельскохозяйственные комплексы (все виды теплопотребления, количественное отношение между которыми определяется видом производства).

2 ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

2.1 Централизованное теплоснабжение

Централизованное теплоснабжение является экологически безопасным и надежным способом обеспечения теплом. Системы централизованного теплоснабжения распределяют горячую воду или, в некоторых случаях, пар из центральной котельной между многочисленными зданиями. Очень широк выбор источников, которые служат для получения тепла, включая сжигание нефти и природного газа или использование геотермальных вод. Использование тепла от низкотемпературных источников, например, геотермального тепла, возможно при применении теплообменников и тепловых насосов. Возможность использования неутилизированного тепла промышленных предприятий, излишков тепла от переработки отходов, промышленных процессов и канализации, целевых теплоцентралей или теплоэлектростанций в централизованном теплоснабжении, позволяет осуществить оптимальный выбор источника тепла с точки зрения и энергетической эффективности. Таким образом вы оптимизируете издержки и защищаете окружающую среду.

Горячая вода из котельной подается в теплообменник, который отделяет производственную площадку от распределительных трубопроводов сети центрального теплоснабжения. Затем тепло распределяется между конечными потребителями и через подстанции подается в соответствующие здания. В каждую из этих подстанций обычно входит по одному теплообменнику для отопления помещений и для горячего водоснабжения.

Существует несколько причин установки теплообменников для разделения теплоцентрали и сети центрального теплоснабжения. Там, где существуют значительные разности давлений и температур, которые могут нанести серьезный ущерб оборудованию и собственности, теплообменник может предохранить чувствительное отопительное и вентиляционное оборудование от попадания в них загрязненных или вызывающих коррозию сред. Еще одна важная причина разделения котельной, распределительной сети и конечных потребителей состоит в четком определении функций каждого компонента системы.

В теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) тепло и электричество производятся одновременно, причем побочным продуктом является тепло. Тепло обычно применяется в системах центрального теплоснабжения, что ведет к повышению энергоэффективности и экономичности. Степень использования энергии, получаемой от сгорания топлива, составит 85–90 %. Эффективность будет выше на 35–40 %, чем в случае раздельного производства тепла и электроэнергии.

В ТЭЦ сжигание топлива разогревает воду, которая превращается в пар высокого давления и высокой температуры. Пар приводит в действие турбину, соединенную с генератором, производящим электроэнергию. После турбины пар конденсируется в теплообменнике. Тепло, выделенное в ходе этого процесса, затем подается в трубы центрального теплоснабжения и распределяется между конечными потребителями.

Для конечного потребителя централизованное теплоснабжение означает бесперебойное получение энергии. Система централизованного теплоснабжения более удобна и эффективна, чем небольшие индивидуальные системы отопления домов. Современные технологии сжигания топлива и очистки выбросов снижают негативное воздействие на окружающую среду.

В многоквартирных домах или других зданиях, отапливаемых центральными тепловыми пунктами, главным требованием является отопление, горячее водоснабжение, вентиляция и подогрев пола для большого количества потребителей при минимальных затратах энергии. Используя качественное оборудование в системе теплоснабжения, можно снизить общие расходы.

Другой очень важной задачей теплообменников в централизованном теплоснабжении является обеспечение безопасности внутренней системы путем отделения конечных потребителей от распределительной сети. Это необходимо из-за значительной разницы в величинах температур и давления. В случае аварии риск затопления может быть также сведен к минимуму.

В центральных тепловых пунктах часто встречается двухступенчатая схема подключения теплообменников (Рис.3, А). Такое подключение означает максимальное использование тепла и низкую температуру обратной воды при использовании системы горячего водоснабжения. Оно особенно выгодно при работе с теплоэлектроцентралью, где желательна низкая температура обратной воды. Данный тип подстанции может легко обеспечить теплоснабжение до 500 квартир, а иногда и более.

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

А) Двухступенчатое подключение Б) Параллельное подключение

Рисунок 3 – Схема подключения теплообменников

Параллельное подключение теплообменника ГВС (Рис.3, Б) менее сложно, чем двухступенчатое подключение, и может применяться при любом размере установки, которая не нуждается в низкой температуре обратной воды. Такое подключение обычно применяется для небольших и средних тепловых пунктов с нагрузкой приблизительно до 120 кВт. Схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения в соответствии с СП 41-101-95.

Большинство систем централизованного теплоснабжения выдвигают высокие требования к установленному оборудованию. Оборудование должно быть надежным и гибким, обеспечивая необходимую безопасность. В некоторых системах оно должно также соответствовать очень высоким санитарно-гигиеническим стандартам. Еще один важный фактор в большинстве систем – это низкие эксплуатационные расходы. [2]

Однако в нашей стране система централизованного теплоснабжения находится в плачевном состоянии:

техническая оснащенность и уровень технологических решений при строительстве тепловых сетей соответствуют состоянию 1960-х годов, в то время как резко увеличились радиусы теплоснабжения, и произошел переход на новые типоразмеры диаметров труб;

качество металла теплопроводов, теплоизоляция, запорная и регулировочная арматура, конструкции и прокладка теплопроводов значительно уступает зарубежным аналогам, что приводит к большим потерям тепловой энергии в сетях;

плохие условия теплогидроизоляции теплопроводов и каналов тепловых сетей способствовали повышению повреждаемости подземных теплопроводов, что привело к серьезным проблемам замены оборудования тепловых сетей;

