Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Энергетические ресурсы 

Энергосберегающие системы жилых

Приложение Подбор радиаторных термостатических клапанов (РТК)

 

Основные типы РТК

 

Основные типы РТК приведены в табл. 1.1.

 

Расход теплоносителя и перепад давления на РТК

 

Расчетный расход воды через РТК G2ТР, кг/ч, для двухтрубных систем отопления определяют по формуле:

 

где Q — тепловая мощность отопительного прибора, кВт;
c — удельная теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг . °С);
Dt — расчетная разность температур теплоносителя в системе отопления, которую для двухтрубных систем рек. принимать равной 20 °С.

 

Расчетный расход теплоносителя через РТК G1ТР, кг/ч, для однотрубных систем отопления определяют по формуле:

 

где QСТ — тепловая мощность, кВт, отопительных приборов однотрубного стояка (или ветви);
a— k затекания воды в отопительный прибор;
c — то же, что и в формуле 1.1;
DtСТ — расчетная разность температур теплоносителя в стоякe (или ветви) однотрубной системы отопления.

 

Расчетный перепад давлений на каждом термостатическом клапане двухтрубной системы отопления, DPРТК, кПа, рассчитывается по формуле:

 

гдеDP'СО — контролируемый перепад давлений, кПа.

 

При отсутствии на ветви системы отопления регулятора перепада давления контролируемый перепад давлений принимается равным давлению, развиваемому циркуляционным насосом системы (DP'СО = PН).

 

Для ветвей системы с регуляторами перепада давления DP'СО принимается равным заданному перепаду давления для ветви, который рек. принимать равным 5-7 кПа; SDPУЧ — сумма потерь давления, кПа, на всех участках подающего и обратного трубопроводов, замыкающихся на отопительном приборе циркуляционного кольца системы отопления или ее ветви, если перепад давления в этой ветви поддерживается автоматически;
PE — максимальное естественное давление, кПа, которое должно рассчитываться по формуле:

 

где g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;
b — среднее приращение объемной массы воды при охлаждении ее на 1 °С, которое в интервале температур теплоносителя 65…95 °С принимается равным 0,624 кг/(м3 . К);
Dt — расчетная разность температур воды в подающем и обратном трубопроводах системы отопления, °С ;
HПР — отметка, м, отопительного прибора;
HИТ — отметка, м, источника тепла.

 

При расположении источника тепла в подвале здания выражение в скобках формулы 1.4 и, соответственно, величина естественного давления будут иметь положительное значение, а в случае подачи тепла сверху — отрицательное.
При Dt = 20 °С:

 

При конструировании двухтрубной системы отопления необходимо учитывать рекомендацию об авторитете клапана в системе трубопроводов*, согласно которой значение авторитета на каждом клапане системы отопления нужно поддерживать в интервале от 0,5 до 0,7 с возможным снижением нижнего предела до величины 0,3.

 

Потеря давления в термостатическом клапане, работающем в зоне пропорциональности 2 К, должна быть не менее 3 и не более 25 кПа. Если из условия поддержания величины авторитета клапана в системе трубопроводов в рамках рекомендуемых значений требуется установка термостатических клапанов с гидравлическим сопротивлением более 25 кПа, нужно переконструировать систему отопления, установив на ее ветвях дополнительное количество клапанов перепада давления или разбив ее на гидравлически обособленные зоны.
Подбор клапанов для двухтрубных систем

 

Тип термостатического клапана отопления и его наладочное положение выбираются по диаграммам изготовителя с учетом величин расчетного для отопительного прибора расхода теплоносителя G2ТР, определяемого по формуле 1.1, и расчетного перепада давлений DPРТК, рассчитываемого по формуле 1.3.

 

Диаметр условного прохода РТК выбирается по диаметру подводки, на которой он устанавливается.

 

Производители РТК обычно приводят в своих каталогах диаграммы для выбора клапанов.

 

На диаграммы вентилей клапанов типа 1 (типы вентилей указаны в табл. 1. нанесены линии зон пропорциональности 1 К, 2 К и 3 К, и линия max, характеризующая работу клапана при полном открытии. Пример такой диаграммы показан на 1.1.

 

Клапан типа 1, не требующий наладки и применяющийся в системах отопления небольших зданий, и в системах многоэтажных зданий совместно с клапаном для обратных подводок, выбирается по величине расчетного расхода для работы в зоне пропорциональности 2 К.

 

На диаграммы клапанов типа 2 и 3 нанесены линии наладочных положений для зоны пропорциональности 2 К. Эти клапаны применяются в системах многоэтажных зданий. Пользуясь диаграммой выбранного типа клапана, на пересечении ординаты G2ТР и абсциссы PРТК находят точку и принимают наладочное положение клапана, линия которого проходит ближе всего к найденной точке пересечения ( 1. .

 

На диаграммы клапанов типа 4 наносятся линии фиксированных положений клапанов для зоны пропорциональности 2 К. Эти клапаны применяются в системах тех многоэтажных зданий, при эксплуатации которых неприкосновенность настройки не может быть обеспечена. На поле диаграммы выбранного типа клапана находят точку пересечения ординаты G2ТР и абсциссы PРТК и принимают то фиксированное положение клапана, линия которого проходит ближе всего к найденной точке пересечения.

 

Выбрать клапан можно и без диаграммы. Для этого нужно вычислить требуемую величину его пропускной способности KV, м3/ч, по формуле:

 

где G2ТР — расход воды, кг/ч, вычисляемый по формуле 1.1;
DPРТК — располагаемое давление, кПа, вычисляемое по формуле 1.3.

 

В каталогах производителей указаны величины пропускной способности для трех зон пропорциональности клапана типа 1, для каждого наладочного положения клапана типов 2, 3, и для любого фиксированного значения клапана типа Остается только выбрать по каталогу значение, ближайшее к величине, рассчитанной по формуле 6.

 

Рассчитав величину KV, проектировщик может выбрать подходящий клапан любого производителя или при необходимости заменить один тип РТК другим, пользуясь только каталожными характеристиками клапанов.
Пример 1.1.

 

Необходимо выбрать РТК для радиатора тепловой мощностью 1,56 кВт, установленного в помещении на 12- м этаже многоэтажного здания. ист. тепла расположен в подвале. На стояке установлен регулятор перепада давления, автоматически поддерживающий разность давлений DPСО = 35 кПа. Гидравлическим расчетом установлено также, что суммарное сопротивление всех участков контура циркуляции SDPУЧ, проходящего через рассматриваемый радиатор, составляет 12,9 кПа.

 

Расход воды через РТК вычисляется по формуле 1.1:
G2ТР = 3,6 . 103 . Q/(c . t),= 3,6 . 103 . 1,56/[4,187 . (90-7 ] = 67,1 кг/ч.

 

Величина максимального естественного давления рассчитывается по формуле 1.5: PE = 0,122 . (HПР - HИТ).
При высоте этажа 3 м отметка отопительного прибора HПР, расположенного на 12 этаже, составит 12 . 3 =
= 36 м, в то время как отметка расположенного в подвале источника тепла, HИТ составит 2 м.
PE = 0,122 . (36 - (- )= 4,64 кПа.

 

Располагаемое давление рассчитывается по формуле 1.3, в которой, согласно условию,DP'СО = 35 кПа.
DPРТК = DP'СО - SDPУЧ- 0,4 . PE =35 - 12,9 - 0,4 . 4,64 = 20,24 кПа.

 

Эта величина находится в диапазоне удовлетворительных значений, так как соблюдается рекомендуемое неравенство 3 < 20,24 < 25.

 

Проверим теперь, будет ли выбранный режим работы РТК отвечать требованиям относительно авторитета.

 

Известно, что авторитет клапана в системе трубопроводов определяется как отношение перепада давлений в клапане к общему перепаду давлений в системе трубопроводов или в той части системы, в которой автоматически поддерживается заданный перепад давлений. Для нашего примера:
= DPРТК / DP'СО = 20,24 / 35 = 0,578.

 

Как видим, значение авторитета укладывается в рамки рекомендуемых европейскими нормами значений 0,5 < < 0, Поэтому конструировать систему заново не нужно, и можно приступать непосредственно к выбору клапана. Вычислим по формуле 1.6 требуемую величину пропускной способности клапана:
KV = 0,01 . G2ТР . (DPРТК)-0,5 =0,01 . 67,1 . (20,2 -0,5 = 0,149 м3/ч.

 

Зная величину KV, можно выбрать термостатический клапан любой фирмы. Если выбор остановлен, например, на клапане RTD-N Danfoss, нужно лишь иметь информацию о значениях KV для всех настроек клапана. Посмотрим на эти значения из каталога для клапана DУ15 (см. табл. 1. .

 

Ближайшим к расчетной величине KV = 0,149 м3/ч значением шкалы настройки является значение «3». Это значение нужно указать в проекте рядом с типом и типоразмером отопительного прибора, на подводке к которому устанавливается РТК.

 

Этот же результат можно получить, пользуясь диаграммой клапана, которую воспроизводит Точка пересечения линий, характеризующих расчетные условия работы РТК, находится вблизи линии «3».
Подбор клапанов для однотрубных систем

 

Проходной (двухходовый) термостатический клапан однотрубной системы отопления устанавливается на подводке к радиатору. При этом радиаторный узел ( 1. выполняется с замыкающим участком (байпасом), через который проходит часть воды. При закрытии клапана расход воды через замыкающий участок увеличивается.

 

Проходные (двухходовые) РТК однотрубных систем выбирают по расходу воды, который определяется по формуле 1.2, но прежде, чем можно будет воспользоваться этой формулой, придется определить k затекания . Для этого нужно сделать предварительный выбор РТК.

 

Критерием предварительного выбора диаметра условного прохода клапана может служить, например, v воды в трубах. В многоэтажных домах клапаны DУ15 применить не удается из-за высокого гидравлического сопротивления, а трубы DУ25 стараются не применять, чтобы не создавать системы громоздкие и дорогие. Поэтому на этапе предварительного выбора для систем многоэтажных зданий рек. остановиться на клапане DУ20.

 

Обратившись к каталогам, определим пропускную способность клапана KV2K, м3/ч, условным проходом 20 мм при его работе в зоне пропорциональности 2К и рассчитаем k затекания a:

 

где SSII — суммарная характеристика сопротивления двух параллельных участков, один из которых включает в себя отопительный прибор и подводки к нему вместе с РТК, а второй состоит из замыкающего участка. Характеристику сопротивления участка с отопительным прибором обозначим SПР, а замыкающего участка SЗУ. В табл. 1.3 приведены данные для расчета величин SПР и SЗУ.

 

Суммарная характеристика сопротивления двух параллельных участков радиаторного узла SSII вычисляется по формуле:

 

Вычисления такого рода удобно выполнять на компьютере, используя программу Excel. Для ручных вычислений рек. номограмма ( 1. . Для получения величины суммарной характеристики сопротивления SS1,2 II двух параллельных участков S1 и S2 нужно отметить точками величину S1 на левой, а величину S2 на правой шкале. Соединив эти точки прямой линией, можно прочитать значение SS1,2 II в точке ее пересечения с центральной шкалой. Линия, проведенная на 1.4, иллюстрирует расчет к примеру 1.2.

 

После того, как будут определены характеристики сопротивления, можно вычислить по формуле 1.7 k затекания a.

 

Расход воды G1ТР, кг/ч, через РТК рассчитывается по формуле 1.2, а перепад давлений DPРТК, кПа, на клапане определяется по формуле:
где r — плотность воды, кг/м3.

 

При установке m однотипных РТК на одной однотрубной ветви ее гидравлическое сопротивление, DPB, кПа, определяется по формуле:
где DPTP — гидравлическое сопротивление, кПа, всех не входящих в радиаторные узлы трубопроводов однотрубной ветви, включая сопротивления прямых участков и местные сопротивления.

