Енергоспестяване в топлоснабдителните системи

Завършени: ученици от група Т-23

Салаженков М.Ю

Д.

Въведение

Днес политиката за спестяване на енергия е приоритетна област за развитието на системите за енергийно и топлоснабдяване. Всъщност във всяко държавно предприятие се изготвят, одобряват и изпълняват планове за енергоспестяване и енергийна ефективност на предприятия, цехове и др.

Отоплителната система на страната не е изключение. Той е доста голям и тромав, изразходва колосални количества енергия и в същото време има не по-малко колосални загуби на топлина и енергия.

Нека разгледаме каква е системата за топлоснабдяване, къде възникват най-големите загуби и какви комплекси от енергоспестяващи мерки могат да се използват за повишаване на "ефективността" на тази система.

Системи за подаване на топлина

Топлоснабдяване - доставка на топлина на жилищни, обществени и промишлени сгради (структури) за осигуряване на комунални (отопление, вентилация, топла вода) и технологични нужди на потребителите.

В повечето случаи отоплението е за създаване на комфортна вътрешна среда – у дома, на работа или на обществено място. Топлоснабдяването включва също отопление на чешмяна вода и вода в басейни, отоплителни оранжерии и др.

Разстоянието, на което се пренася топлината в съвременните топлофикационни системи, достига няколко десетки километра. Развитието на системите за топлоснабдяване се характеризира с увеличаване на капацитета на топлоизточника и единичната мощност на монтираното оборудване. Топлинните мощности на съвременните ТЕЦ достигат 2-4 Tcal / h, районните котелни 300-500 Gcal / h. В някои системи за топлоснабдяване няколко топлинни източника работят заедно за общи отоплителни мрежи, което повишава надеждността, маневреността и ефективността на топлоснабдяването.

Водата, загрята в котелното помещение, може да циркулира директно в отоплителната система. Топлата вода се загрява в топлообменника на системата за топла вода (БГВ) до по-ниска температура, от порядъка на 50–60 ° С. Температурата на връщащата вода може да бъде важен фактор за защитата на котела. Топлообменникът не само пренася топлина от една верига в друга, но и ефективно се справя с разликата в налягането, която съществува между първия и втория кръг.

Необходимата температура на подово отопление (30 ° C) може да се получи чрез регулиране на температурата на циркулиращата гореща вода. Температурната разлика може да се постигне и чрез използване на трипътен вентил, смесващ гореща вода с връщане в системата.

Регулирането на топлоснабдяването в системите за топлоснабдяване (ежедневни, сезонни) се извършва както в топлоизточника, така и в инсталациите, консумиращи топлина. В системите за топлоснабдяване на вода, така нареченият централен контрол на качеството на топлоснабдяването обикновено се извършва според основния вид топлинен товар - отопление или чрез комбинация от два вида натоварване - отопление и топла вода. Състои се в промяна на температурата на охлаждащата течност, доставяна от източника на топлоснабдяване към отоплителната мрежа, в съответствие с приетия температурен график (тоест зависимостта на необходимата температура на водата в мрежата от температурата на външния въздух). Централното регулиране на качеството се допълва от местно количествено регулиране в отоплителните точки; Последното е най-често срещано в приложенията за гореща вода и обикновено е автоматично. В системите за парно отопление се извършва основно локално количествено регулиране; налягането на парата в източника на топлина се поддържа постоянно, консумацията на пара се регулира от потребителите.

1.1 Състав на топлоснабдителната система

Топлоснабдителната система се състои от следните функционални части:

1) източник за производство на топлинна енергия (котелна, ТЕЦ, слънчев колектор, устройства за оползотворяване на промишлени топлинни отпадъци, инсталации за използване на топлина от геотермални източници);

2) транспортиране на устройства на топлинна енергия до помещенията (топлинни мрежи);

3) устройства, консумиращи топлина, които пренасят топлинна енергия към потребителя (радиатори за отопление, нагреватели на въздух).

1.2 Класификация на системите за топлоснабдяване

На мястото на производство на топлина системите за топлоснабдяване се разделят на:

1) централизиран (източникът на производство на топлинна енергия работи за топлоснабдяване на група сгради и е свързан с транспортни устройства с устройства за потребление на топлина);

2) местен (консуматорът и източникът на топлоснабдяване са разположени в едно и също помещение или в непосредствена близост).

Основните предимства на централното отопление пред локалното отопление са значително намаляване на разхода на гориво и експлоатационните разходи (например, поради автоматизацията на котелните инсталации и повишаване на тяхната ефективност); възможността за използване на нискокачествено гориво; намаляване на степента на замърсяване на въздуха и подобряване на санитарното състояние на населените места. В локалните отоплителни системи източници на топлина са печки, бойлери за гореща вода, бойлери (включително слънчеви) и др.

По вида на топлоносителя системите за топлоснабдяване се разделят на:

1) вода (с температури до 150 ° С);

2) пара (под налягане 7-16 атм).

Водата се използва основно за покриване на общински и битови товари, а пара се използва за технологични товари. Изборът на температура и налягане в отоплителните системи се определя от изискванията на потребителите и икономическите съображения. С увеличаване на разстоянието на пренос на топлина се увеличава икономически обоснованото увеличение на параметрите на охлаждащата течност.

Според метода на свързване на отоплителната система към системата за топлоснабдяване, последните се разделят на:

1) зависими (охладителната течност, нагрята в топлогенератор и транспортирана през отоплителните мрежи, отива директно към устройства, консумиращи топлина);

2) независим (охладителят, циркулиращ през отоплителните мрежи в топлообменника, загрява охлаждащата течност, циркулираща в отоплителната система). (Фиг. 1)

При независими системи потребителските блокове са хидравлично изолирани от отоплителната мрежа. Такива системи се използват главно в големите градове - за повишаване на надеждността на топлоснабдяването, както и в случаите, когато режимът на налягане в отоплителната мрежа е неприемлив за инсталации, консумиращи топлина поради условията на тяхната здравина, или когато статичното налягане, създадено от последното, е неприемливо за отоплителната мрежа (каквито са например отоплителните системи за високи сгради).