отечественное оборудование крупных ТЭЦ соответствует среднему зарубежному уров ню 1980-х годов, и в настоящее время паротурбинные ТЭЦ характеризуются высокой аварийностью, так как практически половина установленной мощности турбин выработала расчетный ресурс;

на действующих угольных ТЭЦ отсутствуют системы очистки дымовых газов от NOх и SOх, а эффективность улавливания твердых частиц часто не достигает требуемых значений;

конкурентоспособность СЦТ на современном этапе можно обеспечить только внедрением специально новых технических решений, как по структуре систем, так и по схемам, оборудованию энергоисточников и тепловых сетей. [5]

2.2 Эффективность систем централизованного теплоснабжения

Одним из важнейших условий нормальной работы системы теплоснабжения является создание гидравлического режима, обеспечивающего давления в тепловой сети достаточные для создания в теплопотребляющих установках расходов сетевой воды в соответствии с заданной тепловой нагрузкой. Нормальная работа систем теплопотребления суть обеспечение потребителей тепловой энергией соответствующего качества, и заключается для энергоснабжающей организации в выдерживании параметров режима теплоснабжения на уровне, регламентируемом Правилами Технической Эксплуатации (ПТЭ) электростанций и сетей РФ, ПТЭ тепловых энергоустановок. Гидравлический режим определяется характеристиками основных элементов системы теплоснабжения.

В процессе эксплуатации в действующей системе централизованного теплоснабжения из-за изменения характера тепловой нагрузки, подключения новых теплопотребителей, увеличения шероховатости трубопроводов, корректировки расчетной температуры на отопление, изменения температурного графика отпуска тепловой энергии (ТЭ) с источника ТЭ происходит, как правило, неравномерная подача тепла потребителям, завышение расходов сетевой воды и сокращение пропускной способности трубопроводов.

В дополнение к этому, как правило, существуют проблемы в системах теплопотребления. Такие как, разрегулированность режимов теплопотребления, разукомплектованность элеваторных узлов, самовольное нарушение потребителями схем присоединения (установленных проектами, техническими условиями и договорами). Указанные проблемы систем теплопотребления проявляются, в первую очередь, в разрегулированности всей системы, характеризующейся повышенными расходами теплоносителя. Как следствие – недостаточные (из-за повышенных потерь давления) располагаемые напоры теплоносителя на вводах, что в свою очередь приводит к желанию абонентов обеспечить необходимый перепад посредством слива сетевой воды из обратных трубопроводов для создания хотя бы минимальной циркуляции в отопительных приборах (нарушения схем присоединения и т.п.), что приводит к дополнительному увеличению расхода и, следовательно, к дополнительным потерям напора, и к появлению новых абонентов с пониженными перепадами давления и т.д. Происходит «цепная реакция» в направлении тотальной разрегулировки системы.

Все это оказывает негативное влияние на всю систему теплоснабжения и на деятельность энергоснабжающей организации: невозможность соблюдения температурного графика; повышенная подпитка системы теплоснабжения, а при исчерпании производительности водоподготовки – вынужденная подпитка сырой водой (следствие – внутренняя коррозия, преждевременный выход из строя трубопроводов и оборудования); вынужденное увеличение отпуска тепловой энергии для сокращения числа жалоб населения; увеличение эксплуатационных затрат в системе транспорта и распределения тепловой энергии.

Необходимо указать, что в системе теплоснабжения всегда имеет место взаимосвязь установившихся тепловых и гидравлических режимов. Изменение потокораспределения (его абсолютной величины включительно) всегда меняет условие теплообмена, как непосредственно на подогревательных установках, так и в системах теплопотребления. Результатом не нормальной работы системы теплоснабжения является, как правило, высокая температура обратной сетевой воды.

Следует отметить, что температура обратной сетевой воды на источнике тепловой энергии является одной из основных режимных характеристик, предназначенной для анализа состояния оборудования тепловых сетей и режимов работы системы теплоснабжения, а также для оценки эффективности мероприятий, проводимых организациями, эксплуатирующими тепловые сети, с целью повышения уровня эксплуатации системы теплоснабжения. Как правило, в случае разрегулировки системы теплоснабжения, фактическое значение данной температуры существенно отличается от своего нормативного, расчетного для данной системы теплоснабжения значения.

Таким образом, при разрегулировке системы теплоснабжения температура сетевой воды, как один из основных показателей режима отпуска и потребления тепловой энергии в системе теплоснабжения, оказывается: в подающем трубопроводе практически во всех интервалах отопительного сезона характеризуется пониженными значениями; температура обратной сетевой воды, несмотря на это, характеризуется повышенными значениями; перепад температур в подающих и обратных трубопроводах, а именно этот показатель (наряду с удельным расходом сетевой воды на присоединенную тепловую нагрузку) характеризует уровень качества потребления тепловой энергии, занижен по сравнению с требуемыми значениями.

Следует отметить еще один аспект, связанный с увеличением относительно расчетного значения расхода сетевой воды на тепловой режим систем теплопотребления (отопления, вентиляции). Для непосредственного анализа целесообразно воспользоваться зависимостью, которая определяет в случае отклонения действительных параметров и конструктивных элементов системы теплоснабжения от расчетных, отношение действительного расхода тепловой энергии в системах теплопотребления к его расчетному значению.

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях 

(*)

где Q- расход тепловой энергии в системах теплопотребления;

g- расход сетевой воды;

tп и tо — температура в подающем и обратном трубопроводах.