 

Величину DPB необходимо сопоставить с величиной располагаемого давления DPB.P, кПа, которая определяется по формуле:
где DPH — перепад давлений, кПа, развиваемый циркуляционным насосом или элеватором однотрубной системы;
SDPУЧ.1 — сумма потерь давления, кПа, на всех участках подающего и обратного трубопроводов циркуляционного контура, замыкающегося на рассматриваемой однотрубной ветви.

 

Если значения DPB и DPB.P близки друг к другу, можно считать, что предварительный выбор диаметра условного прохода РТК был сделан правильно, и дальнейшая точная увязка достигается установкой балансировочных вентилей.

 

При DPB > DPB.P необходимо переконструировать однотрубную ветвь, увеличив диаметры замыкающих участков или/и подводок с установленными на них РТК.

 

При DPB < DPB.P необходимо принять решение об уменьшении диаметров замыкающих участков или (и) подводок или о дросселировании потока путем установки балансировочных вентилей. При использовании трехходовых термостатических клапанов в однотрубной системе отопления, они устанавливаются в точке разделения потока воды, направляющейся по подводке к радиатору и по обходному участку ( 1. .

 

Трехходовые термостатические клапаны выбирают по расходу воды, G1ТР, кг/ч, который определяется по формуле 1.2 при величине = 1, несмотря на то, что фактический k затекания aФ реальных трехходовых РТК единице не равен, и при расчете поверхности отопительных приборов нужно учитывать его реальное значение, которое приводится в каталогах.

 

Перепад давления на трехходовом клапане DPРТК, кПа, определяется по формуле 1.9, предварительно задаваясь значением диаметра условного прохода.

 

При установке m однотипных трехходовых РТК на одной однотрубной ветви ее гидравлическое сопротивление, DPB, кПа, определяется по формуле:

 

где SПР — характеристика сопротивления, кПа/(т/ч)2, радиатора и подводок к нему, величину которой можно принимать равной свободному члену выражений, приведенных в табл. 1.3, значит 6,89, 1,59 и 0,56;
aФ — фактический k затекания при положении трехходового РТК, соответствующем зоне пропорциональности 2 К, принимаемый по каталогу;
DPТР — гидравлическое сопротивление, кПа, всех не входящих в радиаторные узлы трубопроводов однотрубной ветви.

 

Порядок сопоставления величин гидравлического сопротивления однотрубной ветви с располагаемым циркуляционным давлением не отличается от соответствующей операции для ветвей с проходными РТК. В тех случаях, когда величины гидравлического сопротивления и располагаемого давления значительно отличаются друг от друга, приходится применять РТК с другим, чем это было принято предварительно, диаметром условного прохода. При этом диаметр обходного участка при применении трехходовых клапанов принимается равным диаметру подводки.

 

Сопротивление стояка с трехходовыми клапанами, выше, чем сопротивление такого же стояка с клапанами проходными. Поэтому нужно выбирать циркуляционный насос, способный развивать соответствующее давление.
Пример 1.2.

 

Необходимо выбрать проходные РТК для радиаторов однотрубного стояка 16-этажного жилого дома при общей тепловой мощности всех радиаторов этого стояка 21,6 кВт. Давление, развиваемое циркуляционным насосом DPH = 50 кПа. Система работает с расчетными температурами воды 95-70 °С. Суммарное сопротивление всех участков контура циркуляции DPУЧ, замыкающегося рассматриваемым стояком, составляет 22,5 кПа, а сопротивление не входящих в радиаторные узлы трубопроводов стояка DPТР равно 18,2 кПа.

 

Сделаем попытку применить проходные РТК Danfoss условным проходом 20 мм, понимая, что сопротивление РТК DУ15 в однотрубной системе отопления 16-этажного дома будет чрезмерно высоким, а применение РТК DУ25 представляется нежелательным из ценовых и эстетических соображений.

 

Из каталога Danfoss выбираем клапан RTD-G и находим значение KV при работе в зоне пропорциональности 2К: KV2K = 1,9 м3/ч. Далее, пользуясь данными табл. 1.3, находим характеристики сопротивления участков радиаторного узла с замыкающим участком DУ15:

 

SПР = 100/(KV2K)2 + 1,59 = 100/1,92 + 1,59 = 29,3 кПа/(т/ч)2;
SЗУ.15 = 4,69 кПа/(т/ч)2.
Суммарная характеристика сопротивления двух параллельных участков радиаторного узла вычисляется по формуле 1.8:
SSII = (SПР-0,5 + SЗУ-0, -2 == (29,3-0,5 + 4,69-0, -2 == 2,39 кПа/(т/ч)2.

 

Такой же результат может быть получен при помощи номограммы ( 1. .

 

k затекания a вычисляется по формуле 1.7:
a = (SSII/SПР)0,5 = (2,39/29, 0,5 = 0,286.

 

Расчетный расход теплоносителя через РТК G1ТР, кг/ч, определяется по формуле 1.2:
G1ТР = 3,6 . 103 . QСТ . /(c . tСТ) =3,6 . 103 . 21,6 . 0,286/[4,187 . (95-7 ] = 212,5 кг/ч.

 

Перепад давлений PРТК, кПа, на клапане рассчитывается по формуле 1.9:
DPРТК = 100 . [(G1ТР/ )/KV2K]2 = 100 . [(212,5/97 /1,9]2 = 1,324 кПа.

 

Гидравлическое сопротивление однотрубной ветви, DPB, кПа, состоящей из 16-ти последовательно соединенных радиаторных узлов, определяется по формуле 1.10:
DPB = m . DPРТК + DPTP = 16 . 1,324 + 18,2 = 39,38 кПа.

 

Величину гидравлического сопротивления стояка нужно сопоставить с величиной располагаемого давления, которая вычисляется по формуле 1.11:
DPB.P = DPH - SDPУЧ.1 = 50 - 22,5 = 27,5 кПа.

 

Поскольку величина гидравлического сопротивления стояка больше величины располагаемого давления (39,38 > 27, , необходимо переконструировать стояк.

 

Определим принцип. возможность использования РТК DУ20 в радиаторных узлах с замыкающими участками DУ2 Выполним вычисления аналогичные тем, которые выполнялись в этом примере ранее:
SПР = 29,3 кПа/(т/ч)2;
SЗУ.20 = 1,23 кПа/(т/ч)2;
SSII = (29,3-0,5 + 1,23-0, -2 = 0,847 кПа/(т/ч)2;
=(0,847/29, 0,5 = 0,17;
G1ТР = 3,6 . 103 . 21,6 . 0,17/[4,187 . (95 - 7 ] = 126,3 кг/ч;
DPРТК = 100 . [(126,3/97 /1,9]2 = 0,468 кПа;
DPB = 16 . 0,468 + 18,2 = 25,7 кПа;
25,7 < 27,5.
замена диаметра замыкающего участка радиаторного узла позволила привести гидравлическое сопротивление стояка в соответствие с располагаемым давлением без увеличения диаметра РТК. Однако, эта замена привела к существенному (от 0,286 до 0,1 понижению коэффициента затекания, что должно быть должным образом учтено при расчете поверхности отопительных приборов.
Пример 1.3.

 

Необходимо рассчитать величину давления, DPН, которое должен развивать циркуляционный насос системы отопления, и выбрать трехходовые РТК для радиаторов однотрубного стояка 16-этажного жилого дома, основные параметры которого такие же, как и в примере 1.2, а именно:
Q = 21,6 кВт;
t1 - t2 = 95-70 °С;
SDPУЧ = 22,5 кПа;
DPТР = 18,2 кПа.

 

Из каталога Herz выбираем трехходовой клапан CALIS-TS-E-3D DУ20 и находим значение KV при работе в зоне пропорциональности 2 К: KV2K = 3,33 м3/ч. В отличие от ручных трех-ходовых клапанов, которые в открытом положении обеспечивают подачу на радиатор всего количества воды, циркулирующей через стояк, термостатические трехходовые клапанымогут пропустить на радиатор только часть расхода. В частности, выбранный нами клапан в положении 2К подаст на радиатор (согласно каталогу) только треть расхода (aФ = 0,3 . Расчетный расход теплоносителя через РТК G1ТР, кг/ч, определяется по формуле 1.2 при величине = 1: G1ТР = 3,6 . 103 . 21,6 . 1,0/ [4,187 . (95 - 7 ] = 742,9 кг/ч.

 

Перепад давлений DPРТК, кПа, на клапане рассчитывается по формуле 1.9:
DPРТК = 100 . [(742,9/97 /3,3]2 = 5,364 кПа.

 

Гидравлическое сопротивление однотрубной ветви, DPB, кПа, состоящей из 16-ти последовательно соединенных радиаторных узлов, определяется по формуле 1.12:
DPB = 16 . [5,364 + 1,59 . (0,33 . 0,001 . 742, 2]+18,2 == 105,6 кПа.

 

Как видим, сопротивление стояка велико, и уменьшить его практически невозможно, потому что 3-ходовые клапаны CALIS-TS-E-3D выпускаются только диаметром условного прохода 20 мм. Для того, чтобы система с такими стояками работала нормально, нужно выбрать циркуляционный насос, способный развивать давление, величину которого нужно рассчитать по преобразованной формуле 1.11:
DPH = DPВ + SDPУЧ.1 = 105,6 + 22,5 = 128,1 кПа.

 

Такие расчеты должны выполняться для каждого стояка системы, и давление насоса выбирается с учетом наибольшего значения величины DPH, рассчитанной таким образом. Гидравлическая увязка стояков однотрубных систем при необходимости должна производиться ручными балансировочными кранами.

 

Приложение Определение теплозащитных свойств жилого дома, достаточных для применения теплового насоса, использующего теплоту стоков

 

Количество тепловой энергии QО, Дж, необходимое для отопления от теплового насоса характерной комнаты жилого дома в течение суток самой холодной пятидневки можно вычислить по формуле:
QО = 3600 . ZTH . [(FCT/RCT) + (FО/RО)] . kB . tB, (2.
где RCT и RО — термические сопротивления, м2 . °С/Вт, стен и окон комнаты;
tB — разность температур, °С, воздуха внутри и снаружи здания;
kB — коэффициент, учитывающий затраты тепла на вентиляцию;
3600 — количество секунд в часе;
ZTH — число часов работы отопления от теплового насоса в течение суток.

 

Количество энергии QО следует сопоставить с отнесенной на одну комнату энергией QCT, Дж, содержащейся в канализационных стоках, удаляемых за сутки из осредненной отдельной квартиры.
QCT = n . N . cB . tГB . [( + / ] . , (2.
где n — количество жителей, приходящихся на одну комнату;
N — норма потребления горячей (+55 °С) воды, л/(чел. . сут.);
cB — теплоемкость воды, равная 4190 Дж/(кг . °С);
tГB — разность конечной и начальной температур при подогреве воды;
— k преобразования теплонасосной установки;
— k потерь.

 

Для того, чтобы теплоты стоков хватило для отопления, должно соблюдаться равенство:
QО = QCT. (2.
Пользуясь этим равенством, можно определить минимальное термическое сопротивление стены жилого дома, которое при прочих заданных условиях обеспечит принцип. возможность применения теплового насоса, использующего теплоту стоков от этого дома. Для этого нужно решить уравнение 2.3 относительно переменной величины RCT: (2.
Пример 2.1.

 

Для характерной комнаты жилого дома приняты параметры, указанные в табл. Определить минимальное термическое сопротивление стены жилого дома, которое при указанных параметрах обеспечит принцип. возможность применения теплового насоса, использующего теплоту стоков от этого дома.