Фигура 1 - Схематични схеми на системи за топлоснабдяване по метода на свързване на отоплителни системи към тях

По метода на свързване на системата за топла вода към системата за топлоснабдяване:

1) затворен;

2) отворен.

В затворени системи захранването с гореща вода се захранва с вода от водоснабдителната система, загрята до необходимата температура от вода от отоплителната мрежа в топлообменници, монтирани в отоплителни точки. При отворени системи водата се подава директно от отоплителната мрежа (директен прием на вода). Изтичането на вода поради течове в системата, както и нейното потребление за прием на вода се компенсират чрез допълнително подаване на подходящо количество вода към отоплителната мрежа. За да се предотврати корозия и образуване на котлен камък по вътрешната повърхност на тръбопровода, водата, подадена към отоплителната мрежа, се подлага на обработка и обезвъздушаване. В отворените системи водата трябва да отговаря и на изискванията за питейна вода. Изборът на системата се определя основно от наличието на достатъчно количество питейна вода, нейните корозивни и скалообразуващи свойства. Системите и от двата вида са получили широко разпространение в Украйна.

По броя на тръбопроводите, използвани за пренос на охлаждащата течност, системите за подаване на топлина се разграничават:

еднотръбен;

двутръбен;

многотръбна.

Еднотръбните системи се използват в случаите, когато топлоносителят се използва изцяло от потребителите и не се връща обратно (например в парни системи без връщане на кондензат и в системи с отворена вода, където цялата вода, идваща от източника, се разглобява за топла вода доставка на потребителите).

В двутръбните системи охлаждащата течност се връща изцяло или частично към източника на топлина, където се нагрява и допълва.

Многотръбните системи се подреждат, когато е необходимо да се отделят определени видове топлинно натоварване (например захранване с топла вода), което опростява регулирането на топлоснабдяването, режима на работа и методите за свързване на потребителите към отоплителните мрежи. В Русия се използват предимно двутръбни системи за топлоснабдяване.

1.3 Видове консуматори на топлина

Консуматори на топлина на топлоснабдителната система са:

1) използващи топлина санитарно-технически системи на сгради (отопление, вентилация, климатизация, системи за топла вода);

2) технологични инсталации.

Използването на загрята вода за отопление на помещенията е доста често срещано явление. В същото време се използват различни методи за пренос на водна енергия за създаване на комфортна вътрешна среда. Един от най-често срещаните е използването на радиатори за отопление.

Алтернатива на радиаторите е подовото отопление, когато отоплителните кръгове са разположени под пода. Веригата за подово отопление обикновено е свързана към веригата на отоплителния радиатор.

Вентилация - вентилаторен конвектор, който доставя горещ въздух в стаята, обикновено използван в обществени сгради. Често се използват комбинации от отоплителни уреди, като радиатори за отопление и подово отопление или радиатори за отопление и вентилация.

Топлата чешмяна вода се превърна в част от ежедневието и ежедневните нужди. Следователно инсталацията за топла вода трябва да бъде надеждна, хигиенична и икономична.

Според режима на потребление на топлина през годината се разграничават две групи потребители:

1) сезонни, изискващи топлина само през студения сезон (например отоплителни системи);

2) целогодишно, изискващо топлина през цялата година (системи за топла вода).

В зависимост от съотношението и режимите на отделните видове потребление на топлина се разграничават три характерни групи потребители:

1) жилищни сгради (сезонната консумация на топлина за отопление и вентилация е типична и целогодишно потребление за топла вода);

2) обществени сгради (сезонна консумация на топлина за отопление, вентилация и климатизация);

3) промишлени сгради и конструкции, включително селскостопански комплекси (всички видове потребление на топлина, количественото съотношение между които се определя от вида на производството).

2 Топлофикация

Топлофикацията е екологично чист и надежден начин за осигуряване на топлина. Топлофикационните системи разпределят топла вода или в някои случаи пара от централно котелно между множество сгради. Съществува широк спектър от източници, които се използват за генериране на топлина, включително изгарянето на нефт и природен газ или използването на геотермални води. Използването на топлина от нискотемпературни източници, като геотермална топлина, е възможно с използването на топлообменници и термопомпи. Възможността за използване на неусвоена топлина от промишлени предприятия, излишък на топлина от преработка на отпадъци, промишлени процеси и канализация, целеви топлоцентрали или топлоцентрали в топлофикациите, дава възможност за оптимален избор на топлинен източник по отношение на енергийната ефективност. По този начин вие оптимизирате разходите и опазвате околната среда.

Топлата вода от котелното се подава към топлообменник, който отделя производствената площадка от разпределителните тръбопроводи на топлофикационната мрежа. След това топлината се разпределя между крайните потребители и се подава през абонатните станции към съответните сгради. Всяка от тези абонатни станции обикновено включва един топлообменник за отопление на помещения и за топла вода.

Има няколко причини да се монтират топлообменници за разделяне на топлоцентралата и топлофикационната мрежа. Когато съществуват значителни разлики в налягането и температурата, които могат да причинят сериозни щети на оборудването и имуществото, топлообменникът може да предотврати навлизането на замърсени или корозивни среди в чувствително оборудване за отопление и вентилация. Друга важна причина за разделянето на котелното помещение, разпределителната мрежа и крайните потребители е ясното дефиниране на функциите на всеки компонент от системата.

В комбинирана топлоелектрическа централа (CHP) топлинната и електрическата енергия се произвеждат едновременно, като топлината е страничен продукт. Топлината обикновено се използва в системите за централно отопление, което води до повишена енергийна ефективност и икономичност. Степента на използване на енергията, получена от изгарянето на гориво, ще бъде 85–90%. Ефективността ще бъде с 35–40% по-висока, отколкото при разделно производство на топлинна и електрическа енергия.