Данная зависимость (*), отображена на рис.3. По оси ординат отложены отношения действительного расхода тепловой энергии к его расчетному значению, по оси абсцисс отношение действительного расхода сетевой воды к его расчетному значению.

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

Рисунок 4 – График зависимости расхода тепловой энергии системами

теплопотребления от расхода сетевой воды.

В качестве общих тенденций, необходимо указать, что, во-первых, увеличение расхода сетевой воды в n раз не вызывает соответствующего этому числу увеличения расхода тепловой энергии, то есть коэффициент расхода теплоты отстает от коэффициента расхода сетевой воды. Во-вторых, при уменьшении расхода сетевой воды подача теплоты в местную систему теплопотребления уменьшается тем быстрее, чем меньше фактический расход сетевой воды по сравнению с расчетным.

Таким образом, системы отопления и вентиляции весьма слабо реагируют на перерасход сетевой воды. Так, увеличение расхода сетевой воды на эти системы относительно расчетного значения на 50% вызывает увеличение теплопотребления только на 10%.

Точка на рис.3 с координатами (1;1) отображает расчетный, фактически достижимый режим работы системы теплоснабжения после проведения наладочных мероприятий. Под фактически достижимым режимом работы подразумевается такой режим, который характеризуется существующим положением конструктивных элементов системы теплоснабжения, тепловыми потерями зданиями и сооружениями и определяющимся суммарным расходом сетевой воды на выводах источника тепловой энергии, необходимым для обеспечения заданной тепловой нагрузки при существующем графике отпуска тепловой энергии.

Также следует отметить, что увеличенный расход сетевой воды, ввиду ограниченного значения пропускной способности тепловых сетей, приводит к уменьшению необходимых для нормальной работы теплопотребляющего оборудования значений располагаемых напоров на вводах потребителей. Следует отметить, что потери напора по тепловой сети определяются квадратичной зависимостью от расхода сетевой воды:

Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

То есть, при увеличении фактического расхода сетевой воды GФ в 2 раза относительно расчетного значения GР потери напора по тепловой сети увеличиваются в 4 раза, что может привести к недопустимо малым располагаемым напорам на тепловых узлах потребителей и, следовательно, к недостаточному теплоснабжению этих потребителей, что может вызывать несанкционированный слив сетевой воды для создания циркуляции (самовольному нарушению потребителями схем присоединения и т.п.)

Дальнейшее развитие такой системы теплоснабжения по пути увеличения расхода теплоносителя, во-первых, потребует замены головных участков теплопроводов, дополнительной установки сетевых насосных агрегатов, увеличения производительности водоподготовки и т.п., во-вторых, ведет к еще большему увеличению дополнительных издержек — расходов на компенсацию электроэнергии, подпиточной воды, потерь тепловой энергии.

Таким образом, технически и экономически более обоснованным представляется развитие такой системы за счет улучшения ее качественных показателей — повышения температуры теплоносителя, перепадов давления, увеличения перепада температур (теплосъема), что невозможно без кардинального сокращения расходов теплоносителя (циркуляционного и на подпитку) в системах теплопотребления и, соответственно, во всей системе теплоснабжения.

Таким образом, главным мероприятием, которое может быть предложено для оптимизации такой системы теплоснабжения, является наладка гидравлического и теплового режима системы теплоснабжения. Техническая сущность данного мероприятия заключается в установлении потокораспределения в системе теплоснабжения исходя из расчетных (т.е. соответствующих присоединенной тепловой нагрузке и выбранному температурному графику) расходов сетевой воды для каждой системы теплопотребления. Это достигается установкой на вводах в системы теплопотребления соответствующих дросселирующих устройств (авторегуляторов, дроссельных шайб, сопел элеваторов), расчет которых производится исходя из расчетного перепада давлений на каждом вводе, который рассчитывается исходя из гидравлического и теплового расчета всей системы теплоснабжения.

Следует отметить, что создание нормального режима функционирования такой системы теплоснабжения не ограничивается только проведением наладочных мероприятий, необходимо также проведение работ по оптимизации гидравлического режима системы теплоснабжения.

Режимная наладка охватывает основные звенья системы централизованного теплоснабжения: водоподогревательную установку источника теплоты, центральные тепловые пункты (при наличии таковых), тепловую сеть, контрольно-распределительные пункты (при наличии), индивидуальные тепловые пункты и местные системы теплопотребления.

Наладка начинается с обследования системы централизованного теплоснабжения. Проводится сбор и анализ исходных данных по фактическим эксплуатационным режимам работы системы транспорта и распределения тепловой энергии, сведений по техническому состоянию тепловых сетей, степени оснащённости источника теплоты, тепловых сетей и абонентов коммерческими и технологическими средствами измерения. Анализируются применяемые режимы отпуска тепловой энергии, выявляются возможные дефекты проекта и монтажа, подбирается информация для анализа характеристики системы. Проводится анализ эксплуатационной (статистической) информации (ведомостей учета параметров теплоносителя, режимов отпуска и потребления энергии, фактических гидравлических и тепловых режимов тепловых сетей) при различных значениях температуры наружного воздуха в базовые периоды, полученной по показаниям штатных СИ, а также проводится анализ отчетов специализированных организаций.

Параллельно разрабатывается расчетная схема тепловых сетей. Создается математическая модель системы теплоснабжения на базе расчетного комплекса ZuluThermo, разработки Политерм (г. С-Петербург), способного моделировать фактический тепловой и гидравлический режим работы системы теплоснабжения.