 

Подставив принятые значения исходных данных в формулу 2.4, получим RCT = 3,9 м2 . К/Вт. Такое термическое сопротивление стены может быть получено при толщине эффективного утеплителя около 15 см. Несмотря на то, что каждая величина из числа исходных данных для нашего расчета находится в пределах реально достижимого значения, можно предположить, что все эти величины вместе на каком-либо конкретном здании не удастся вместить в жесткие рамки оптимальных значений. Представим, например, что исключительность фасадного решения здания потребовала от архитектора увеличить площадь остекления, и величина FО возросла до 6 м2, а площадь стены соответственно уменьшилась. Расчет по формуле 2.4 приводит в этом случае к абсурдному (отрицательному) результату, означающему лишь то, что утеплять стены при чрезмерно развитом остеклении нерационально, что, впрочем, и без расчета понятно. Что можно предпринять в этом случае? Несложная математическая модель, основанная на применении формул 2.1…2.3, позволяет поставить и решить, например, следующую задачу.
Пример 2.2.

 

До каких морозов будет эффективно работать тепловой насос на канализационных стоках в доме с развитым остеклением (FО = 6 м2 в характерной комнате) и утепленными по действующим нормам стенами (RCT = 2, , если остальные исходные данные такие же, как в табл. 2.1?

 

Решение уравнения 2.3 относительно величины tB приводит к результату tB = 26,2 °С, что соответствует морозу -6,2 °С при нормативной (+20 °С) внутренней температуре. Только в течение относительно короткого промежутка времени, когда столбик термометра будет опускаться ниже -6 °С, теплоты канализационных стоков будет недостаточно для отопления. В этом случае придется дополнительно использовать теплоту грунта, находящегося непосредственно под зданием, и теплоту вытяжной вентиляции, в то время как основным источником тепловой энергии останется условно чистая часть канализационных сточных вод.

 

Современные тенденции развития способов регулирования нагрузки систем теплоснабжения
П.В. Ротов, доцент, к. т. н., Ульяновский государственный технический университет

 

В настоящее время в отечественных системах теплоснабжения практически повсеместно нарушаются принципы качественного регулирования. Анализ демонстрирует, что реальным выходом из сложившей ситуации является перевод систем теплоснабжения на централизованное количественное и качественно- количественное регулирование. Техникоэкономическое сравнение показало, что эти способы обладают рядом преимуществ перед качественным регулированием. Внедрение новых способов регулирования позволит существенно повысить надежность и качество работы систем теплоснабжения.

 

В настоящее время в отечественном теплоснабжении сложилась ситуация, когда практически повсеместно нарушаются основные принципы центрального качественного регулирования. Происходит существенное снижение качества и экономичности работы централизованных систем теплоснабжения. На этом фоне повышается соблазнительность децентрализованных систем теплоснабжения, которые обладают меньшей термодинамической эффективностью по сравнению с централизованными. Так, крупные предприятия строят на своей территории промышленные котельные и миниТЭЦ, автономные теплоисточники широко используются при строительстве жилых и общественных зданий.

 

Анализ работы крупных систем теплоснабжения множественных городов позволяет утверждать, что в будущем возврат к прежним высокотемпературным графикам работы теплосети практически невозможен. С другой стороны, реализация низкотемпературного теплоснабжения при качественном регулировании весьма сложна, т.к. подразумевает увеличение расхода сетевой воды в теплосетях, что требует дополнительных капитальных и энергетических затрат в системах теплоснабжения. В первую очередь увеличится стоимость передачи тепловой энергии. Рост тарифов на транспорт тепловой энергии приведет,, к увеличению стоимости коммунальных услуг для потребителей.

 

Для повышения качества, надежности и экономичности работы теплоисточников, тепловых сетей и абонентских систем необходима корректировка принципов отечественного теплоснабжения, в частности, ее положений, касающихся регулирования тепловой нагрузки, сформулированных в 50-е годы.

 

При разработке новой концепции отечественного теплоснабжения необходимо в полной мере использовать положительный опыт зарубежных стран по выходу из энергетического кризиса 70-x годов. Существенные результаты по энергосбережению в системах теплоснабжения зарубежных стран были достигнуты, прежде всего, за счет централизации теплоснабжения, применения комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, технической модернизации всех составляющих системы теплоснабжения, 100%-ной автоматизации абонентских установок [1].

 

Одним из путей преодоления сложившейся ситуации в отечественной теплоэнергетике является низкотемпературное теплоснабжение при количественном и качественно-количественном регулировании тепловой нагрузки на тепловых источниках.

 

Анализ показал, что в прошлые годы внедрению качественного способа регулирования способствовали низкие цены на топливноэнергетические ресурсы, и отсутствие в связи с этим острой необходимости энергосбережения в энергетической отрасли. Кроме того, количественное и качественно-количественное регулирование тепловой нагрузки не получило широкого распространения в отечественном теплоснабжении изза несовершенства или отсутствия приборов автоматического регулирования. В настоящее время в связи с радикально изменившимися экономическими условиями и появившимися новыми техническими возможностями внедрение в системах теплоснабжения этих способов регулирования позволяет добиться существенного энергосберегающего эффекта, повысить качество теплоснабжения.

 

Применяемое на отечественных теплоисточниках качественное регулирование тепловой нагрузки предусматривает последовательное включение основных сетевых подогревателей и пиковых водогрейных котлов.

 

При последовательном включении теплофикационного оборудования значительно снижается надежность и экономичность работы пиковых котлов, что приводит к понижению эфф. всей системы теплоснабжения в целом [2]. надежность и экономичность работы систем теплоснабжения при качественном регулировании тепловой нагрузки непосредственно связаны с эффективностью работы пиковых источников тепловой мощности — пиковых водогрейных котлов.

 

Одним из направлений повышения эфф. работы пиковых водогрейных котлов является включение водогрейных котлов в замкнутый контур двухконтурных схем. В таких схемах режим работы водогрейного котла определяет режим работы системы теплоснабжения. Разработанные на кафедре ТГВ УлГТУ технические решения [3, 4] направлены на повышение надежности работы замкнутого контура, что обеспечивается подпиткой замкнутого контура добавочной питательной водой или водой, которую отбирают после деаэратора питательной воды. Разработана методика расчета температурного графика замкнутого контура водогрейных котлов. Параметры этого графика необходимо учитывать при обосновании целесообразности применения двухконтурных схем. В работах [1, 5] показано, что в будущем в отечественных системах теплоснабжения все большее распространение получат способы количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки. Достоинствами количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки являются: увеличение выработки электроэнергии на тепловом потреблении за счет понижения температуры обратной сетевой воды; принцип. возможность применения недорогих методов обработки подпиточной воды; значительная экономия электроэнергии на транспорт теплоносителя за счет ограничения времени работы теплосети с максимальным расходом сетевой воды; снижение количества коррозионных повреждений трубопроводов за счет поддержания температуры сетевой воды в подающей магистрали теплосети постоянной; меньшая инерционность регулирования тепловой нагрузки; наилучшие показатели по режиму систем отопления (см. таблицу).

 

На кафедре ТГВ УлГТУ разработаны технологии количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки [6, 7]. Сущность и новизна предложенных технологий заключается в параллельном включении пиковых водогрейных котлов и сетевых подогревателей, позволяющем снизить затраты на водоподготовку, увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении ( .

 

При количественном регулировании температуру сетевой воды в подающей магистрали 1 поддерживают постоянной. Устанавливают ее исходя из средней температуры насыщения пара верхних отопительных отборов теплофикационных турбин tво с учетом средней величины недогрева воды в верхних сетевых подогревателях:

 

Расход сетевой воды в базовой части графика регулирования тепловой нагрузки Q = f(tн) регулируют изменением количества включенных сетевых подогревателей, а в пиковой части графика, при включенных сетевых подогревателях всех турбин, расход сетевой воды регулируют изменением количества водогрейных котлов, включенных параллельно сетевым подогревателям [6].

 

При качественно-количественном регулировании в базовой части графика Q = f(tн) осуществляют центральное качественное регулирование тепловой нагрузки путем изменения температуры сетевой воды, циркулирующей только через сетевые подогреватели, а после полной загрузки сетевых подогревателей, в пиковой части графика Q = f(tн), осуществляют качественно количественное регулирование тепловой нагрузки, для чего увеличивают расход сетевой воды за счет подачи ее в водогрейные котлы, включенные параллельно сетевым подогревателям [7].

 

Регулирование температуры общего потока сетевой воды, подаваемой потребителям, в обоих случаях производят по пониженному температурному графику теплосети 110/70 °С (вместо традиционно применяемого в известных способах графика 150/70 °С) в первую очередь за счет изменения тепловой нагрузки сетевых подогревателей и во вторую очередь — за счет изменения нагрузки водогрейных котлов. Выбор температурного графика обусловлен тем, что при давлении пара в верхних отопительных отборах 0,15-0,2 МПа с температурой насыщения 115- 120 °С и величине недогрева воды в верхних сетевых подогревателях 5 °С, температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети будет равна 1 = 110- 115 °С. Утечки воды из теплосети компенсируются подпиточной водой, которая благодаря пониженному температурному графику работы теплосети подвергается противонакипной обработке по упрощенной технологии.

 

Разработаны методики расчета количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки [1, 5, 9]. В основу методик расчета положено уравнение гидравлики, связывающее потери напора в теплосети с расходами воды на отопление и горячее водоснабжение. Существенной особенностью предложенных методик является учет влияния нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления.

 

Построенные зависимости можно использовать в качестве графиков регулирования при осуществлении количественного ( и качественно-количественного регулирования нагрузки в открытых системах теплоснабжения.

 

При количественном и качественно-количественном регулировании организацию переменного расхода воды в теплосети необходимо сопровождать автоматизацией и гидравлической защитой местных отопительных систем. Разработанные в НИЛ ТЭСУ способы автоматизации и протекции с установкой регулятора расхода на обратнойлинии и регулятора давления на подающей линии отопительной системы наиболее точно отвечают принципам количественного и качественно-количественного регулирования, позволяют создать у всех абонентов пропорциональную разрегулировку, устранить влияние отбора воды на горячее водоснабжение на работу системы отопления, осуществить гидравлическую защиту местной системы отопления ( [10].

 

Технико-экономическое исследование основных технических параметров систем теплоснабжения позволило доказать целесообразность перевода систем теплоснабжения на новые технологии регулирования тепловой нагрузки.

 

Значительная экономия топливно-энергетических ресурсов при количественном и качественно-количественном регулировании достигается за счет увеличения электрической мощности развиваемой, турбинами ТЭЦ на тепловом потреблении, и за счет снижения расхода электроэнергии на транспорт теплоносителя.

 

Пониженный температурный график теплосети позволяет подготовку подпиточной воды производить по упрощенной технологии, например, путем дозирования в сетевую воду ингибитора отложения минеральных солей (ИОМС).

 

При этом максимальное снижение капитальных затрат в водоподготовительное оборудование для подпитки теплосети возможно в 5 раз, а эксплуатационных издержек — в 15 раз. Высокоэкономичным мероприятием является применение преобразователей частоты в системах теплоснабжения, установка которых к значительной экономичности электроэнергии (20- 60%), потребляемой насосным оборудованием. Срок окупаемости такого оборудования составляет 1,1- 6,1 года.