В когенерационна централа изгарянето на гориво загрява водата, която се превръща в пара с високо налягане и висока температура. Парата задвижва турбина, свързана с генератор, който произвежда електричество. След турбината парата се кондензира в топлообменник. Топлината, отделена по време на този процес, след това се подава в тръбите на централното отопление и се разпределя между крайните потребители.

За крайния потребител централното отопление означава непрекъснато снабдяване с енергия. Централното отопление е по-удобно и ефективно от малките индивидуални отоплителни системи. Съвременните технологии за изгаряне на гориво и третиране на емисиите намаляват негативното въздействие върху околната среда.

В жилищни сгради или други сгради, отоплявани с централно отопление, основното изискване е отопление, топла вода, вентилация и подово отопление за голям брой консуматори с минимална консумация на енергия. Използвайки качествено оборудване в отоплителната система, можете да намалите общите си разходи.

Друга много важна задача на топлообменниците в топлофикацията е да осигурят безопасността на вътрешната система чрез отделяне на крайните потребители от разпределителната мрежа. Това е необходимо поради значителните разлики в температурата и налягането. В случай на авария, рискът от наводнение също може да бъде сведен до минимум.

В пунктовете за централно отопление често има двустепенна схема на свързване на топлообменници (фиг. 2, А). Тази връзка означава максимално използване на топлината и ниска температура на връщащата вода при използване на система за гореща вода. Това е особено изгодно при работа в комбинирана топлоелектрическа централа, където се желае ниска температура на връщащата вода. Този тип подстанция може лесно да осигури топлоснабдяване на до 500 апартамента, а понякога и повече.

A) Двустепенна връзка B) Паралелна връзка

Фигура 2 - Схема на свързване на топлообменници

Паралелното свързване на топлообменник за БГВ (фиг. 2, Б) е по-малко сложно от двустепенното свързване и може да се използва за всякакъв размер на инсталация, която не се нуждае от ниска температура на връщащата вода. Такава връзка обикновено се използва за малки и средни подстанции с товар до приблизително 120 kW. Схема на свързване на бойлери за топла вода съгласно SP 41-101-95.

Повечето системи за централно отопление поставят високи изисквания към инсталираното оборудване. Оборудването трябва да бъде надеждно и гъвкаво, осигуряващо необходимата безопасност. В някои системи тя трябва да отговаря и на много високи хигиенни стандарти. Друг важен фактор в повечето системи са ниските експлоатационни разходи.

У нас обаче топлофикационната система е в плачевно състояние:

техническото оборудване и нивото на технологичните решения при изграждането на отоплителни мрежи съответстват на състоянието от 60-те години на миналия век, докато радиусите на подаване на топлина се увеличиха рязко и имаше преход към нови стандартни размери на диаметрите на тръбите;

качеството на метала на топлопроводите, топлоизолацията, спирателните и контролните клапани, конструкциите и полагането на топлопроводи е значително по-ниско от чуждестранните колеги, което води до големи загуби на топлинна енергия в мрежите;

лошите условия за топлоизолация на топлопроводи и канали на отоплителните мрежи допринесоха за увеличаване на повредите на подземните топлопроводи, което доведе до сериозни проблеми при подмяна на оборудване в отоплителните мрежи;

вътрешното оборудване на големи когенерационни централи съответства на средното чуждестранно ниво от 80-те години на миналия век, а в момента когенерационните централи с парни турбини се характеризират с висок процент на аварии, тъй като почти половината от инсталираната мощност на турбината е изчерпала проектния си живот;

действащите ТЕЦ на въглища нямат системи за пречистване на димните газове от NOx и SOx, а ефективността на събиране на твърди частици често не достига необходимите стойности;

Конкурентоспособността на SCT на настоящия етап може да бъде осигурена само чрез въвеждането на специално нови технически решения, както в структурата на системите, така и в схемите, оборудването на енергийните източници и отоплителните мрежи.

2.2 Ефективност на топлофикационните системи

Едно от най-важните условия за нормалната работа на топлоснабдителната система е създаването на хидравличен режим, който осигурява налягане в отоплителната мрежа, достатъчно за създаване на дебити на отоплителната вода в инсталации, консумиращи топлина, в съответствие с даден топлинен товар. Нормалната работа на системите за потребление на топлина е същността на осигуряването на потребителите с топлинна енергия с подходящо качество, а за енергоснабдителната организация е да поддържа параметрите на режима на топлоснабдяване на нивото, регулирано от Правилата за техническа експлоатация (PTE) на електроцентрали и мрежи на Руската федерация, PTE на топлоелектрически централи. Хидравличният режим се определя от характеристиките на основните елементи на топлоснабдителната система.

По време на работа в съществуващата централизирана система за топлоснабдяване, поради промяна в естеството на топлинния товар, свързване на нови консуматори на топлина, увеличаване на грапавостта на тръбопроводите, регулиране на проектната температура за отопление, промяна в температурен график за доставка на топлинна енергия (FC) от източника на FC, като правило възниква неравномерно топлоснабдяване на потребителите, надценяване на разходите за вода в мрежата и намаляване на пропускателната способност на тръбопроводите.