Необходимо указать, что существует достаточно распространенный подход, который заключается в максимальном снижении финансовых затрат, связанных с разработкой мероприятий по наладке и оптимизации системы теплоснабжения, а именно — затраты ограничиваются приобретением специализированного программного комплекса.

«Подводным камнем» при таком подходе является достоверность исходных данных. Математическая модель системы теплоснабжения, созданная на основе недостоверных исходных данных по характеристикам основных элементов системы теплоснабжения, оказывается, как правило, неадекватной действительности. [6,7]

2.3 Энергосбережение в системах ЦТ

В последнее время имеют место критические замечания по поводу централизованного теплоснабжения на базе теплофикации — совместной выработки тепловой и электрической энергии. Как основные недостатки отмечаются большие теплопотери в трубопроводах при транспорте тепла, снижение качества теплоснабжения из-за несоблюдения температурного графика и требуемых напоров у потребителей. Предлагается переходить на децентрализованное, автономное теплоснабжение от автоматизированных котельных, в том числе и расположенных на крышах зданий, обосновывая это меньшей стоимостью и отсутствием необходимости прокладки теплопроводов. Но при этом, как правило, не учитывается, что подключение тепловой нагрузки к котельной лишает возможности выработки дешевой электроэнергии на тепловом потреблении. Поэтому эта часть невыработанной электроэнергии должна замещаться производством ее по конденсационному циклу, КПД которого в 2-2, 5 раза ниже, чем по теплофикационному. Следовательно, и стоимость электроэнергии, потребляемой зданием, теплоснабжение которого осуществляется от котельной, должна быть выше, чем у здания, подключенного к теплофикационной системе теплоснабжения, а это вызовет резкое увеличение эксплуатационных расходов.

С. А. Чистович на юбилейной конференции «75 лет теплофикации в России», проходившей в Москве в ноябре 1999 г., предложил, чтобы домовые котельные дополняли централизованное теплоснабжение, выполняя роль пиковых источников тепла, где недостающая пропускная способность сетей не позволяет осуществлять качественное снабжение теплом потребителей. При этом как бы сохраняется теплофикация и повышается качество теплоснабжения, но от этого решения веет стагнацией и безысходностью. Необходимо, чтобы централизованное теплоснабжение полностью выполняло свои функции. Ведь в теплофикации есть свои мощные пиковые котельные, и очевидно, что одна такая котельная будет экономичней сотен мелких, а если недостаточна пропускная способность сетей, то надо перекладывать сети или отсекать эту нагрузку от сетей, чтобы она не нарушала качество теплоснабжения других потребителей.

Большого успеха в теплофикации добилась Дания, которая, несмотря на низкую концентрацию тепловой нагрузки на 1 м2 площади поверхности, опережает нас по охвату теплофикацией на душу населения. В Дании проводится специальная государственная политика по предпочтению подключения к централизованному теплоснабжению новых потребителей тепла. В Западной Германии, например в г. Манхейме, быстрыми темпами развивается централизованное теплоснабжение на базе теплофикации. В Восточных землях, где, ориентируясь на нашу страну, также широко применялась теплофикация, несмотря на отказ от панельного домостроения, от ЦТП в жилых микрорайонах, оказавшимися неэффективными в условиях рыночной экономики и западного образа жизни, продолжает развиваться область централизованного теплоснабжения на базе теплофикации как наиболее экологически чистая и экономически выгодная.

Все сказанное свидетельствует о том, что на новом этапе мы должны не потерять свои передовые позиции в области теплофикации, а для этого необходимо выполнить модернизацию системы централизованного теплоснабжения, чтобы повысить ее привлекательность и эффективность.

Все плюсы совместной выработки тепла и электрической энергии относились на сторону электроэнергии, централизованное теплоснабжение финансировалось по остаточному принципу — порой ТЭЦ уже была построена, а тепловые сети еще не подведены. В результате создавались теплопроводы низкого качества с плохой изоляцией и неэффективным дренажом, подключение потребителей тепла к тепловым сетям осуществлялось без автоматического регулирования нагрузки, в лучшем случае с применением гидравлических регуляторов стабилизации расхода теплоносителя очень низкого качества.

Это вынуждало выполнять отпуск тепла от источника по методу центрального качественного регулирования (путем изменения температуры теплоносителя в зависимости от наружной температуры по единому графику для всех потребителей с постоянной циркуляцией в сетях), что приводило к значительному перерасходу тепла потребителями из-за различий их режима эксплуатации и невозможности совместной работы нескольких источников тепла на единую сеть для осуществления взаимного резервирования. Отсутствие или неэффективность действия регулировочных устройств в местах подключения потребителей к тепловым сетям вызвало также перерасход объема теплоносителя. Это приводило к росту температуры обратной воды до такой степени, что появлялась опасность выхода из строя станционных циркуляционных насосов и это вынуждало снижать отпуск тепла на источнике, нарушая температурный график даже в условиях достаточной мощности.

В отличие от нас, в Дании, например, все выгоды теплофикации в первые 12 лет отдаются на сторону тепловой энергии, а затем делятся пополам с электрической энергией. В результате Дания оказалась первой страной, где были изготовлены предварительно изолированные трубы для бесканальной прокладки с герметичным покровным слоем и автоматической системой обнаружения утечек, что резко снизило потери тепла при его транспортировке. В Дании впервые были изобретены бесшумные, безопорные циркуляционные насосы «мокрого хода», приборы учета тепла и эффективные системы авторегулирования тепловой нагрузки, что позволило сооружать непосредственно в зданиях у потребителей автоматизированные индивидуальные тепловые пункты (ИТП) с автоматическим регулированием подачи и учета тепла в местах его использования.