 

Технико-экономические расчеты показывают, что приведенные затраты в системы теплоснабжения при реализации количественного регулирования тепловой нагрузки на 40-50% меньше затрат при качественном регулировании тепловой нагрузки.
Выводы

 

В настоящее время возврат к широко применявшемуся в прошлые годы температурному графику 150/70 °С практически невозможен. Реализация централизованного низкотемпературного теплоснабжения при качественном регулировании тепловой нагрузки потребует значительных капитальных и энергетических затрат в системах теплоснабжения;
Предложены усовершенствованные технологии реализации качественного регулирования тепловой нагрузки, позволяющие существенно повысить эффективность работы систем теплоснабжения за счет повышения надежности и экономичности работы пиковых источников тепловой мощности на ТЭЦ. Разработана методика расчета температурного графика замкнутого контура водогрейных котлов в двухконтурных схемах теплоисточников открытых систем теплоснабжения.
На основе анализа современного состояния регулирования тепловой нагрузки, результатов обследования систем теплоснабжения, зарубежного опыта энергосбережения в системах теплоснабжения сделан вывод о целесообразности преимущественного применения в отечественных системах теплоснабжения количественного и качественно количественного регулирования тепловой нагрузки.
Для реализации количественного и качественно количественного регулирования предложены новые схемы тепловых электрических станций, базовой особенностью которых является параллельное включение пиковых водогрейных котлов и сетевых подогревателей теплофикационных турбин.
Разработаны методики расчета количественного и качественно-количественного регулирования открытых систем теплоснабжения, существенной особенностью которых является учет влияния нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления при переменном расходе воды в теплосети.
Разработан ряд технических решений по стабилизации гидравлического режима местных абонентских систем при переменном расходе воды в теплосети. Предложенные схемы автоматизации абонентских систем позволяют одновременно организовать местное количественное регулирование тепловой нагрузки и гидравлическую защиту систем отопления. Полная автоматизация абонентских установок способствует перенесению базовой доли регулирования на местные системы. Роль центрального регулирование на ТЭЦ в перспективе будет заключаться в корректировке режимных параметров в зависимости от параметров на абонентских вводах.
В результате технико-экономического исследования технологий количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения установлено, что их реализация обеспечивает снижение приведенных затрат на 40-50% по сравнению с качественным регулированием.

 

Наибольшая экономия при реализации количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки достигается за счет снижения затрат в водо-подготовительное оборудование ТЭЦ, снижения затрат на транспорт теплоносителя и увеличения электрической мощности, развиваемой турбоустановками на тепловом потреблении

 

Повышение эфф. работы систем отопления при изменении тепловой нагрузки
Зайцев О.Н д.т.н., проф., ., «Одесский национальный политехнический университет»

 

Развитие энергетического комплекса Украины в условиях импорта топливно-энергетических ресурсов требует разработки и применения высокоэффективных энергосберегающих технологий.

 

Однако, применяющееся в настоящее время теплогенерирующее оборудование установлено из расчета максимальных тепловых нагрузок, что в условиях изменения наружной температуры предполагает его работу в режимах, отличных от номинальных, приводящих соответственно, к перерасходу топлива и, соответственно, снижению КПД оборудования. В то же время, нормативные документы требуют установки терморегулирующей арматуры на каждом нагревательном приборе, что увеличивает их площадь на 10-15% для обеспечения необходимого диапазона температурного регулирования, которое изменяет гидравлику теплоснабжающих систем и снижает, полезную производительность тепло генераторов.
При установке теплогенерирующих установок большой мощности эти колебания режимов работы сглаживаются за счет превалирующей доли потребления тепла на технологические нужды, что выдвигает на первый план проблему расширения режимов работы теплоэнергетического оборудования малой мощности, применяемого, в основном, для систем децентрализованного теплоснабжения. Также необходимо учесть, что тепло, которое полезно использует потребитель, не соответствует количеству выработанного тепла. значит k используемого тепла определяется по зависимости ( :

 

где к, т.с, с.о, н.п — соответственно, коэффициенты полезного действия котельной, тепловых сетей, системы отопления и нагревательных приборов.

 

При децентрализации теплоснабжения (применения котлов малой мощности) следует учесть то обстоятельство, что определение КПД зарубежных котлов выполнено в соответствии с нормами стран-производителей (при температурном перепаде 75-60 °С). Учет же снижения тепловой нагрузки и уменьшение КПД котла в связи с уменьшением эфф. использования тепловоспринимающей поверхности не указаны. главенствующую роль в определении эфф. работы котла имеет организация сжигания газов и, соответственно аэродинамика топки [1].

 

разработка и исследование способа сжигания газового топлива в котлах малой мощности являются актуальными.

 

Для повышения эфф. работы котлов малой мощности в период снижения отопительной нагрузки, предложено управлять положением максимума температур в топочном пространстве путем использования аэродинамики взаимодействующих встречных закрученных потоков, смещенных в горизонтальной плоскости относительно друг друга пропорционально расстоянию м. горелками. [2].

 

Для получения поля результирующей скорости при предложенном взаимодействии был выполнен ряд экспериментальных исследований.

 

Экспериментальная установка состоит из двух сопел, диаметром 100 мм, с тангенциальным подводом потока, гибких воздуховодов, вентилятора высокого давления, задвижек для регулирования расхода воздуха.

 

Для выполнения измерений скорости установка снабжена термоэлектроанемометром, с шаровым зондом и координатной сеткой для определения направления скорости. Измерение расхода газа осуществлялось с помощью тарированной диафрагмы методом переменного перепада давления. Экспериментальные данные взаимодействия встречных, смещенных в горизонтальной плоскости закрученных потоков, при расстоянии м. подающими патрубками 4 калибра, по радиальной, тангенциальной и аксиальной составляющим скорости, после оценки их достоверности, представлены в виде графических зависимостей на 1, 2.

 

Анализ полученных распределений составляющих скорости, образующегося при взаимодействии встречных, смещенных в горизонтальной плоскости закрученных струй показал, что смещение осей струйувеличивает область взаимодействия радиальной составляющей скорости, а расположение максимумов и минимумов в различных сечениях выявило наличие перемежающихся областей взаимодействия и вытеснения струй друг другом, при этом наблюдается зеркальное отображение результирующего поля радиальной составляющей скорости при увеличении смещения осей (полю скоростей при смещении 0,25 м соответствует поле со смещением в 0,2 м, а смещению 0,3 м — 0,15 м). значит при малых величинах смещения взаимодействие происходит м. внешней границей одной струи и внутренней границей области обратных токов другого потока, а при увеличении расстояния во взаимодействие вступают внешние слои обеих закрученных струй. Распределение тангенциальной составляющей скорости показало, что сложение скоростей струй опять начинается со смещения в 1 диаметр, при этом полученное распределение качественно совпадает с распределением при взаимодействии встречных, одноименно закрученных потоков, что возможно при взаимодействии внутренних к зоне обратных токов слоев одной струи с внешними слоями другой. Распределение аксиальной составляющей скорости в области взаимодействия струй показало наличие изменения направления аксиальной скорости, причем максимум (минимум) кривой приходится на равноудаленную от патрубков зону, а само поле аксиальной составляющей скорости имеет четкое разграничение м. внутренними слоями (внешние слои струй) и внешними слоями результирующего течения.

 

Сравнение исследуемого вида взаимодействия с другими типами (под углом, встречные, параллельные закрученные потоки) позволило сделать вывод, что в данном виде взаимодействия область, где происходит сложение скоростей закрученных струй, значительно превышает аналогичные области при любых других видах взаимодействия.

 

Данный способ, заключающийся во взаимодействии двух встречных закрученных потоков, смещение которых относительно друг друга формирует требуемое результирующее поле скоростей в зависимости от конфигурации пространства топочной камеры. Сравнение экспериментальных данных результирующих скоростей при взаимодействии встречных смещенных закрученных потоков, показало, что предложенный способ позволяет до 20% увеличить диапазон варьирования тепловой нагрузки оборудования.

 

С повышением наружной температуры повышение КПД котла по сравнению с базовым вариантов увеличивается и достигает, в пересчете на среднюю отопительную температуру для г. Одессы, 17%, что составляет экономию в 4,1 м3 газа на каждый кВт используемой мощности в течение отопительного периода ( .

 

Предложенный способ реализован на теплогенерирующей установке мощностью 22 кВт. В качестве базы была использована горелка Бунзена, на которую коаксиально устанавливался патрубок с тангенциальным подводом воздуха, расход последнего варьировался шибером, установленным на выходе из вентилятора чтобы не превышать k избытка воздуха более 1,1 ( .

 

В результате проведения таких опытов выявлено, что длина результирующего пламени гораздо меньше в закрученных потоках, чем при сжигании газа в прямоточных струях при одинаковых остальных условиях, а ширина значительно больше, при этом отсутствуют зоны неполного сгорания, наблюдаемые в прямоточных струях, хотя при сжигании в закрученной струе необходим предварительный подогрев горелки во избежание срыва пламени в начальный период работы. Формирование пламени при сжигании встречных, смещенных в горизонтальной плоскости закрученных потоков газа показало, что разрыва пламени не наблюдается даже при смещении горелок на 3 диаметра, а вращение его в горизонтальной и вертикальной плоскостях подтверждает выводы, сделанные в аэродинамических исследованиях изотермических потоков.

 

Тепловая завеса DEFENDER
Тепловая завеса — это на данный момент непременный элемент оснащения торгово-промышленных объектов. Понимание этого растёт на рынке, а тем самым также спрос на такого типа устройства. Компанией EUROHEAT создано изделие, которое определяет новые направления развития на рынке нагревательно-вентиляционных устройств.

 

Убедительным аргументом для покупки и установки тепловой завесы на объекте является, прежде всего, открытые двери для клиентов и тем самым повышение стандарта здания. Главные козыри применения этого типа оборудования — это обеспечение защитного барьера на пути холодного воздуха, насекомых и пыли на входе в помещение, низкие затраты на покупку и эксплуатацию системы, но прежде всего — уменьшение потерь тепла в здании. Существенным фактором при выборе тепловой завесы является также эстетика устройств, которые должны вписываться в проекты современных зданий. конкурентоспособность тепловой завесы на рынке определяется не только её производительностью и эффективностью, но и внешним видом.

 

Современный дизайн тепловой завесы DEFENDER вытекает также из её широкого применения. Среди тех мест, где может быть установлено устройство, следует назвать торговые центры, административные здания, супермаркеты, кинотеатры, магазины, склады, производственные объекты и складские комплексы. Следует подчеркнуть тот факт, что применение тепловой завесы — это не только защитный барьер, но и дополнительный ист. тепла в помещении.

 

Мы хотели бы уверить Вас, что выбор тепловой завесы DEFENDER — это самый лучший выбор, какой Вы можете сделать. В пользу устройства производства EUROHEAT говорит ряд существенных аргументов, подтверждающих высокое качество изделия, отличные технические параметры и современныйдизайн.

 

DEFENDER имеет надёжную конструкцию, возможности для быстрой установки и самый современный дизайн.
При проектировании корпуса оборудования и выбора технологии производства мы решили использовать уже проверенные решения, использованные для производства воздушно-отопительного агрегата VOLCANO. Корпус тепловой завесы выполнен из пластмассы, полипропилена, с 20%-ной добавкой талька. Благодаря именно этим компонентам в качестве теплоносителя можно применять воду с температурой до 130 °С.

 

Мы исходим из того, чтобы создавать универсальные изделия, поэтому DEFENDER представляет собой модуль длиной 1 м, который можно устанавливать как вертикально, так и горизонтально, и получать разные варианты нагнетания воздуха: с левой стороны на правую и наоборот. Дополнительно завеса имеет регулятор потока воздуха с пятью позициями регулирования. Изменение направления установки регулятора является весьма простым и не влияет на радиус действия потока воздуха, который составляет 3,5 м.

 

Мы хотели, чтобы наше устройство было как можно более приятным для пользователя, поэтому DEFENDER отличается простой, быстрой и эстетичной системой установки, которая может крепиться к стене или к потолку. К завесе присоединены два монтажных захвата. Подключение электропроводов и водопроводной сети спроектировано чтобы это не влияло на общую эстетику устройства.