В допълнение към това обикновено има проблеми в отоплителните системи. Като например несъответствие на режимите на потребление на топлинна енергия, недостиг на персонал на асансьорни блокове, неразрешено нарушаване от страна на потребителите на схеми за присъединяване (установени по проекти, технически спецификации и договори). Посочените проблеми на системите за потребление на топлина се проявяват преди всичко в дерегулацията на цялата система, характеризираща се с повишен дебит на охлаждащата течност. В резултат на това има недостатъчно (поради увеличени загуби на налягане) налично налягане на охлаждащата течност на входовете, което от своя страна води до желанието на абонатите да осигурят необходимата разлика чрез източване на мрежовата вода от връщащите тръбопроводи, за да се създаде най-малко минимална циркулация в отоплителните уреди (нарушаване на схемите за свързване и др.), което води до допълнително увеличаване на дебита и следователно до допълнителни загуби на налягане и до появата на нови абонати с намалени падове на налягането и др. Има "верижна реакция" в посока тотално несъответствие на системата.

Всичко това има отрицателно въздействие върху цялата система за топлоснабдяване и върху дейността на енергоснабдителната организация: невъзможност за спазване на температурния график; повишено презареждане на топлоснабдителната система, а при изчерпване на капацитета за пречистване на вода - принудително попълване на сурова вода (последицата е вътрешна корозия, преждевременна повреда на тръбопроводи и оборудване); принудително увеличаване на доставката на топлинна енергия, за да се намали броят на оплакванията от населението; увеличаване на оперативните разходи в системата за транспорт и разпределение на топлинна енергия.

Необходимо е да се отбележи, че в топлоснабдителната система винаги има връзка между стационарния топлинен и хидравличния режим. Промяната в разпределението на потока (включително неговата абсолютна стойност) винаги променя състоянието на топлообмена, както директно в отоплителните инсталации, така и в системите за потребление на топлина. По правило резултатът от неправилна работа на топлоснабдителната система е висока температура на водата от връщащата мрежа.

Трябва да се отбележи, че температурата на връщащата мрежова вода при топлоизточника е една от основните работни характеристики, предназначени за анализиране на състоянието на оборудването на отоплителната мрежа и режимите на работа на топлоснабдителната система, както и за оценка на ефективността на мерките. взети от организации, работещи с отоплителни мрежи, за да се повиши нивото на работа на системата за топлоснабдяване. По правило, в случай на несъответствие на топлоснабдителната система, действителната стойност на тази температура се различава значително от нейната стандартна стойност, изчислена за дадена система за топлоснабдяване.

По този начин, когато системата за топлоснабдяване е извън регулиране, температурата на мрежовата вода, като един от основните показатели за режима на подаване и потребление на топлинна енергия в топлоснабдителната система, се оказва: в захранващия тръбопровод , в почти всички интервали на отоплителния сезон се характеризира с намалени стойности; въпреки това температурата на водата в обратната мрежа се характеризира с повишени стойности; температурната разлика в захранващия и връщащия тръбопровод, а именно този показател (заедно със специфичната консумация на мрежова вода за свързания топлинен товар) характеризира нивото на качество на потреблението на топлинна енергия, е подценена в сравнение с необходимите стойности.

Трябва да се отбележи още един аспект, свързан с увеличение спрямо изчислената стойност на дебита на мрежовата вода за топлинния режим на системите за потребление на топлина (отопление, вентилация). За директен анализ е препоръчително да се използва зависимостта, която определя, в случай на отклонение на действителните параметри и конструктивни елементи на топлоснабдителната система от изчислените, съотношението на действителното потребление на топлинна енергия в системите за потребление на топлина до нейната изчислена стойност.

където Q е консумацията на топлинна енергия в системите за потребление на топлина;

g е потокът на отоплителната вода;

tп и to - температура в захранващия и връщащия тръбопровод.

Тази зависимост (*) е показана на фиг.3. Ординатата показва съотношението на действителната консумация на топлинна енергия към нейната изчислена стойност, а абсцисата показва съотношението на действителната консумация на вода за отопление към нейната изчислена стойност.

Фигура 3 - Графика на зависимостта на потреблението на топлинна енергия по системи

консумация на топлина от консумацията на мрежова вода.

Като общи тенденции е необходимо да се посочи, че, първо, увеличаването на потреблението на мрежова вода с n пъти не води до увеличаване на потреблението на топлинна енергия, съответстващо на това число, тоест коефициентът на потребление на топлина изостава зад коефициента на потребление на мрежовата вода. Второ, с намаляване на потреблението на вода за отопление, подаването на топлина към системата за местно потребление на топлина намалява толкова по-бързо, колкото по-ниска е действителната консумация на вода за отопление в сравнение с изчислената.

По този начин системите за отопление и вентилация са много слаби в отговор на преливането на мрежовата вода. Така че увеличаването на консумацията на вода за отопление за тези системи спрямо изчислената стойност с 50% води до увеличаване на консумацията на топлина само с 10%.

Точката на фиг. 3 с координати (1; 1) показва изчисления, реално постижим режим на работа на топлоснабдителната система след извършване на регулиращи мерки. Реално постижим режим на работа означава такъв режим, който се характеризира със съществуващото положение на конструктивните елементи на топлоснабдителната система, топлинните загуби на сгради и конструкции и се определя от общата консумация на мрежова вода на изводите на топлинната енергия. източник, който е необходим за осигуряване на даден топлинен товар със съществуващия график на подаване на топлинна енергия.

Трябва също да се отбележи, че повишеното потребление на мрежова вода, поради ограничената стойност на пропускателната способност на отоплителните мрежи, води до намаляване на стойностите на наличните налягания на входовете на потребителите, необходими за нормалната работа на топлинната енергия -поглъщащо оборудване. Трябва да се отбележи, че загубата на налягане през отоплителната мрежа се определя от квадратичната зависимост от дебита на отоплителната мрежа:

Тоест, с увеличаване на действителния дебит на мрежовата вода GF с 2 пъти спрямо изчислената стойност на GР, загубите на налягане през отоплителната мрежа се увеличават 4 пъти, което може да доведе до неприемливо малки налични налягания в отоплителните тела на потребителите и следователно до недостатъчно топлоснабдяване на тези потребители, което може да доведе до неразрешено оттичане на мрежовата вода за създаване на циркулация (неразрешено нарушаване от страна на потребителите на схемите за присъединяване и др.)

