Системы обеспечения внутреннего микроклимата и горячего водоснабжения современных зданий и сооружений являются потребителями большого количества тепловой энергии.

Тепловая энергия получается при работе основных элементов систем теплоснабжения - генераторов теплоты.

Генераторы теплоты преобразуют различные виды топлива в тепловую энергию в результате химической реакции горения. Для получения тепловой энергии используется и прямое преобразование электрической энергии в тепловую. Для этой цели применяются системы как с промежуточным теплоносителем, так и системы прямого электрического обогрева (ПЭО). Независимо от конструкции и вида генераторов теплоты, системы обеспечения микроклимата должны в первую очередь обеспечивать требуемые санитарно-метеорологические параметры внутренней среды: внутреннюю температуру воздуха и температуру на поверхностях наружных и внутренних ограждений, влажность и подвижность воздуха.

Это требование является первым и основным, предъявляемым к системам обеспечения внутреннего микроклимата. Вторым требованием является экономическое. Системы обеспечения микроклимата должны обеспечивать первое требование при оптимальной стоимости самой системы и минимальных эксплуатационных затратах. Основную часть эксплуатационных затрат составляет стоимость топлива, расходуемого в течение отопительного периода. При выборе систем обеспечения параметров внутреннего микроклимата, особенно при выборе систем отопления, приходится рассматривать влияние множественных факторов: наличие централизованного источника тепловой энергии, доступность конкретного вида топлива, экологические аспекты, проектноархитектурные решения, объем строящегося здания и финансовые возможности. Но в любом случае крайне не желательно менять местами рейтинговый порядок требований.

Для предварительной оценки эксплуа­тационных затрат предлагаем результаты расчета стоимости тепловой энергии в размере 1 Гкал, полученной от сжигания различных видов топлива, и применения электрической энергии для отопления в условиях города Хабаровска (продолжительность отопительного сезона 205 суток, наружная расчетная температура в зимний период минус З1°С, средняя температура за ото­пительный период минус 10°С, внутренняя температура плюс 20°С). Стоимость тепловой и электрической энергии (с НДС) на четвертый квартал 2002 г. определена решением региональной энергетической комиссии Хабаровского края от 01.12.2002 г.

В таблице приведена относительная стоимость в процентах по отношению к стоимости одной Гкал для жилищных организаций всех форм собственности 912 руб/Гкал.

аналитический анализ демонстрирует, что выгодно использовать твердое топливоуголь. но недостатки твердотопливных котлов обусловлены необходимостью в течение суток постоянно следить за топочной камерой и вручную загружать топливо, производить «шуровку» горящего слоя, уборку золы. Необходимо иметь запас топлива в значительных объемах, иметь площадки для хранения, осуществлять доставку, разгрузку и загрузку в котел. Комбинированные котлы на два и более видов топлива стоят дороже и име­ют уменьшенный объем топочной камеры, неприспособленной к сжиганию низкокалорийных углей. Переход с одного топлива на другое происходит в ручном режиме, значит необходимо присутствие человека. В пределах действия центральных тепловых сетей однозначно выгодно получать тепловую энергию от ТЭЦ. Экономически невыгодно использовать электроэнергию для отопления. Стоимость тепловой энергии, полученной в электрокотлах любой конструкции, превышает стоимость теплоты от ТЭЦ в 4 раза. Энергетическую эффективность использования электроэнергии для выработки теплоты можно оценивать по показателю вида:

где m - k преобразования энергии;

h - эффективность системы.

Расход топлива на выработку электроэнергии на тепловых электростанциях оценивается показателем эффективности h = 0,3 Потери в электросетях можно принять в пределах 8%, h лэп = 0,92, а фактические потери в тепловых сетях 20% ( h тс = 0, . Эффективность расхода топлива в котельных установках определяют h = 0,8 k преобразования электрической энергии в тепловую для прямого нагрева в электрическом котле максимально может быть равен h = При таких условиях Эт = 0,51, что свидетельствует об энергетической неэффективности использования электрической энергии для отопления зданий и сооружений. Для Эт= 1, k преобразования h должен быть больше К сожалению, все электрокотлы имеют h < Только одна техническая конструкция имеет k преобразования h >1 - это тепловые насосы с h до 10.

Несколько слов об установке «ЮСМАР». Установка «ЮСМАР» предлагается как генератор теплоты, причем как генератор с h = 1,85 Принцип работы (по трактовке авторов) основан на извлечении энергии из вращающейся воды, энергии вихря. При этом физико-химические циклы, вплоть до образования озона (по трактовке авторов), преподносятся как необъяснимые.