 

DEFENDER имеет два источника питания.
Исходя из удобства для пользователей, и различий в типах оборудования в торгово-промышленных объектах, мы спроектировали тепловую завесу в двух вариантах питания: водном и электрическом.

 

В водонагревателе мы применили специально спроектированный двурядный теплообменник увеличенной производительности, которая является следствием формы подузла с цилиндрическим профилем. Водонагреватель приспособлен для работы в трёх положениях: в горизонтальном, и в вертикальном — патрубками вверх или вниз. Соответствующий вывод гидравлических подключений позволяет устанавливать завесу непосредственно на стене, как можно ближе к дверной коробке.Мощность тепловой завесы с водонагревателем составляет от 8 до 20 кВт.

 

Электронагреватель состоит из трёх спиральных нагревательных элементов, мощность каждого из которых составляет 5 кВт, соединенных в треугольник и питаемых напряжением 400 В. Нагревательные элементы выполнены из сплава металлов, который позволил достигнуть низкой удельной тепловой нагрузки на уровне 5 Вт/см Благодаря таким техническим решениям электронагреватель может достигать мощности от 5 до 15 кВт.

 

DEFENDER — это самый современный электродвигатель и инновационный вентилятор.

 

Применённый в устройстве поперечный вентилятор с новейшей конструкцией профиля лопастей и геометрии рабочего колеса, выполненного из пластмассы, позволяет достигнуть высокой производительности при относительном низком уровне шума. Управление трехскоростного электродвигателя, и термическая защита обмоток соединены с электронной системой управления, что повысило безопасность устройства. Благодаря оптимально подобранной механической мощности двигателя, завеса DEFENDER является энергоэкономной и прочной.

 

DEFENDER — управляющая элек- тронная система.
Работа тепловой завесы DEFENDER реализуется через электронную систему управления, которая объединяет в себе функции управления и защиты. Завеса спроектирована чтобы она могла действовать без каких-либо дополнительных автоматических устройств. Изменение режимов работы оборудования происходит с помощью пилотного устройства, поставляемого в комплекте. Электроника тепловой завесы DEFENDER приспособлена к расширению системы автоматики дополнительными устройствами управления, такими, как: термостат помещения, дверной выключатель, настенная панель управления. При использовании указанных контроллеров, у пользователя нет необходимости вмешиваться в функционирование завесы.

 

DEFENDER — это самая современная тепловая завеса на рынке. Она позволяет поддерживать защитный барьер от холодного воздуха при входе в объект, а в летний период предохраняет от пыли, ветра или же насекомых.

 

DEFENDER позволяет оставлять открытыми двери в помещение независимо от атмосферных условий. DEFENDER — это защита, температура в помещении не падает, несмотря на открытые двери. Выбирая тепловую завесу DEFENDER, Вы будете на шаг впереди других.

 

Дополнительные пути рационального использования энергетических ресурсов

 

Виктор Пырков, к.т.н., доцент, советник по научно-техническим вопросам «Данфосс ТОВ»

 

Вскоре начнется очередной отопительный период. Специалисты и потребители активно к нему готовятся. В то же время задаются вопросом: Какие шаги предприняты по улучшению теплоснабжения зданий? все - таки так же в памяти горькие уроки прошлой зимы и никому не хочется их повторения. Они были тяжелым испытанием для потребителя и государства. Тем не менее, до сих пор и те и другие не нашли действенного консолидированного решения по выходу из сложных ситуаций.
В сложившейся ситуации одни потребители начали искать самостоятельный выход. Другим его навязывало телевидение. Особенно обострились претензии к теплосетям и по привычке «до основания, а затем» пошла пропаганда, направленная на отказ от их услуг и применение децентрализованного теплоснабжения зданий. Безусловно, претензии к теплосетям есть и они значимы. Самое интересное то, что так же в семидесятых годах прошлого столетия эти претензии были предопределены ведущими институтами как по сути, так и периоду их проявления — примерно к 2000 г. же и были наработаны выходы из этой неблагоприятной ситуации. Схематически они представлены на Реализация мероприятий, разработанных предыдущим поколением отечественных и зарубежных специалистов, возможна после адаптации их к современному состоянию. Основным отличием настоящего времени является неуклонный рост стоимости природного газа и, как следствие, увеличение стоимости коммунальных услуг. Их уменьшение — та первоочередная задача, которую необходимо решить. Усугубляет ситуацию то, что подавляющее большинство зданий построено до середины девяностых годов и не отвечают современным требованиям к теплозащите ограждающих конструкций. Они нуждаются в комплексном подходе к энергосбережению — утеплению ограждающих конструкций и автоматизации инженерных систем. Такие мероприятия, называемые термомодернизацией, позволяют при росте стоимости тепловой энергии уменьшить стоимость коммунальных услуг (подробный материал о термомодернизации представлен в «Данфосс INFO» №1/200 .
Следует отметить, что важным и наименее затратным моментом является соблюдение нормативов, адекватных на данный моментшнему уровню развития энергосберегающей техники и технологий, которые являются, прежде всего, организационными мероприятиями и не требуют значительных финансовых затрат. Но, приводят к достижению поставленной задачи — снижению газопотребления.

 

Положительное решение этой задачи с учетом длительной перспективы может быть достигнуто только при достаточном наличии тех или иных энергоресурсов. Вот здесь и следует обратить внимание, прежде всего, на электроэнергию, особенно в ночное время, которой на данный момент и в будущем будет в избытке. Основными источниками ее генерирования, примерно в равных долях, являются и будут как атомные, так и тепловые электростанции.

 

Поэтому выход напрашивается сам собой — применение как тепловой, так и электрической энергии для отопления и горячего водоснабжения зданий. Отсюда и понимание того, что не может быть предоставлена электроэнергия без довеска, которым является неотъемлемая часть ее генерирования — тепловая энергия из теплосети.

 

Отсюда и понимание необходимости сохранения теплосети.

 

Да, на данный момент многие теплосети находятся в плачевном состоянии и не могут выдать расчетных параметров теплоносителя. Плохо это или хорошо? Конечно, плохо. Но даже в этой ситуации можно найти положительные стороны. Так, уменьшились теплопотери в теплосети, температурный режим теплосети приблизился к европейским показателям, уменьшились линейные удлинения трубопроводов, следовательно, уменьшилась их аварийность. Осталось убрать гидроэлеваторы и можно так же увеличить надежность трубопроводов за счет снижения давление в теплосети. В том, что у потребителя на данный момент понизилась температура воздуха в помещении, также есть положительные моменты. Появилась необходимость и принцип. возможность реализовать комбинированное отопление — мечту специалистов и потребителей — базового водяного отопления и комфортного электродогрева. Тем более, что дополнение к финансовой поддержке реализации комбинированного отопления в своей квартире может самостоятельно осуществить потребитель за счет неудовлетворительной работы теплосети. Так, согласно «Правилам надання послуг з централізованого опалення, постачання холодної та гарячої води і водовідведення», утвержденным постановлением Кабинета Министров Украины от 21 июля 2005 г. № 230, при недогреве помещений потребитель имеет право уменьшить оплату за централизованное отопление (подробнее читайте в «Данфосс INFO» №2/200 . Высвободившиеся средства от уменьшения платежей — ист. финансирования электродогрева.

 

Электродогрев помещений разрешен ДБН В.2.5-23-2003 «Проектування електрообладнання об'єктів цивільного призначення» без согласования с электроснабжающей организацией. Его повсеместно реализуют при помощи электрокабельных теплых полов, как наиболее эффективное и безопасное решение, в новых зданиях ( и электрорадиаторов, как самое примитивное решение, в старых зданиях. Экономия газопотребления при электродогреве напрямую зависит от состояния теплосети. Чем ниже параметры теплоносителя у потребителя, тем большая часть газа заменяется электроэнергией.

 

Полное замещение тепловой энергии на электрическую уже на данный момент приближается к экономически оправданному решению. Особенно при использовании электроэнергии в ночное время, избыток которой составляет 6 ГВт. Этот колоссальный энергетический потенциал в ближайшее время предстоит использовать при помощи систем, накапливающих энергию в ночное время, — аккумуляционных. Разновидность этих систем — электрокабельные ( — уже начали применять в Украине. Для активизации их применения был принят ДБН В.2.524-2003 «Електрична кабельна система опалення». Постановлением НКРЕ № 529 от 19.07.2006 «Про внесення змін до деяких постанов НКРЕ» приняты ставки тарифов на электроэнергию, дифференцированные по периодам времени. Ночной тариф снижен в четыре раза. Кроме того, постановлением Кабмина Украины от 11 января 2006 г. № 4 «Про внесення змін до правил користування електричною енергією для населення» населению разрешено применение электросчетчиков для учета потребления электроэнергии по разным видам тарифов.

 

При всех преимуществах аккумуляционного электрокабельного отопления, особенно напольного, его невозможно применить в существующих зданиях без внутренних строительных работ. Поэтому данный вид отопления осуществляют, в новом строительстве.

 

Для существующих зданий наиболее перспективным техническим решением является комбинированное энергоснабжение систем отопления и горячего водоснабжения. Им можно решить большинство нерешенных на данный моментшних задач — максимальное использование потенциала теплосети, максимальное использование ночного провала в электропотреблении, минимальное применение строительных работ, повышение надежности отопления и горячего водоснабжения, удовлетворение населения в коммунальных услугах. Реализуют комбинированное энергоснабжение здания путем электродогрева теплоносителя из теплосети в индивидуальном тепловом пункте ( . Варианты применения электродогрева могут быть различны: круглосуточный, пиковый, аккумуляционный.

 

Преимуществом применения электродогрева непосредственно в индивидуальном тепловом пункте, по сравнению с электродогревомна котельной, является:
использование существующих подвалов зданий для размещения оборудования в достаточном объеме;
использование теплопоступления от оборудования для догрева подвала и уменьшения теплопотерь через первый этаж здания;
принцип. возможность выравнивания электропотребления здания;
уменьшение теплопотерь в теплосети и снижение ее аварийности за счет применения теплоносителя с низкой температурой;
применение электрооборудования 220 либо 380 В и соответствующего персонала;
принцип. возможность сохранения существующей электросети.

 

на на данный моментшний день наработаны технические решения для того, чтобы безбоязненно встречать зиму. Осталось их реализовать на практике. Компания «Данфосс» работает по всем перечисленным направлениям. готова к их реализации как с государственными организациями, так и конкретными потребителями.

 

Работы с напольным оборудованием

 

В данной аналитической статье приведем детальное описание решений распространенных проблем обслуживания котлов, с которыми регулярно сталкиваются сервисники и монтажники. С помощью иллюстраций на конкретных котлах: Eurobongas, Hola, Idea ТМ Bongioаnni рассказано, насколько вредна частая подпитка котла, как заменить секции в напольном котле с чугунным теплообменником, как избавится от запаха угарного газа в помещении, в котором установлен напольный котел, а также, как проверить проток сантехнической воды в котле Habitat ТМ Hermann.

 

Олег Кошевой, инженер координационного отдела ЧП «Компания «Водная Техника»

 

Частая подпитка, недогревание, лопнувшая секция теплообменника В лексиконе сервисных инженеров «подпиткой» называется цикл восстановления давления теплоносителя в системе отопления. Чтобы понять, насколько негативно влияет частая подпитка на работу оборудования, необходимо заметить, что в воде содержатся соли жесткости. Жесткой называется вода, в которой содержатся растворенные соли кальция и магния. При нагревании воды соли образовывают накипь, а если в воде высокое указанных солей, то выпадает осадок. Эти циклы вредны для теплообменников, бойлеров, труб или водонагревательных колонок, поскольку из-за этого нарушается цикл теплообмена. Вывод: чем больше осуществлять подпитку, тем больше в котёл и систему отопления с водой попадут соли жесткости, которые при нагревании теплоносителя осядут на внутренних стенках теплообменника котла и труб системы отопления. В результате велика вероятность того, что осадок солей станет причиной выхода из строя секций теплообменника ( .