По-нататъшното развитие на такава система за топлоснабдяване по пътя на увеличаване на дебита на охлаждащата течност, на първо място, ще изисква подмяна на главните секции на топлопроводите, допълнително инсталиране на мрежови помпени агрегати, повишаване на производителността на пречистване на вода и др. ., и второ, това води до още по-голямо увеличение на допълнителните разходи - компенсация на разходите за електроенергия, подхранваща вода, топлинни загуби.

По този начин разработването на такава система изглежда е технически и икономически по-оправдано чрез подобряване на нейните качествени показатели - повишаване на температурата на охлаждащата течност, спадане на налягането, увеличаване на температурната разлика (отвеждане на топлина), което е невъзможно без драматично намаляване на консумация на охлаждащата течност (циркулация и презареждане) в системите за потребление на топлина и съответно в цялата система за топлоснабдяване.

По този начин основната мярка, която може да се предложи за оптимизиране на такава система за топлоснабдяване, е регулирането на хидравличния и топлинния режим на топлоснабдителната система. Техническата същност на тази мярка е да се установи разпределението на потока в топлоснабдителната система въз основа на изчислените (т.е. съответстващи на свързания топлинен товар и избрания температурен график) дебити на мрежовата вода за всяка система за потребление на топлина. Това се постига чрез инсталиране на подходящи дроселиращи устройства (авторегулатори, дроселиращи шайби, асансьорни дюзи) на входовете към системите за потребление на топлина, чието изчисляване се основава на изчисления спад на налягането на всеки вход, който се изчислява на базата на хидравличните и термичните изчисляване на цялата система за топлоснабдяване.

Трябва да се отбележи, че създаването на нормален режим на работа на такава система за топлоснабдяване не се ограничава само до извършване на мерки за настройка, също така е необходимо да се извърши работа за оптимизиране на хидравличния режим на топлоснабдителната система.

Регулирането на режима обхваща основните връзки на топлофикационната система: водонагревателна инсталация на източник на топлина, централни отоплителни точки (ако има такива), отоплителна мрежа, контролни и разпределителни точки (ако има), индивидуални отоплителни точки и локални системи за потребление на топлина .

Пускането в експлоатация започва с оглед на топлофикационната система. Събиране и анализ на изходни данни за действителните режими на работа на системата за транспорт и разпределение на топлинна енергия, информация за техническото състояние на отоплителните мрежи, степента на оборудване на топлоизточника, отоплителните мрежи и абонатите с търговски и технологични измервателни уреди се извършва. Анализират се прилаганите режими на подаване на топлинна енергия, идентифицират се възможни конструктивни и монтажни дефекти, подбира се информация за анализ на характеристиките на системата. Извършва се анализ на оперативна (статистическа) информация (листове за отчитане на параметрите на охлаждащата течност, режими на подаване и потребление на енергия, действителни хидравлични и топлинни режими на отоплителните мрежи) при различни стойности на температурата на външния въздух в Анализират се базови периоди, получени от показанията на стандартни измервателни уреди, както и отчети на специализирани организации.

В същото време се разработва схемата за изчисление на отоплителните мрежи. Създава се математически модел на системата за топлоснабдяване на базата на изчислителния комплекс ZuluThermo, разработен от Polyterm (Санкт Петербург), способен да симулира реалната топлинна и хидравлична работа на топлоснабдителната система.

Трябва да се отбележи, че има доста широко разпространен подход, който се състои в максимално намаляване на финансовите разходи, свързани с разработването на мерки за настройка и оптимизиране на системата за топлоснабдяване, а именно разходите са ограничени до придобиването на специализиран софтуерен пакет.

„Капаната“ в този подход е надеждността на първоначалните данни. Математическият модел на топлоснабдителната система, създаден на базата на ненадеждни изходни данни за характеристиките на основните елементи на топлоснабдителната система, се оказва, като правило, неадекватен на реалността.

2.3 Енергоспестяване в системите за отопление

Напоследък се появиха критични забележки за топлофикацията на базата на топлофикация – съвместното производство на топлинна и електрическа енергия. Като основни недостатъци има големи топлинни загуби в тръбопроводите по време на пренос на топлина, намаляване на качеството на топлоснабдяването поради неспазване на температурния график и необходимото налягане от потребителите. Предлага се преминаване към децентрализирано автономно топлоснабдяване от автоматизирани котелни, включително тези, разположени на покривите на сгради, оправдавайки това с по-ниската цена и липсата на необходимост от полагане на топлопроводи. Но в същото време, като правило, не се взема предвид, че свързването на топлинния товар към котелната сграда прави невъзможно генерирането на евтина електроенергия въз основа на консумацията на топлина. Следователно тази част от непроизведената електроенергия трябва да бъде заменена с нейното производство съгласно цикъла на кондензация, чиято ефективност е 2-2,5 пъти по-ниска от тази на отоплителния цикъл. Следователно цената на електроенергията, консумирана от сграда, чието топлоснабдяване се осъществява от котелна, трябва да бъде по-висока от тази на сграда, свързана към топлофикационна система, и това ще доведе до рязко увеличение на оперативните разходи.

С. А. Чистович на юбилейната конференция "75 години топлофикация в Русия", проведена в Москва през ноември 1999 г., предложи домашните котелни да допълват централизираното топлоснабдяване, действайки като пикови източници на топлина, където липсата на капацитет на мрежата не позволява високо- качествено снабдяване топлина на потребителите. В същото време се запазва топлофикацията и се повишава качеството на топлоснабдяването, но това решение издухва със застой и безнадеждност. От съществено значение е централното отопление да работи напълно. В крайна сметка топлофикацията има свои мощни върхови котелни и е очевидно, че една такава котелна ще бъде по-икономична от стотици малки и ако честотната лента на мрежите е недостатъчна, тогава е необходимо да се преместят мрежите или прекъснете това натоварване от мрежите, така че да не нарушава качеството на топлоснабдяването на други потребители.