Поголовная автоматизация всех потребителей тепла позволила: отказаться от качественного метода центрального регулирования на источнике тепла, вызывающего нежелательные температурные колебания в трубопроводах теплосети; снизить максимальные параметры температуры воды до 110-1200С; обеспечить возможность работы нескольких источников тепла, включая мусоросжигательные заводы, на единую сеть с наиболее эффективным использованием каждого.

Температура воды в подающем трубопроводе тепловых сетей меняется в зависимости от уровня установившейся температуры наружного воздуха тремя ступенями: 120-100-80°С или 100-85-70°С (намечается тенденция к еще большему снижению этой температуры). А внутри каждой ступени, в зависимости от изменения нагрузки или отклонения наружной температуры, меняется расход циркулирующего в тепловых сетях теплоносителя по сигналу фиксируемой величины перепада давлений между подающим и обратным трубопроводами — если перепад давлений снижается ниже заданного значения, то на станциях включаются последующие теплогенерирующие и насосные установки. Теплоснабжающие компании гарантируют каждому потребителю заданный минимальный уровень перепада давлений в подводящих сетях.

Подключение потребителей проводится через теплообменники, причем, на наш взгляд, применяется избыточное количество ступеней подключения, что вызвано, видимо, границами владений собственностью. Так, была продемонстрирована следующая схема подключения: к магистральным сетям с расчетными параметрами в 125°С, находящимся в ведении производителя энергии, через теплообменник, после которого температура воды в подающем трубопроводе снижается до 120°С, подключаются разводящие сети, находящиеся в муниципальной собственности.

Уровень поддержания этой температуры задается электронным регулятором, воздействующем на клапан, устанавливаемый на обратном трубопроводе первичного контура. Во вторичном контуре циркуляция теплоносителя осуществляется насосами. Присоединение к этим разводящим сетям местных систем отопления и горячего водоснабжения отдельных зданий выполняется через самостоятельные теплообменники, устанавливаемые в подвалах этих зданий с полным набором приборов регулирования и учета тепла. Причем регулирование температуры воды, циркулирующей в местной системе отопления, выполняется по графику в зависимости от изменения температуры наружного воздуха. В расчетных условиях максимальная температура воды достигает 95°С, в последнее время наблюдается тенденция ее снижения до 75-70°С, максимальное значение температуры обратной воды, соответственно, 70 и 50°С.

Рефераты:  Все виды массажа / Лазерный Доктор Санкт-Петербург

Подключение тепловых пунктов отдельных зданий выполняется по стандартным схемам с параллельным присоединением емкостного водонагревателя горячего водоснабжения либо по двухступенчатой схеме с использованием потенциала теплоносителя из обратного трубопровода после водонагревателя отопления с применением скоростных теплообменников горячего водоснабжения, при этом возможно использование напорного бака-аккумулятора горячей воды с насосом для зарядки бака. В контуре отопления для сбора воды при ее расширении от нагревания используются напорные мембранные баки, у нас большее применение имеют атмосферные расширительные баки, устанавливаемые в верхней точке системы.

Для стабилизации работы регулирующих клапанов на вводе в тепловой пункт обычно устанавливают гидравлический регулятор постоянства перепада давлений. А для выведения на оптимальный режим работы систем отопления с насосной циркуляцией и облегчения распределения теплоносителя по стоякам системы — «клапан-партнер» в виде балансового вентиля, позволяющего по замеренной на нем величине потерь давления выставить правильный расход циркулирующего теплоносителя.

В Дании не обращают особого внимания на увеличение расчетного расхода теплоносителя на тепловой пункт при включении нагрева воды на бытовые нужды. В Германии законодательно запрещено учитывать при подборе мощности тепла нагрузку на горячее водоснабжение, и при автоматизации тепловых пунктов принято, что при включении водонагревателя горячего водоснабжения и при заполнении бака-аккумулятора выключаются насосы, обеспечивающие циркуляцию в системе отопления, т. е. прекращается подача тепла на отопление.

В нашей стране также придается серьезное значение недопущению увеличения мощности источника тепла и расчетного расхода теплоносителя, циркулирующего в тепловой сети в часы прохождения максимума горячего водоснабжения. Но принятое в Германии для этой цели решение не может быть применено в наших условиях, поскольку у нас значительно выше соотношение нагрузок горячего водоснабжения и отопления, из-за большой величины абсолютного потребления бытовой воды и большей плотности заселения.

В соответствии с действующим в Украине СНиП 2.04.07-86* при выборе мощности источника тепла и при определении расчетного расхода теплоносителя для подбора диаметра трубопроводов тепловой сети учитывают среднечасовую за отопительный период нагрузку горячего водоснабжения. Поэтому при автоматизации тепловых пунктов потребителей применяют ограничение максимального расхода воды из тепловой сети при превышении заданного значения, определенного исходя из среднечасовой нагрузки ГВС. При теплоснабжении жилых микрорайонов это выполняется путем прикрытия клапана регулятора подачи тепла на отопление в часы прохождения максимума водопотребления. Задавая регулятору отопления некоторое завышение поддерживаемого графика температуры теплоносителя, возникающий при прохождении максимума водораздела недогрев в системе отопления компенсируется в периоды водоразбора ниже среднего (в пределах заданного расхода воды из тепловой сети — связанное регулирование).