 

изучим типичную ситуацию на примере напольных котлов с чугунным теплообменником: Eurobongas, Hola, Idea ТМ Bongioni. Некоторые монтажные организации выполняют монтаж системы отопления так, что подпитка системы отопления осуществляется в обратную магистраль системы отопления (т.е. «в обратку») на расстоянии от котла меньше 1 метра. Такой способ монтажа со всей ответственностью можно назвать некорректным. В этом случае увеличивается вероятность выхода из строя секций теплообменника. Приведём несколько ситуаций. Представьте себе, что котёл в зимнее время года нагрел теплоноситель до 80-90 °С. В этот момент, по какой-то причине, падает давление в системе отопления. Котёл остаётся нагретым, а владелец котла или ответственное лицо, чтобы создать рабочее давление, подпитывает систему отопления. При этом температура входящей воды 5 °С. Поскольку подпитка выполнена «в обратку» и находится в непосредственной близости от котла, то в нагретый теплообменник попадает холодная вода. Происходит резкий перепад температуры, вследствие чего в чугуне,металле из которого изготовлены секции теплообменника, могут образоваться трещины. В итоге велика вероятность того, что теплообменник лопнет и произойдет утечка теплоносителя.

 

По неизвестным причинам происходит частое падение давления теплоносителя в системе отопления, соответственно часто осуществляется подпитка системы. В зависимости от уровня жесткости воды в теплообменник и систему отопления поступает всё новая порция солей кальция и магния, которые откладываются на стенках теплообменника и в трубах. В определённый момент во время работы оборудования из-за высокого термического сопротивления прослойки накипи может произойти температурный перекос (температурный удар). В результате, перегревается корпус теплообменника и он разрушается. Описанные ситуации убеждают нас в том, что «подпитку» системы отопления логичней осуществлять в подающую магистраль, и исключить вероятность частой подпитки.

 

Замена секций в напольном котле с чугунным теплообменником
Если выход теплообменника из строя всё же произошел, то неизбежна замена его секций. Опишем на примере котла Idea ТМ Bongioni пошагово, как заменить секции теплообменника.
Отключите электричество, демонтируйте обшивку, газовый блок с горелкой, пульт управления, отсоедините дымоход.
Локализуйте (обнаружьте) повреждённую секцию.
Опорожните котёл и отсоедините его от системы.
Поставьте котёл на подставку так, чтобы повреждённая секция оказалась на весу.
Снимите стягивающие штанги.
Демонтируйте повреждённую секцию с помощью рычага, либо аккуратно постукивая с помощью зубила и молотка.
Демонтируйте соединительные ниппеля.
Установите оставшуюся часть теплообменника так, чтобы было удобно соединить его с новой секцией.

 

Если теплообменник разобран полностью, то необходимо опереть тыловую секцию о специальную подставку ( .

 

В качестве подставки можно использовать, например, деревянную доску.
Смажьте новые ниппеля суриковой смазкой и установите на место демонтированных (на 2, пункт , щепетильно следя за правильностью их расположения и предварительно очистив гнездо посадки.
1 По периметру секции, в специальные углубления, необходимо нанести силикон. Если силикона нет, то можно использовать высокотемпературный автомобильный герметик, выдерживающий температуру 360 °С.
1 Установите за тыльной секцией, на ниппеля, первую среднюю секцию, равномерно и аккуратно простукивая деревянным молотком «Киянка».
1 Используя стяжной инструмент, стяните секции до полного их соединения ( .
1 Установите два других ниппеля и соберите котёл в аналогичной последовательности.
1 После сборки всех секций (всего теплообменника) произведите контрольную стяжку стяжным инструментом и установите стягивающие штанги ( .
1 Проведите завершающие гидроиспытания теплообменника.

 

Eurobongas: как избавится от запаха угарного газа в помещении
При соблюдении нормальных условий эксплуатации напольного оборудования проблем с котлом нет. И в цикле планового ТО межсекционное пространство может даже не осматриваться сервисным инженером. Но условия эксплуатации могут измениться. Особенно, если нарушаются правила приточно-вытяжной вентиляции. Если она не соответствует нормам или отсутствует вообще, то в помещении, где установлен котёл, нарушается обмен воздуха. При этом уменьшается кислорода, что приводит к некачественному сгоранию газа в котле, при котором выделяется повышенное ко- личество углерода.

 

Изменяется состав дымовых газов, и в результате этого, в межсекционном пространстве происходит отложение шлаков (смесь углерода и пыли). Этот цикл длительный. В некоторых случаях, как демонстрирует практика, он может проходить в течение года, а то и более. Первый признак образования шлака — появление в помещении запаха угарного газа. Определить такую проблему достаточно просто. Для этого необходимо снять верхние панели кожуха, под которыми (в передней и задней части котла) чётко будут просматриваться два ревизионных лючка, каждый из которых крепится четырьмя винтами. Открыв один из этих лючков, мы получим доступ к межсекционному пространству. Визуально можно определить, в каком состоянии находится межсекционное пространство, и нужно ли производить его чистку. Если межсекционное пространство забито шлаком, то необходимо приступить к циклу его очистки. Для этого необходимо демонтировать второй лючок, и горелку котла. Для чистки понадобится специальный ёршик (при отсутствии ёршика можно использовать тонкий металлический прут), пылесос, фонарик, плотный картон. После демонтажа лючков и горелки установите плотный картон во внутрь котла, вместо горелки. В цикле чистки большая часть шлака будет падать на этот картон.

 

После установки картона с помощью ёршика (прута) и пылесоса уберите шлак из межсекционного пространства. Фонарик пригодится во время чистки. Его лучше всего расположить внизу котла так, чтобы он освещал топку. После очистки межсекционного пространства аккуратно достаньте картон со шлаком, утилизируйте его, и оцените качество работы.

 

В заключении соберите демонтированные части котла, и произведите тестирование оборудования.

 

Проверка протока сантехнической воды в котле Habitat
Представьте, что на объекте Вы столкнулись с ситуацией, когда котёл Habitat не переключается в режим ГВС из-за слабого протока воды. При этом проток в кране холодной воды достаточно высокий. Вы убедились, что на котёл вода подаётся под нужным давлением, а из смесителя выходит тонкой струйкой. В чём же причина? В отложениях солей жесткости в теплообменнике? А, возможно, из-за какого-то внешнего фактора?

 

Чтобы проверить проток непосредственно на выходе из котла, необходимо демонтировать с котла трубопровод выхода горячей воды. По правилам, в этом случае необходимо участие монтажной организации. Но есть принцип. возможность обойтись и своими силами. Для этого необходимо перекрыть вентиль на трубопроводе подачи холодной воды в котёл, затем демонтировать трубку выхода горячей воды из теплообменника (на ней находится датчик NTS контура ГВС). Эту трубку необходимо развернуть так, чтобы другой её конец, который прикручивается накидной гайкой к группе ГВС, развернулся по горизонтали вправо на 180° ( .

 

При этом он будет выходить из котла. Эту трубку необходимо снова зафиксировать в теплообменнике. Затем подставить под трубку ёмкость для воды и открыть вентиль на трубопроводе подачи холодной воды в котёл.

 

В этом случае Вы увидите, с каким протоком выходит вода для нужд ГВС из котла. Зная давление воды или проток на входе в котёл, Вы сможете сделать соответствующие выводы. Например, на входе в котёл давление воды и её проток соответствуют требованиям, указанным в технических характеристиках оборудования, а на выходе из котла давление воды падает, и проток резко уменьшается. Это означает что, скорее всего, покрылся отложениями солей битермический теплообменник.

 

Если же давление и проток воды на входе и выходе из котла не изменяется, то необходимо искать внешние первопричины слабого протока воды на смесителе. Весь описанный цикл необходимо проводить при полностью открытом регуляторе протока сантехнической воды в котле.

 

Возможности замещения природного газа в Украине за счет местных видов топлива

 

Долинский А.А., академик НАН Украины, директор Института технической теплофизики НАН Украины;
Гелетуха Г.Г., к.т.н., зав. отделом Института технической теплофизики НАН Украины

 

Необходимость сокращения потребления природного газа — одна из наиболее актуальных тем для Украины, находящейся сейчас в сложной энергетической ситуации. В начале этого года стоимость природного газа поднялась в два и больше раз, что поставило на грань выживания ряд отраслей народного хозяйства. Такое положение заставляет страну срочно искать альтернативные источники энергии и внедрять энергосберегающие технологии. Мы убеждены, что одним из основных путей сокращения потребления природного газа в Украине может стать широкое применение технологий производства энергии из местных видов топлива, таких как биомасса и торф. Биомасса — это углеродосодержащие органические вещества растительного и животного происхождения (древесина, солома, растительные остатки сельскохозяйственного производства, навоз и др.). Также, к понятию биомасса относят органическую часть твердых бытовых отходов и иногда торф. Для производства энергии преимущественно применяют твердую биомассу, и полученные из нее жидкие и газообразные топлива — биогаз, биодизель, биоэтанол. Биомасса является возобновляемым, экологически чистым топливом, использование которого не приводит к усилению глобального парникового эффекта. на данный момент биомасса — четвертое по значению топливо в мире, которое дает около 2 млрд т условного топлива (у.т.) энергии в год, что составляет около 14% общего потребления первичных энергоносителей в мире (в развивающихся странах — более 30%, иногда до 50-80%). Производство энергии из возобновляемых источников, в том числе биомассы, динамично развивается в большинстве Европейских стран. В 1995 г. в странах ЕС на долю возобновляемых источников энергии приходилось 74,3 млн т нефтяного эквивалента (н.э.), что составляло около 6% общего потребления первичных энергоносителей (табл. . Из них доля биомассы составляла более 60%, т.е. около 3% общего потребления первичных энергоносителей. В отдельных странах доля биомассы в общем потреблении первичных энергоносителей значительно превышает среднеевропейскую: в Финляндии — 23% (мировой лидер среди развитых стран), в Швеции — 18%, в Австрии — 12%, в Дании — 8%, в Канаде и Германии— 6%, в США — 3%. В соответствии с программой развития возобновляемых источников энергии, в странах ЕС доля биомассы будет составлять 182 млн т нефтяного эквивалента, что будет эквивалентно 74% общего вклада возобновляемых источников энергии в 2010 г. Очевидно, биомасса является наиболее мощным сектором возобновляемых источников энергии в ЕС.

 

Ни одна из развитых стран не заявила о планах по сокращению потребления энергии биомассы. Наоборот, национальные энергетические программы стран ЕС, США и Канады планируют дальнейший существенный рост этого сектора возобновляемых источников энергии.

 

Одним из требований к странам-кандидатам в ЕС является уровень использования возобновляемых источников энергии не ниже среднеевропейского (12% общего потребления первичных энергоносителей к 2010 г.). Для Украины, которая ставит цель интегрироваться в Европу, это является дополнительным аргументом в пользу активного развития возобновляемых источников энергии, впервую очередь биоэнергетики.

 

Ближайшие соседи Украины, Беларусь и Молдова, также решительно взялись за внедрение биоэнергетических технологий. В Беларуси уже на данный момент 12% общего объема энергии производится из местных видов топлива (биомасса, торф и т.д.). На 2012 г. стоит задача заместить 25% котельно-печного топлива местными видами топлива. Такой рывок в развитии биоэнергетики объясняется твердой и четкой позицией правительства в этом вопросе. В Молдове разработана государственная программа по внедрению котлов для сжигания соломы. Уже установлен первый котел украинского производства.