Дания постигна голям успех в топлофикацията, която въпреки ниската концентрация на топлинно натоварване на 1 m2 площ, ни изпреварва по отношение на топлинното покритие на глава от населението. Дания има специална правителствена политика за преференциално свързване на новите потребители на топлина към централното отопление. В Западна Германия, например в Манхайм, централното отопление на базата на топлофикация се развива бързо. В източните земи, където, фокусирайки се върху нашата страна, централното отопление също беше широко използвано, въпреки изоставянето на панелното жилищно строителство, от централни отоплителни станции в жилищни райони, които се оказаха неефективни в условията на пазарна икономика и западна икономика. начин на живот, зоната на централизирано топлоснабдяване на базата на топлофикация продължава да се развива като най-екологична и рентабилна.

Всичко по-горе показва, че на новия етап не трябва да губим водещите си позиции в областта на топлофикацията, а за това е необходимо да се модернизира топлофикационната система, за да се повиши нейната привлекателност и ефективност.

Всички предимства на комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия се приписват на електрическата страна, централизираното топлоснабдяване се финансира на остатъчна база - понякога ТЕЦ вече е изградена, а отоплителните мрежи все още не са свързани. В резултат на това бяха създадени нискокачествени топлопроводи с лоша изолация и неефективен дренаж, свързването на топлинните консуматори към отоплителните мрежи беше извършено без автоматично управление на натоварването, в най-добрия случай с използването на хидравлични регулатори за стабилизиране на дебита на топлоносителя на много ниско качество.

Това наложи подаване на топлина от източника по метода за централен контрол на качеството (чрез промяна на температурата на охлаждащата течност в зависимост от външната температура по единен график за всички консуматори с постоянна циркулация в мрежите), което доведе до значителна загуба на топлина от потребителите поради различия в техния режим на работа и невъзможност за съвместна работа на няколко топлинни източника в една мрежа за взаимно резервиране. Липсата или неефективността на регулиращите устройства в точките на свързване на консуматорите към отоплителните мрежи също доведе до превишаване на обема на охлаждащата течност. Това доведе до повишаване на температурата на връщащата вода до такава степен, че съществува опасност от повреда на циркулационните помпи на станцията и това принуди да се намали подаването на топлина при източника, нарушавайки температурния график дори при условия на достатъчна мощност.

За разлика от нас, в Дания, например, всички предимства на централното отопление през първите 12 години се дават на страната на топлинната енергия, а след това се разделят наполовина с електрическата енергия. В резултат на това Дания беше първата страна, която произвежда предварително изолирани тръби без канали със запечатан покривен слой и автоматична система за откриване на течове, която драстично намали топлинните загуби по време на пренос на топлина. В Дания за първи път бяха изобретени безшумни, неподдържани циркулационни помпи за мокро движение, устройства за измерване на топлина и ефективни системи за автоматично регулиране на топлинния товар, което направи възможно изграждането на автоматизирани индивидуални отоплителни точки (ITP) директно в сградите на консуматори с автоматично регулиране на подаването и отчитането на топлинна енергия по местата му.

Универсалната автоматизация на всички консуматори на топлина позволи: да се изостави висококачествения метод за централно регулиране на източника на топлина, който причинява нежелани температурни колебания в тръбопроводите на отоплителната мрежа; намалете максималните параметри на температурата на водата до 110-1200C; да се осигури възможността за работа на няколко източника на топлина, включително инсинератори, в една мрежа с най-ефективно използване на всеки.

Температурата на водата в захранващия тръбопровод на отоплителните мрежи се променя в зависимост от нивото на установената температура на външния въздух на три етапа: 120-100-80 ° C или 100-85-70 ° C (има тенденция за още по-голямо намаляване при тази температура). И вътре във всеки етап, в зависимост от промяната в натоварването или отклонението на външната температура, скоростта на потока на охлаждащата течност, циркулираща в отоплителните мрежи, се променя според сигнала на фиксираната стойност на разликата в налягането между захранващия и връщащия тръбопровод - ако разликата в налягането падне под зададената стойност, то последващите топлогенериращи и помпени станции се включват на станциите инсталация. Топлоснабдителните компании гарантират на всеки потребител определено минимално ниво на диференциално налягане в захранващите мрежи.

Потребителите се свързват чрез топлообменници и според нас се използва прекомерен брой етапи на свързване, което очевидно се дължи на границите на собствеността върху имота. И така, беше демонстрирана следната схема на свързване: към главни мрежи с проектни параметри 125 ° С, които са под юрисдикцията на производителя на енергия, чрез топлообменник, след което температурата на водата в захранващия тръбопровод пада до 120 ° С , са свързани разпределителни мрежи, които са общинска собственост.

Нивото на поддържане на тази температура се задава от електронен регулатор, действащ върху клапан, инсталиран на връщащата тръба на първи контур. Във вторичната верига циркулацията на охлаждащата течност се извършва от помпи. Свързването към тези разпределителни мрежи на локални системи за отопление и топла вода на отделни сгради се осъществява чрез независими топлообменници, монтирани в сутерените на тези сгради с пълен набор от устройства за контрол и измерване на топлината. Освен това регулирането на температурата на водата, циркулираща в локалната отоплителна система, се извършва по график, в зависимост от промяната в температурата на външния въздух. При проектни условия максималната температура на водата достига 95 ° C, напоследък се наблюдава тенденция да се намали до 75-70 ° C, максималната стойност на температурата на връщащата вода е съответно 70 и 50 ° C.