Датчиком расхода воды, который является сигналом для ограничения, служит измеритель расхода воды, входящий в комплект теплосчетчика, установленного на вводе теплосети в ЦТП или ИТП. Регулятор перепада давлений на вводе не может служить ограничителем расхода, т. к. он обеспечвает заданный перепад давлений в условиях полного открытия клапанов регулятора отопления и горячего водоснабжения, установленных параллельно.

С целью повышения эффективности совместной выработки тепловой и электрической энергии и выравнивания максимума энергопотребления в Дании нашли широкое применение тепловые аккумуляторы, которые устанавливаются у источника. Нижняя часть аккумулятора соединена с обратным трубопроводом тепловой сети, верхняя через подвижный диффузор с подающим трубопроводом. При сокращении циркуляции в распределительных тепловых сетях происходит зарядка бака. При увеличении циркуляции излишний расход теплоносителя из обратного трубопровода поступает в бак, а горячая вода выдавливается из него. Необходимость теплоаккумуляторов возрастает в ТЭЦ с противодавленческими турбинами, в которых соотношение вырабатываемой электрической и тепловой энергии фиксировано.

Если расчетная температура воды, циркулирующей в тепловых сетях, ниже 100°С, то применяют баки-аккумуляторы атмосферного типа, при более высокой расчетной температуре в баках создается давление, обеспечивающее невскипание горячей воды.

Однако, установка термостатов вместе с измерителями теплового потока на каждый отопительный прибор ведет к почти двойному удорожанию системы отопления, а в однотрубной схеме, кроме того, увеличивается необходимая поверхность нагрева приборов до 15% и имеет место существенная остаточная теплоотдача приборов в закрытом положении термостата, что снижает эффективность авторегулирования. Поэтому альтернативой таким системам, особенно в недорогом муниципальном строительстве, являются системы пофасадного автоматического регулирования отопления — для протяженных зданий и центральные с коррекцией температурного графика по отклонению температуры воздуха в сборных каналах вытяжной вентиляции из кухонь квартир — для точечных зданий или зданий со сложной конфигурацией.

Однако надо иметь в виду, что при реконструкции существующих жилых зданий для установки термостатов необходимо со сваркой входить в каждую квартиру. В то же время при организации пофасадного авторегулирования достаточно врезать перемычки между пофасадными ветками секционных систем отопления в подвале и на чердаке, а для 9-этажных бесчердачных зданий массового строительства 60-70-х годов — только в подвале.

Следует отметить, что новое строительство в год не превышает по объему 1-2% сложившегося жилого фонда. Это свидетельствует о том, какое важное значение приобретает реконструкция существующих зданий с целью снижения затрат тепла на отопление. Однако все здания сразу автоматизировать невозможно, а в условиях, когда автоматизируются несколько зданий, реальная экономия не достигается, т. к. сэкономленный на автоматизированных объектах теплоноситель перераспределяется между неавтоматизированными. Отмеченное еще раз подтверждает, что необходимо опережающими темпами возводить КРП на существующих тепловых сетях, поскольку значительно легче автоматизировать одновременно все здания, питающиеся от одного КРП, чем от ТЭЦ, а другие уже созданные КРП не пропустят лишнее количество теплоносителя в свои распределительные сети.

Все вышеизложенное не исключает возможности подключения отдельных зданий к котельным при соответствующем технико-экономическом обосновании с увеличением тарифа на потребляемую электроэнергию (например, когда необходима прокладка или перекладка большого количества сетей). Но в условиях сложившейся системы централизованного теплоснабжения от ТЭЦ это должно иметь локальный характер. Не исключается возможность применения тепловых насосов, передачи части нагрузки на ПГУ и ГТУ, но при существующей конъюнктуре цен на топливо и энергоносители это не всегда рентабельно.

Теплоснабжение жилых зданий и микрорайонов в нашей стране, как правило, осуществляется через групповые тепловые пункты (ЦТП), после которых отдельные здания снабжаются по самостоятельным трубопроводам горячей водой на отопление и на бытовые нужды водопроводной водой, нагретой в теплообменниках, установленных в ЦТП. Порой из ЦТП выходит до 8 теплопроводов (при 2-зонной системе горячего водоснабжения и наличии значительной вентиляционной нагрузки), причем хотя и применяются оцинкованные трубопроводы горячего водоснабжения, но из-за отсутствия химводоподготовки они подвергаются интенсивной коррозии и после 3-5 лет эксплуатации на них появляются свищи.

В настоящее время в связи с приватизацией жилища и предприятий сферы обслуживания, а также с ростом стоимости энергоносителей, актуальным является переход от групповых тепловых пунктов к индивидуальным (ИТП), расположенным в отапливаемом здании. Это позволяет применить более эффективную систему пофасадного авторегулирования отопления для протяженных зданий или центральную с коррекцией по температуре внутреннего воздуха в точечных зданиях, позволяет отказаться от распределительных сетей горячего водоснабжения, снизив потери тепла при транспортировке и расход электроэнергии на перекачку бытовой горячей воды. Причем это целесообразно делать не только в новом строительстве, но и при реконструкции существующих зданий. Такой опыт есть в Восточных землях Германии, где так же, как и у нас сооружались ЦТП, но сейчас их оставляют только как насосные водопроводные подкачивающие станции (при необходимости), а теплообменное оборудование вместе с циркуляционными насосами, узлами регулирования и учета переносят в ИТП зданий. Внутриквартальные сети не прокладывают, трубопроводы горячего водоснабжения оставляют в земле, а трубопроводы отопления, как более долговечные, используют для подачи перегретой воды в здания.