 

Развитие биоэнергетики является весьма актуальным и для Украины с ее значительным потенциалом местных топлив, доступных для получения энергии: биомасса — до 24 млн т у.т./год, торф — около 0,6 млн т у.т./год (табл. . Основными составляющими потенциала биомассы являются солома (5,6 млн т у.т./год) и другие отходы сельского хозяйства (стебли, початки, лузга и т.д. — 4,7 млн т у.т./год), и древесные отходы, жидкие виды топлива из биомассы, разные виды биогаза и энергетические культуры. Первоочередное использование в качестве топлива необходимо организовать для имеющихся отходов твердой биомассы — в первую очередь древесины и соломы, как выращивание и использование энергетических культур (ива, тополь, мискантус), производство биогаза и жидких видов топлива из биомассы — это, скорее всего, дело ближайших 5-10 лет. В перспективе отходы биомассы (без доли, которая используется другими секторами экономики) и торф могут обеспечить свыше 10% общей потребности Украины в первичной энергии.

 

Технологии утилизации биомассы находятся в начале своего развития в Украине и имеют хорошие перспективы при коммерциализации в ближайшем будущем, особенно в свете резкого повышения стоимости природного газа. На на данный момент Украина потребляет биомассу преимущественно в виде древесного топлива — около 1 млн т у.т./год при традиционном сжигании дров для отопления частных домов, и в более чем 1000 котлов, которые установлены на предприятиях лесной и деревообрабатывающей отраслей Украины.

 

Мы считаем, что начинать цикл широкого внедрения биоэнергетических технологий надо с внедрения современных котлов для сжигания отходов древесины, соломы и торфа. Другие технологии производства энергии из биомассы (биогаз, жидкиевиды топлива, энергетические культуры) являются не менее важными и будут приоритетными в ближайшем будущем, но сейчас именно котлы на биомассе могут быстро заместить природный газ для производства тепловой энергии с наиболее низкими инвестиционными затратами и кратчайшими сроками окупаемости проектов.

 

В Институте технической теплофизики НАН Украины разработана концепция развития биоэнергетики в Украине [2, 3]. Исходя из имеющегося потенциала древесины, соломы и торфа, считаем целесообразным внедрение на протяжении ближайших 10 лет следующих технологий (табл. :
отопительных котельных на древесине (1...10 МВт) — 250 единиц;
промышленных котлов на древесине (0,1...5 МВт) — 360 ед.;
бытовых котлов на древесине (10...50 кВт) — 53 тыс. ед.;
фермерских котлов на соломе (0,1...1 МВт) — 16 тыс. ед.;
отопительных котельных на соломе (1...10 МВт) — 1400 ед.;
отопительных котельных на торфе (0,5...1 МВт) — 1000 ед.

 

Общая тепловая мощность этого оборудования составляет свыше 9000 Мвт, что дает принцип. возможность заместить до 5,0 млрд м3/год потребления природного газа и уменьшить выбросы диоксида углерода фактически на 10 млн т/год. Считаем реальным достичь полного внедрения этой концепции до 2015 г. При удельных инвестиционных расходах 200 грн./кВт для котлов на древесине и торфе и 300 грн./кВт для котлов на соломе стоимость оборудования, необходимого для реализации предложенной концепции, составляет 2,4 млрд грн. Если сравнить эти суммарные капиталовложения со средствами, сэкономленными на потенциальном сокращении потребления природного газа (550 грн./1000 м3 . 5,0 млрд м3/год = 2,75 млрд грн./год), то видно, что годовая экономия средств на приобретение природного газа выше, чем стоимость всего парка котлов предложенной концепции. Важно, что эта экономия будет повторяться из года в год.

 

Стоимость биомассы, как топлива, в перерасчете на единицу энергии (Гдж) существенно меньше стоимости природного газа. Так, при типичных ценах на солому как топливо 100 грн./т (при теплотворной способности 17 МДж/кг) стоимость 1 ГДж энергии будет составлять для соломы около 6 грн./ГДж. При ценах на древесное топливо 80 грн./т (при средней теплотворной способности 10- 12 МДж/кг) стоимость 1 Гдж энергии будет составлять для древесины около 7 грн./ГДж. При цене на природный газ 550 грн./1000 м3 (при теплотворной способности 35 МДж/м3) стоимость 1 Гдж энергии будет составлять для природного газа около 16 грн./ГДж. при указанных ценах, солома в 2,6 раза, а древесное топливо в 2,3 раза дешевле природного газа. Часто местные виды топлива могут иметь значительно низшую цену, а в отдельных случаях даже нулевую.

 

Результаты технико-экономического анализа показывают, что производство теплоты из биомассы является конкурентоспособным даже при использовании зарубежного оборудования. При применении оборудования украинского производства сроки окупаемости составляют 1-2 года для котлов на древесине и 2-3 года для котлов на соломе (табл. 4, .

 

На втором по приоритетности месте после внедрения котлов на биомассе стоит производство биогаза. Эти технологии включают получ. биогаза путем анаэробной ферментации отходов животноводства (навоз, помет), растениеводства и добычу биогаза на полигонах твердых бытовых отходов. Биогаз на 50-60% состоит из метана и может использоваться в адаптированных двигателях для производства электроэнергии или применяться вместо природного газа в промышленном производстве (например, на цементных заводах). Часть разработанной концепции относительно биогаза приведена в табл. В ближайшие годы интенсивно будут развиваться технологии использования биогаза со свалок и очистительных станций, а после 2010 г. можно ожидать прироста производства биогаза из отходов животноводства.

 

Суммарное использование биогаза в 2030 г. может составлять 10,2 ТВт . ч/год, а в 2050 г. — возрастет до 17,4 ТВт . ч/год (технически возможный потенциал).

 

Для Украины приоритетность производства тепловой энергии из биомассы заключается в том, что при производстве тепловой энергии в подавляющем большинстве случаев происходит прямое замещение потребления природного газа (на 100%). Для сравнения, при производстве электроэнергии из возобновляемых источников замещается в среднем лишь 17% потребления природного газа, поскольку в Украине лишь около 17% электроэнергии производится из природного газа.

 

При замещении потребления природного газа и жидких нефтепродуктов за счет биомассы средства, которые раньше платились за их приобретение и в конечном итоге уходили к России и Туркменистану, остаются в регионах в качестве платы фермерам и лесхозам за поставку биомассы как топлива. Эти деньги начинают работать на развитие региона и страны в целом, а не поддерживают экономику соседних государств.

 

Кроме того, внедрение биоэнергетических технологий оказывает содействие созданию значительного количества новых рабочих мест в Украине: в среднем 5 рабочих мест на 1 МВт установленной тепловой мощности. Соответственно, при установке 9000 МВт тепловой мощности на биомассе в стране будет создано 45 тыс. новых рабочих мест, преимущественно в сельской местности. Дополнительные рабочие места будут созданы и на заводах по выпуску этих котлов. На данный момент в Украине есть несколько примеров успешного применения крупных котлов на биомассе для производства тепловой энергии. Паровые древесносжигающие котлы мощностью 5 МВт и 1,5 МВт работают на фанерной фабрике «Одек Украина» (п.г.т. Оржев) и в Малинском Гослесхозе (г. Малин). Введенные в эксплуатацию в 2000 г., они работают на собственных древесных отходах предприятий и обеспечивают их технологическим паром и тепловой энергией. Котел мощностью 1 МВт для сжигания больших тюков соломы, также запущенный в 2000 г. на агрофирме «ДиМ» (с. Дрозды, Киевская обл.), используется для централизованного теплоснабжения административных и социально-бытовых объектов хозяйства. В этих проектах за счет международной технической помощи использовано зарубежное оборудование.

 

Внедрение иностранных котлов в Украине и демонстрация их успешной работы оказывала содействие развитию производства аналогичных котлов украинскими предприятиями. Например, ЗАО «Житомирремпищемаш» выпускает водогрейные котлы с нижней подачей топлива на древесных отходах мощностью 40-820 кВт. Средняя стоимость такого оборудования составляет 20-30 долл./кВт, что в 3-5 раз дешевле аналогичных котлов зарубежного производства. Котлы производства «Житомирремпищемаш» активно продаются в Украине и постепенно начинают выходить на рынки зарубежных стран. В 2003 г. ОАО «Южтеплоэнергомонтаж» по исключительной лицензиеи фирмы Passat Energi (Дания) начало выпуск теплогенераторов (котлов) для сжигания тюкованной соломы. Производятся котлы мощностью 150-600 кВт, которые приблизительно на 30% дешевле западных аналогов. Конструкторское бюро «Энергомашпроект» успешно занимается разработкой котлов для сжигания шелухи подсолнуха. В Институте технической теплофизики НАН Украины создан экспериментальный котел ретортного типа для сжигания древесных отходов, ведутся разработки котлов на торфе и соломе, идет подготовка к началу серийного выпуска таких котлов в Украине. Подытоживая, можно сказать, что в Украине уже появились первые производители серийного оборудования для использования местных видов топлива. Считаем, что в ближайшее время десятки других производителей также освоят выпуск этого оборудования. Кроме прямого сжигания в котлах, в Украине есть положительные примеры применения других технологий получения энергии из биомассы. Так, на свиноферме компании «Агро-Овен» (с. Еленовка) работает практически единственная в Украине биогазовая установка с производством электроэнергии из биогаза. Она запущена в эксплуатацию в 2003 г., и предназначена для ежесуточной переработки 80 т навозных стоков свинофермы с поголовьем 15 тысяч. В ее состав входят два бетонных метантэнка по 1000 м3 каждый, два когенерационных блока на базе двигателей внутреннего сгорания мощностью 80 кВте+160 кВтт каждый, система обезвоживания сброженного гноя.

 

На Луганском полигоне твердых бытовых отходов в 2003 г. введена демонстрационная система сбора и утилизации биогаза. Три буровые скважины дают 90 м3 биогаза в час с м метана до 60%. Общая площадь полигона позволяет пробурить 30 буровых скважин, а объема собранного из них биогаза будет достаточно для установки электростанции мощностью 1,5 МВт. Внедрение полного проекта планируется за счет средств от реализации механизма Совместного Осуществления в рамках Киотского протокола.

 

Несмотря на очевидные преимущества и выгоды производства энергии из биомассы, биоэнергетические технологии развиваются в Украине крайне медленно. Одной из основных причин является отсутствие четкой государственной политики в этой области и отсутствие государственной программы по определению ближайших и долгосрочных целей и объемов использования биомассы для производства энергии. Усилия правительства направлены сейчас на поиски альтернативных путей поставки природного газа, оставляя без внимания биомассу — прямой заместитель природного газа для производства энергии, в первую очередь, тепловой. Пока не появятся официальные государственные документы, и законы, с конкретно определенными цифрами и соответствующими мероприятиями, не начнется планомерное и последовательное внедрение биоэнергетических технологий.

 

В данное время инициатива в этой сфере поступает, в основном, «снизу». Люди ощущают значительную потребность в альтернативных источниках энергии и начинают искать их самостоятельно. Мы это ощущаем по количеству обращений в лабораторию биоэнергетики Института технической теплофизики, которое резко выросло с начала 2006 г. Для экономического стимулирования внедрения украинских котлов на биомассе считаем необходимым ввести государственную субсидию для покупателей котлов в размере 20% стоимости котла и не включать НДС в цену биомассы, когда она продается как топливо. Другим вариантом поддержки является уплата государством прцентажа банка, если для приобретения котла покупатель берет банковский кредит. В свое время субсидия на приобретение котла в размере 20% его стоимости применялась в Дании и положительно повлияла на развитие биоэнергетики в этой стране. Пример Дании также является полезным для Украины с позиции консолидации политических сил для достижения общенациональных интересов. В 2000 г. правительство Дании и три основные политические партии (консервативная, либеральная и социалистическая) заключили соглашение об общих усилиях по повышению доли биомассы в энергопотреблении страны. В соглашении было зафиксировано как именно и в каких объемах это должно быть сделано. Выполнение соглашения было частью реализации национальной энергетической программы «Энергия 2000».