Свързването на отоплителните точки на отделни сгради се извършва по стандартни схеми с паралелно свързване на резервоар за топла вода или по двустепенна схема с използване на потенциала на топлоносителя от връщащата тръба след бойлера за отопление с високо- скоростни топлообменници за гореща вода, докато е възможно да се използва резервоар за съхранение под налягане за топла вода с помпа за зареждане на резервоара. В отоплителния кръг резервоарите с мембрана под налягане се използват за събиране на вода по време на нейното разширение от отопление, у нас по-често се използват атмосферни разширителни резервоари, монтирани в горната част на системата.

За стабилизиране на работата на управляващите клапани на входа на подстанцията обикновено се монтира хидравличен регулатор на диференциално налягане с постоянно налягане. И да приведе отоплителните системи с помпена циркулация в оптимален работен режим и да улесни разпределението на охлаждащата течност по щранговете на системата - "партньорски клапан" под формата на балансен клапан, който позволява да се зададе правилния дебит на циркулацията охлаждаща течност според измерената загуба на налягане върху нея.

В Дания не обръщат специално внимание на увеличаването на прогнозния дебит на топлоносителя в отоплителна точка, когато е включено отоплението на вода за битови нужди. В Германия е законово забранено да се вземе предвид натоварването на топла вода при избора на топлинна мощност, а при автоматизиране на топлинните точки се приема, че когато бойлерът за гореща вода е включен и когато резервоарът за съхранение е напълнен, помпите, които циркулират в отоплителната система се изключват, т. е. спира подаването на топлина към отоплителната система.отопление.

В нашата страна се отдава сериозно значение и на предотвратяването на увеличаване на мощността на топлоизточника и на прогнозния дебит на охлаждащата течност, циркулираща в отоплителната мрежа в часовете на максимално захранване с топла вода. Но взетото в Германия решение за тази цел не може да се приложи в нашите условия, тъй като имаме значително по-високо съотношение на натоварвания на топла вода и отопление, поради голямата стойност на абсолютното потребление на битова вода и по-високата гъстота на населението.

Следователно при автоматизиране на топлинните точки на потребителите се прилага ограничение на максималната консумация на вода от отоплителната мрежа при превишаване на зададената стойност, определена на базата на средночасовото натоварване на топла вода. При топлоснабдяване на жилищни квартали това става чрез затваряне на вентила на регулатора на топлоснабдяване за отопление в часовете, в които преминава максималната консумация на вода. Чрез настройване на регулатора на отопление на определено надценяване на поддържания температурен график на топлоносителя, недогряването в отоплителната система, което възниква при преминаване на максималния водораздел, се компенсира по време на периоди на изтегляне на вода под средното (в рамките на посочения дебит на водата от отоплителна мрежа - свързано регулиране).

Сензорът за воден поток, който е сигнал за ограничаване, е водомер, включен в комплекта на топломер, монтиран на входа на отоплителната мрежа в централната отоплителна станция или ITP. Регулаторът на диференциалното налягане на входа не може да служи като ограничител на потока, тъй като осигурява предварително определен спад на налягането при условия на пълно отваряне на паралелно монтираните вентили на регулатора за отопление и топла вода.

С цел повишаване на ефективността на съвместното производство на топлинна и електрическа енергия и изравняване на максималното потребление на енергия в Дания, широко се използват топлинни акумулатори, които се монтират на източника. Долната част на акумулатора е свързана към връщащата тръба на отоплителната мрежа, горната част чрез подвижен дифузор с захранваща тръба. Когато циркулацията в топлоразпределителните мрежи е намалена, резервоарът се зарежда. С увеличаване на циркулацията излишният дебит на охлаждащата течност от връщащия тръбопровод влиза в резервоара и от него се изстисква гореща вода. Необходимостта от топлинни акумулатори нараства в когенерационните централи с турбини срещу налягане, в които съотношението на генерираната електрическа и топлинна енергия е фиксирано.

Ако проектната температура на водата, циркулираща в отоплителните мрежи, е под 100 ° C, тогава се използват резервоари за съхранение от атмосферен тип; при по-висока проектна температура в резервоарите се създава налягане, което гарантира, че горещата вода не кипи.

Въпреки това, инсталирането на термостати заедно с топлинни разходомери за всяко отоплително устройство води до почти двойно увеличение на цената на отоплителната система, а при еднотръбна схема освен това необходимата нагревателна повърхност на устройствата се увеличава до 15% и има значителен остатъчен топлопренос на устройствата в затворено положение на термостата, което намалява ефективността на автоконтрола. Ето защо алтернатива на подобни системи, особено в евтиното общинско строителство, са системите за фронтално автоматично управление на отоплението - за разширени сгради и централни с корекция на температурния график въз основа на отклонението на температурата на въздуха в сглобяемите изпускателни вентилационни канали от кухните на апартаменти - за точкови сгради или сгради със сложна конфигурация.

Трябва обаче да се има предвид, че по време на реконструкцията на съществуващи жилищни сгради за монтаж на термостати е необходимо да се влезе във всеки апартамент със заваряване. В същото време, при организиране на предно автоматично регулиране, е достатъчно да се изрежат джъмпери между предните клони на секционни отоплителни системи в сутерена и тавана, както и за 9-етажни тавански сгради с масово строителство на 60-70-те години - само в мазето.

Трябва да се отбележи, че новото строителство годишно не надвишава 1-2% от съществуващия жилищен фонд по отношение на обема. Това показва значението на реконструкцията на съществуващи сгради с цел намаляване на разходите за топлинна енергия за отопление. Невъзможно е обаче да се автоматизират всички сгради наведнъж, а при условия, когато са автоматизирани няколко сгради, не се постигат реални спестявания, тъй като спестената охлаждаща течност на автоматизирани съоръжения се преразпределя между неавтоматизирани. Гореспоменатото още веднъж потвърждава, че е необходимо изграждането на IAC с напреднали темпове върху съществуващите отоплителни мрежи, тъй като е много по-лесно да се автоматизират едновременно всички сгради, захранвани от един IAC, отколкото от CHP, а други вече създадени IAC няма да позволят излишно количество охлаждаща течност в техните разпределителни мрежи.