Для повышения управляемости тепловыми сетями, к которым будет подключено большое количество ИТП, и для обеспечения возможности резервирования в автоматическом режиме следует вернуться к устройству контрольно-распределительных пунктов (КРП) в местах подключения распределительных сетей к магистральным. Каждый КРП подключается к магистрали с обеих сторон секционных задвижек и обслуживает потребителей с тепловой нагрузкой 50-100 МВт. В КРП устанавливаются переключающие электрозадвижки на вводе, регуляторы давления, циркуляционно-подмешивающие насосы, регулятор температуры, предохранительный клапан, приборы учета расходов тепла и теплоносителя, приборы контроля и телемеханики.

Схема автоматизации КРП обеспечивает поддержание давления на постоянном минимальном уровне в обратной линии; поддержание постоянного заданного перепада давлений в распределительной сети; снижение и поддержание по заданному графику температуры воды в подающем трубопроводе распределительной сети. Вследствие этого в режиме резервирования возможна подача по магистралям от ТЭЦ уменьшенного количества циркуляционной воды с повышенной температурой без нарушения температурного и гидравлического режимов в распределительных сетях.

КРП должны располагаться в наземных павильонах, они могут блокироваться с водопроводными подкачивающими станциями (это позволит в большинстве случаев отказаться от установки высоконапорных, а потому более шумных насосов в зданиях), и могут служить границей балансовой принадлежности теплоотпускающей организации и теплораспределяющей (следующей границей между теплораспределяющей и теплоиспользующей организациями будет стена здания). Причем находиться КРП должны в ведении теплотпускающей организации, поскольку они служат для управления и резервирования магистральных сетей и обеспечивают возможность работы нескольких источников тепла на эти сети, с учетом поддержания заданных теплораспределяющей организацией параметров теплоносителя на выходе из КРП.

Правильное использование теплоносителя со стороны теплопотребителя обеспечивается применением эффективных систем автоматизации управления. Сейчас имеется большое количество компьютерных систем, которые могут выполнить любые по сложности задачи управления, но определяющими остаются технологические задания и схемные решения подключения систем теплопотребления.

В последнее время стали строить системы водяного отопления с термостатами, которые осуществляют индивидуальное автоматическое регулирование теплоотдачи отопительных приборов по температуре воздуха в помещении, где установлен прибор. Такие системы широко применяются за рубежом с дополнением обязательного измерения количества тепла, используемого прибором, в долях от общего теплопотребления системой отопления здания.

В нашей стране в массовом строительстве такие системы стали применять при элеваторном присоединении к тепловым сетям. Но элеватор устроен таким образом, что при неизменном диаметре сопла и одном и том же располагаемом напоре он пропускает постоянный расход теплоносителя через сопло, независимо от изменения расхода воды, циркулирующей в системе отопления. В результате в 2-трубных системах отопления, в которых термостаты, закрываясь, приводят к сокращению расхода теплоносителя, циркулирующего в системе, при элеваторном присоединении будет расти температура воды в подающем трубопроводе, а затем и в обратном, что приведет к увеличению теплоотдачи нерегулируемой части системы (стояков) и к недоиспользованию теплоносителя.

В однотрубной системе отопления с постоянно действующими замыкающими участками при закрывании термостатов горячая вода без остывания сбрасывается в стояк, что также приводит к росту температуры воды в обратном трубопроводе и за счет постоянства коэффициента смешения в элеваторе — к подъему температуры воды в подающем трубопроводе, а поэтому к тем же последствиям, как и в 2-трубной системе. Поэтому в таких системах обязательно осуществление автоматического регулирования температуры воды в подающем трубопроводе по графику в зависимости от изменения температуры наружного воздуха. Такое регулирование возможно за счет изменения схемного решения подключения системы отопления к тепловой сети: заменой обычного элеватора на регулируемый, путем применения насосного смешения с регулирующим клапаном или путем присоединения через теплообменник с насосной циркуляцией и регулирующим клапаном на сетевой воде перед теплообменником. [

3 ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

3.1 Перспективы развития децентрализованного теплоснабжения

Ранее принятые решения о закрытии малых котельных (под предлогом их низкой эффективности, технической и экологической опасности) сегодня обернулись сверх централизацией теплоснабжения, когда горячая вода проходит от ТЭЦ до потребителя путь в 25-30 км, когда отключение источника тепла из-за неплатежей или аварийной ситуации приводит к замерзанию городов с миллионным населением.

Большинство индустриально развитых стран шло другим путем: совершенствовали теплогенерирующее оборудование повышая уровень его безопасности и автоматизации, КПД газогорелочных устройств, санитарно гигиенические, экологические, эргономические и эстетические показатели; создали всеобъемлющую систему учёта энергоресурсов всеми потребителями; приводили нормативно-техническую базу в соответствие с требованиями целесообразности и удобства потребителя; оптимизировали уровень централизации теплоснабжения; перешли к широкому внедрению альтернативных источников тепловой энергии. Результатом такой работы стало реальное энергосбережение во всех сферах экономике, включая ЖКХ.

Постепенное увеличение доли децентрализованного теплоснабжения, максимальная приближения источника тепла к потребителю, учёт потребителем всех видов энергоресурсов позволят не только создать потребителю более комфортные условия, но и обеспечить реальную экономию газового топлива.