 

Дополнительные средства на внедрение енергоэффективных технологий в Украине могут быть привлечены при использовании предприятиями Украины механизма совместного осуществления в рамках Киотского протокола об ограничении выбросов парниковых газов в атмосферу. Это означает, что на территории Украины могут реализовываться проекты, которые приводят к снижению эмиссии парниковых газов, а единицы снижения эмиссии, измеряемые в тоннах СО2-эквивалента, могут продаваться странам, которые обязаны сократить выбросы парниковых газов. Среди проектов разного типа биоэнергетические имеют здесь один из наибольших потенциалов и могут состоять в полном или частичном замещении традиционных топлив биомассой, сборе биогаза (метана) на полигонах твердых бытовых отходов, комбинированном производстве тепловой и электрической энергии из биомассы. Постановлением Кабинета министров Украины № 206 от 22.02 2006 г. был утвержден порядок рассмотрения, одобрения и реализации проектов совместного осуществления. создана юридическая база для внедрения проектов такого типа в Украине. В ближайшем будущем можно ожидать активизации деятельности по производству и применению жидких топлив из биомассы — биодизеля и биоэтанола. Раньше одним из факторов, который сдерживал развитие производства жидких видов топлива, была их неконкурентоспособность по сравнению с традиционным горючим. После роста цен на бензин и дизельное топливо в Украине на протяжении 2005 г., стоимость жидких биотоплив практически уравнялась со стоимостью традиционного горючего. По решению Министерства аграрной политики, сейчас проводятся подготовительные работы по строительству двух заводов по производству биодизельного горючего в Украине. В декабре 2005 г. Кабинет Министров Украины утвердил Концепцию Программы развития производства дизельного биотоплива на период до 2010 г., хотя никаких преференций для производителей или потребителей такого горючего не предусмотрено. Что касается биоэтанола, в Украине есть собственная технология производства высокооктановых кислородосодержащих доб * к бензинам (украинский аналог биоэтанола). Технология разработана Украинским институтом спирта и биотехнологий производственных продуктов (г. Киев). ВКД могут производиться на существующих спиртовых и сахарных заводах при условиях определенного дооснащення технологических линий. Верховной Радой принят закон, направленный на стимулирование производства ВКД путем внедрения сниженной ставки акцизного сбора для бензинов двигательных смесевых.

 

Среди других положительных примеров поддержки государством развития биоэнергетических технологий надо отметить принятие Закона Украины «О специальном режиме инновационной деятельности технологических парков». Закон создает благоприятные условия для реализации инновационных проектов, в том числе биоэнергетических. В феврале 2006 г. прошло первое чтение Закона Украины о «зеленых» тарифах на электроэнергию, произведенную из альтернативных источников энергии. Положительным фактором является создание в Украине Агентства по вопросам обеспечения эффективного использования энергетических ресурсов, которое очевидно будет заниматься и координацией деятельности в сфере возобновляемых источников энергии.

 

широкое внедрение технологий получения энергии из местных топлив является одним из эффективныхсредств сокращения потребления природного газа в Украине. Для этого считаем необходимым сделать следующие шаги:
Принять Правительством (желательно с утверждением Верховной Радой) политической декларации, которая установит четкую цель по привлечению местных видов топлива к энергетическому балансу страны. Реалистическим кажется следующий вклад местных видов топлива: в 2005 г. (настоящее состояние) — около 1 млн т у.т. (0,5% от общего по- требления ПЭР в Украине), 2010 г. — 2 млн т у.т. (1%), 2015 г. — 5 млн т у.т. (2,5%), 2020 г. — 10 млн т у.т. (5%), 2025 г. — 15 млн т у.т. (7,5%), 2030 г. — 20 млн т у.т. (10%).
Обеспечить действенную экономическую поддержку потребителей биоэнергетического оборудования, которая должна быть введена на этапе становления биоэнергетической области (на 5-10 лет) в виде:
20% субсидии потребителю оборудования, или покрытия коммерческой банковской кредитной ставки за счет госбюджета;
освобождения от НДС биомассы, которая реализуется и используется как топливо;
содействия государством привлечению дополнительных средств в биоэнергетические проекты через механизм СО в рамках Киотского протокола.
Ввести следующие административные и координационные мероприятия: создание государственного надотраслевого органа, который будет отвечать за развитие использования местных видов топлива;
разработка государственной программы развития этого направления;
целевая поддержка научно-исследовательских и исследовательско-конструкторских работ по созданию биоэнергетического оборудования, которое так же не освоено серийным производством.

 

Все причастные официальные учреждения и все заинтересованные организации должны по возможности скорее консолидировать свои усилия чтобы предать мощный импульс развитию использования местных видов топлив в Украине.

 

Телематика объектов энергосбережения

 

Коробко И.В., Кузьменко П.К., НИЦ «Приборы и системы энергосбережения»
НТУУ «Киевский политехнический институт», г. Киев

 

Украина относится к энергодефицитным странам, где удовлетворяются потребности в топливно-энергетических ресурсах за счет их добычи менее, чем на 50%. Добыча собственных топливно-энергетических ресурсов проводится в сложных горно-геологических условиях, которые делают их неконкурентоспособными по сравнению с импортными.

 

Наряду с этим, эффективность использования топливно-энергетических ресурсов в экономике Украины и социальной сфере так же остается весьма низкой. Энергоемкость внутреннего валового продукта в Украине значительно выше по сравнению с энергоемкостью промышленно развитых стран Европы. Структурно-технологическая перестройка экономики страны в целом, ее отдельных областей, предприятий и технологических циклов предусматривает вывод из работы морально устаревшего и физически изношенного оборудования, прекращение выпуска неэффективной продукции и внедрения новейших технологий, освоение выпуска энерго-эффективных приборов и систем как для промышленности, так и для быта.

 

На на данный моментшний день идёт хаотичное нерациональное использование энергоресурсов, что приводит к неоправданно высоким материальным затратам как у потребителей, так и у поставщиков энергоресурсов. Необходимо отметить, что для промышленных предприятий-потребителей энергоносителей всесторонняя их экономия необходима не только для улучшения финансового положения, но и для повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции, условиях жесткой рыночной экономики имеет большое значение.

 

Одним из основных путей повышения экономической эфф. и качества работы энергетических систем, есть внедрение информационно-измерительных систем учёта расхода энергоносителей нового поколения, которые реализованы на современной элементной базе и протоколах передачи данных. Исправить эту ситуацию, в какой-то мере, возможно за счёт создания автоматизированных систем сбора, передачи и обработки информации с приборов учета потребления энергоносителей, и осуществления расчетов за их потребление. В развитии таких систем одинаково должны быть заинтересованы как конечные потребители, так и энергогенерирующие компании.

 

Анализируя существующие информационные системы [1, 2, 3],можно сделать следующие выводы:
подавляющее большинство измерительно-информационных систем построено для теплоэнергетической отрасли;
при построении информационных систем используются современные измерительные приборы и средства телекоммуникаций;
при построении информационных систем значительное внимание отводится разработке программного обеспечения.

 

Внедрение современных информационно-измерительных систем передачи данных разрешит:
передать обязанности по учету энергоносителей энергоснабжающим организациям, которые также будут проводить сервисное обслуживание средств измерения на объектах энергопотребления;
осуществлять мониторинг потребления энергоносителей на объектах энергопотребления;
оперативно реагировать на нештатные ситуации, которые возникают на объектах энергопотребления.

 

В стране принята Комплексная государственная программа энергосбережения, согласно которой устанавливаются средства учета расхода энергоносителей, осуществляются мероприятия энергосбережения, внедрения сложных систем учета энергоносителей и систем оптимального регулирования потреблением. Поэтому создание информационных систем передачи данных от объектов энергопотребления к диспетчерским пунктам сбора и обработки информации является актуальной и важной проблемой.

 

При передаче измерительной информации на расстояния используется множество принципов. При выборе того или иного принципа передачи обращают внимание на такие факторы:
минимальные экономические затраты на передачу информации;
доступность к источнику измерительной информации;
максимальная защита измерительной информации;
высокая эффективность передачи измерительной информации;
минимальные материальные затраты на возможное усовершенствование со временем.

 

Измерительную информацию можно передавать по различным проводникам, модемной связи, с использованием различных частотных каналов и т.п. Обычная проводная связь может использоваться при передаче на незначительные расстояния (измерительный сигнал от преобразователей температуры, давления, расхода к электронно-вычислительным блокам передаётся по медным проводам). Для дальнейшей передачи измеряемой информации от электронно-вычислительных блоков к ЭВМ, на базе которой строится диспетчерский пункт (ДП) первого уровня, может использоваться проводная связь с применением стандарта физического соединения RS-485 или M-BUS. На ДП осуществляется непрерывный опрос всех объектов, объединённых по единому признаку в данную систему, обрабатывается информация, рассчитывается использованные энергоносители, величина оплаты. нижний уровень комплекса объединяет технические и программные средства и позволяет группировать объекты учета (напр., территориально). Дальнейшая связь диспетчерского пункта первого уровня может осуществляться с помощью модемной связи, GSM-каналов, и т.п. Программа обработки измерительной информации должна мгновенно реагировать на малейшее несоответствие в цикле измерения и подавать сигнал тревоги на ЭВМ более высокого уровня.

 

Для расширения возможностей формирования групп учета и подготовки отчетов в системе могут быть предусмотрены суммирующие каналы.

 

Для протекции метрологических характеристик такого комплекса от несанкционированных изменений (корректировок) должен быть предусмотрен многоступенчатый доступ к текущим данным и параметрам настройки системы (механические пломбы, электронные ключи, индивидуальные пароли, программные способы протекции файловых данных).

 

Для автоматизации и облегчения работы диспетчера разработано программное обеспечение, которое разрешает снимать текущие параметры теплоносителя на объекте энергопотребления, и на основе архивных данных — получать полные отчеты об энергопотреблении за расчетный месяц, неделю или день.

 

В цикле работы диспетчер работает с базовой формой, которая приведена на Входными данными системы опроса являются: адрес объекта, тип теплосчетчика, номер теплосчетчика и др.

 

Разработанное программное обеспечение разрешает считывать с объекта энергопотребления такую информацию:
почасовой месячный отчет;
ежедневный месячный отчет;
текущие параметры.
Для считывания текущих параметров системы предусмотрена дополнительная форма считывания ( .

 

В окне «Основная форма для считывания данных» можно построить два вида месячных отчета об энергопотреблении. При нажатии кнопки «Считывание текущих параметров» в базовой форме, появляется дополнительная форма «Считывания текущих параметров», которая позволяет считывать перечисленные в ней текущие параметры теплоносителя на объекте энергопотребления. Об окончании цикла считывания сообщает объявления «Данные из теплосчетчика считаны», которое появляется на экране монитора диспетчера ( .

 

Считанные архивные данные используются для построения месячного отчета, который сохраняется в памяти компьютера диспетчера в виде файла. Также измерительная информация используется для анализа состояния на объекте энергопотребления, и являются показателем эфф. внедрения мероприятий по энергосбережению.

 



Энергетический анализ- основа це. Закон України Про забезпечення е. Современные средства для контрол. Попутный газ и штрафы.

На главную  Энергетические ресурсы 





0.0038
 
Яндекс.Метрика