Установка состоит из насоса, приводимого в действие асинхронным двигателем, теплогенератора, бака, гидроаккумулятора или теплообменника, и системы потребления теплоты (отопления). Теплогенератор—это труба, к которой тангенциально подводится вода. Поток воды закручивается внутри, образуя вихрь с «замечательными св», т. е. с температурой воды на выходе из одного торца трубы 80—90°С. С противоположной стороны выходит поток с более низкой температурой. При этом бездоказательно дается утверждение, что на 1 кВт подводимой к насосу энергии «теплогенератор» выдает 1,859 кВт.

Эффект энергетического разделения рабочих сред в вихревых трубах известен в технике по имени авторов Ранка-Хилша. Наиболее исследован цикл энергетического разделения газов. Он используется для охлаждения воздуха до температур от минус 5 °С до минус 30°С и ниже. Вихревые холодильники весьма компактны. Они нашли применение в машиностроении, медицине, авиации и т. д.

В вихревой трубе образуется не один вихрь, а два. Первый, так называемый «внешний», движется вдоль огибающей стенки трубы, а второй, «внутренний», осевой имеет противоположное направление. Вихри вращаются водном направлении, но их скорости вращения разные. «Внутренний» вихрь выходит из трубы через так называемую диафрагму — он холодный. Охлаждение части воздуха осуществляется за счет адиабатного (без теплообмена с окружающей средой) внезапного расширения газа. «Внешний» вихрь выходит с противоположного торца трубы нагретым. Нагрев осуществляется за счет трения на границе двух воздушных потоков, имеющих различную v вращения.

Калориметрические испытания вихревого холодильника подтверждают основные законы физики: закон сохранения массы и закон сохранения энергии. При этом КПД вихревого холодильника составляет 22—25%.

При применении несжимаемой жидкости в качестве рабочего тела в вихревой трубе гидродинамика течений та же: «внешний» вихрь и «внутренний» вихрь. В отличие от газового, внутренний водяной вихрь вращается по законам абсолютно «твердого» тела, как стержень, без особого изменения внутренней энергии. При чем v его вращения на несколько порядков больше скорости вращения «внешнего» вихря. На границе контакта слоев происходит переход кинетической энергии внутреннего вихря в потенциаль­ную: механическая энергия вращающегося «водяного стержня» переходит в тепловую. Жидкость во «внешнем» вихре нагревается. При этом происходят естественные потери энергии. Этот цикл добывания теплоты известен весьма давно.

Принцип преобразования механической энергии в тепловую используется и в конструкциях называемых ПАНы —печи аэродинамического нагрева. k эффективности использования энергии в установках ПАН п. = 0, На конструкции ПАН выдано множество патентов и авторских свидетельств.

Испытания вихревого преобразователя на воде не подтверждены ни одним отчетом по НИР и ОКР. Авторы ссылаются на ряд патентов, но надо различать патенты, в которых отражаются приоритеты на открытия, способы и конструкция. Согласитесь, что устройство, в котором на 1 кВт подводимой энергии реализуется 1,859 кВт, может претендовать на Нобелевскую премию.

Испытания, проведенные автори­тетными инженерами-теплотехниками Хабаровского Технического университета, подтвердили, что КПД установки «ЮСМАР» соответствует 80%, что ниже КПД асинхронного двигателя ( h эл.д =85 ё 90%). Так, что в установках «ЮСМАР» имеет место не генератор теплоты, а преобразователь энергии h <1, конструкция которого совершенствовалась с 1843 года (опыты Джоуля).

Энергетическая эффективность преобразования электроэнергии в тепловую (Эт) в установке «ЮСМАР» при h вп = 0,8 равна 0,35.

Энергетическая эффективность электрокотлов в 1,5 раза выше установки «ЮСМАР».

Однако электрическая энергия для целей отопления используется довольно широко.

Системы электрического отопления универсальны, удобны в применении, экологически чисты, имеют простой монтаж, удобны как резервный вид отопления. Современный рынок предлагает разнообразный ассортимент электрических котлов, кабельных систем обогрева, воздушных электрокалориферов, систем прямого электрического обогрева инфракрасные излучатели.

Но надо помнить, что электроэнергия является самым дорогим видом энергии. Руководителям предприятий и ответственным лицам рекомендуем более ответственно подходить к выбору источников тепловой энергии.

Информационно-справочный сервер кафедры ТТГВ ХГТУ, http://tgv.khstu.ru/

Источник: http://www.energosovet.ru