Современная система децентрализованного теплоснабжения представляет сложный комплекс функционально взаимосвязанного оборудования, включающего автономную теплогенерирующую установку и инженерные системы здания (горячее водоснабжение, системы отопления и вентиляции). Основными элементами системы поквартирного отопления, представляющего собой вид децентрализованного теплоснабжения, при котором каждая квартира в многоквартирном доме оборудуется автономной системой обеспечения теплотой и горячей водой, являются отопительный котел, отопительные приборы, системы подачи воздуха и отвода продуктов сгорания. Разводка выполняется с применением стальной трубы или современных теплопроводных систем — пластиковых или металлопластиковых. [5]

Традиционное для нашей страны система централизованного снабжения теплом через ТЭЦ и магистральные теплопроводы, известна и обладает рядом достоинств. Но в условиях перехода к новым хозяйственным механизмам, известной экономической нестабильности и слабости межрегиональных, межведомственных связей, многие из достоинств системы централизованного теплоснабжения оборачиваются недостатками.

Главным из которых является протяженность теплотрасс. Cредний процент изношенности которых оценивается в 60-70% . Удельная повреждаемость теплопроводов в настоящее время выросла до 200 зарегистрированных повреждений в год на 100 км тепловых сетей . По экстренной оценке не менее 15% тепловых сетей требуют безотлагательной замены. В дополнению к этому, за последние 10 лет в результате недофинансирования практически не обновлялся основной фонд отрасли. Вследствие этого, потери теплоэнергии при производстве, транспортировке и потреблении достигли 70%, что привело к низкому качеству теплоснабжения при высоких затратах.

Организационная структура взаимодействия потребителей и теплоснабжающих предприятий не стимулирует последних к экономии энергетических ресурсов. Система тарифов и дотаций не отражает реальных затрат на теплоснабжение.

В целом, критическое положение, в котором оказалась отрасль, предполагает в ближайшем будущем возникновение крупномасштабной кризисной ситуации в сфере теплоснабжения для разрешения которой потребуются колоссальные финансовые вложения.

Насущный вопрос – разумная децентрализация теплоснабжения, поквартирное теплоснабжение. Децентрализация теплоснабжения (ДТ) – наиболее радикальный, эффективный и дешёвый способ устранения многих недостатков. Обоснованное применения ДТ в сочетании с энергосберегающими мероприятиями при строительстве и реконструкции зданий даст большую экономию энергоресурсов в Украине. В сложившихся сложных условиях единственным выходом является создание и развитие системы ДТ за счёт применения автономных тепло источников.

По квартирное теплоснабжение – это автономное обеспечение теплом и горячей водой индивидуального дома или отдельной квартиры в многоэтажном здании. Основными элементами таких автономных систем является: теплогенераторы – отопительные приборы, трубопроводы отопления и горячего водоснабжения, системы подачи топлива, воздуха и дымоудаления.

Объективными предпосылками внедрения автономных (децентрализованных) систем теплоснабжения является:

отсутствие в ряде случаев свободных мощностей на централизованных источниках;

уплотнение застройки городских районов объектами жилья;

кроме того, значительная часть застройки приходится на местности с неразвитой инженерной инфраструктурой;

более низкие капиталовложения и возможность поэтапного покрытия тепловых нагрузок;

возможность поддержания комфортных условий в квартире по своему собственному желанию, что в свою очередь является более привлекательным по сравнению с квартирами при централизованном теплоснабжении, температура в которых зависит от директивного решения о начале и окончании отопительного периода;

появление на рынке большого количества различных модификаций отечественных и импортных (зарубежных) теплогенераторов малой мощности.

Сегодня разработаны и серийно выпускаются модульные котельные установки, предназначенные для организации автономного ДТ. Блочно-модульный принцип построения обеспечивает возможность простого построения котельной необходимой мощности. Отсутствие необходимости прокладки теплотрасс и строительства здания котельной снижают стоимость коммуникаций и позволяют существенно повысить темпы нового строительства. Кроме того, это дает возможность использовать такие котельные для оперативного обеспечения теплоснабжения в условиях аварийных и чрезвычайных ситуаций в период отопительного сезона.

Блочные котельные представляют собой полностью функционально законченное изделие, оснащены всеми необходимыми приборами автоматики и безопасности. Уровень автоматизации обеспечивает бесперебойную работу всего оборудования без постоянного присутствия оператора.

Автоматика отслеживает потребность объекта в тепле в зависимости от погодных условий и самостоятельно регулирует работу всех систем для обеспечения заданных режимов. Этим достигается более качественное соблюдение теплового графика и дополнительная экономия топлива. В случае возникновения нештатных ситуаций, утечек газа, система безопасности автоматически прекращает подачу газа и предотвращает возможность аварий.

Многие предприятия, сориентировавшиеся к сегодняшним условиям и просчитав экономическую выгоду, уходят от централизованного теплоснабжения, от отдалённых и энергоёмких котельных.

Достоинствами децентрализованного теплоснабжения являются:

отсутствие необходимости отводов земли под тепловые сети и котельные;

снижение потерь теплоты из-за отсутствия внешних тепловых сетей, снижение потерь сетевой воды, уменьшение затрат на водоподготовку;

значительное снижение затрат на ремонт и обслуживание оборудование;

полная автоматизация режимов потребления.

Если брать во внимание недостаток автономного отопления от небольших котельных и относительно невысоких дымоотводящих труб и в связи с этим нарушение экологии, то значительное уменьшение потребления газа, связанное с демонтажем старой котельной, снижает и выбросы в 7 раз!

При всех достоинствах, у децентрализов