Всичко по-горе не изключва възможността за свързване на отделни сгради към котелни с подходящо предпроектно проучване с увеличение на тарифата за консумирана електроенергия (например, когато е необходимо да се полагат или преместват голям брой мрежи). Но в условията на съществуващата система за централизирано топлоснабдяване от ТЕЦ, това трябва да има локален характер. Не е изключена възможността за използване на термопомпи, прехвърляне на част от товара към CCGT и GTU, но предвид текущата конюнктура на цените на горивните и енергийните носители, това не винаги е изгодно.

Топлоснабдяването на жилищни сгради и микрорайони в нашата страна, като правило, се извършва чрез групови отоплителни точки (CHP), след което отделните сгради се захранват чрез независими тръбопроводи с топла вода за отопление и за битови нужди с чешмяна вода, загрята в топлина обменници, инсталирани в когенерационната централа. Понякога от централната отоплителна станция напускат до 8 топлопровода (с 2-зонова система за подаване на топла вода и наличието на значително вентилационно натоварване) и въпреки че се използват поцинковани тръбопроводи за топла вода, поради липсата на химическа обработка на водата, претърпяват интензивна корозия и след 3-5 години експлоатация върху тях се появяват фистули.

Понастоящем, във връзка с приватизацията на жилищни и обслужващи предприятия, както и с повишаването на цената на енергийните носители, е актуален преходът от групови отоплителни точки към индивидуални (ITP), разположени в отопляема сграда. Това прави възможно прилагането на по-ефективна система за фронтално автоматично управление на отоплението за разширени сгради или централно с корекция на вътрешната температура на въздуха в точковите сгради, ви позволява да се откажете от разпределителните мрежи за топла вода, намалявайки топлинните загуби по време на транспортиране и консумацията на енергия за изпомпване на битова гореща вода. Освен това е препоръчително да се прави това не само при ново строителство, но и при реконструкция на съществуващи сгради. Такъв опит има в източните земи на Германия, където също като нашата са построени централни отоплителни станции, но сега те са останали само като помпени водни помпени станции (ако е необходимо) и топлообменно оборудване, заедно с циркулационни помпи, регулаторни и измервателни възли, се прехвърлят към ITP на сгради ... Не се полагат вътрешноквартални мрежи, тръбопроводите за топла вода се оставят в земята, а топлопроводите, като по-трайни, се използват за подаване на прегрята вода към сградите.

За да се увеличи управляемостта на отоплителните мрежи, към които ще бъдат свързани голям брой ITP, и да се осигури възможността за резервиране в автоматичен режим, е необходимо да се върнете към устройството на контролните и разпределителни точки (KRP) в точките на свързване на разпределителните мрежи към главните. Всеки KRP е свързан към електрическата мрежа от двете страни на секционните вентили и обслужва консуматори с топлинен товар 50-100 MW. В KRP са монтирани превключващи клапани на входа, регулатори на налягане, циркулационни смесителни помпи, терморегулатор, предпазен клапан, устройства за измерване на топлина и охлаждаща течност, устройства за управление и телемеханика.

Схемата за автоматизация на управляващия клапан гарантира, че налягането се поддържа на постоянно минимално ниво в връщащата линия; поддържане на постоянен зададен спад на налягането в разпределителната мрежа; намаляване и поддържане на температурата на водата в захранващия тръбопровод на разпределителната мрежа по зададен график. В резултат на това в режим на резервиране е възможно да се подава намалено количество циркулационна вода с повишена температура през магистралите от ТЕЦ, без да се нарушават температурните и хидравличните режими в разпределителните мрежи.

KRP трябва да се разполага в наземни павилиони, те могат да бъдат блокирани с водни помпени станции (това ще позволи в повечето случаи да се откаже от инсталирането на помпи с високо налягане и следователно по-шумни помпи в сгради) и може да служи като граница на баланса на топлоотдаващата организация и топлоразпределителната (следващата граница между топлоразпределителните и топлоизползващите организации ще бъде стената на сградата). Освен това KRP трябва да бъде под юрисдикцията на топлоснабдителната организация, тъй като те служат за контрол и резервиране на главните мрежи и осигуряват възможност за експлоатация на няколко топлинни източника за тези мрежи, като се вземат предвид поддържането на параметрите на охлаждащата течност, определени от организация на топлоразпределението на изхода от КРП.

Правилното използване на охлаждащата течност от консуматора на топлина се осигурява от използването на ефективни системи за автоматизация на управление. Сега има голям брой компютърни системи, които могат да изпълняват всяка задача за управление от всякаква сложност, но технологичните задачи и схемните решения за свързване на системи за потребление на топлина остават решаващи.

Наскоро започнаха да изграждат системи за отопление на вода с термостати, които извършват индивидуално автоматично регулиране на топлопреминаването от отоплителни уреди според температурата на въздуха в помещението, където е инсталирано устройството. Такива системи се използват широко в чужбина, като се добавя задължителното измерване на количеството топлина, използвано от устройството, като дял от общата консумация на топлина от отоплителната система на сградата.

У нас в масовото строителство такива системи започнаха да се използват за свързване на асансьор към отоплителни мрежи. Но асансьорът е проектиран по такъв начин, че с постоянен диаметър на дюзата и същото налично налягане, той преминава постоянен дебит на охлаждащата течност през дюзата, независимо от промяната в дебита на водата, циркулираща в отоплителната система. В резултат на това в 2-тръбни отоплителни системи, в които термостатите, когато се затварят, водят до намаляване на дебита на охлаждащата течност, циркулираща в системата, с връзката на асансьора температурата на водата в захранващата тръба ще се повиши, и след това в обратна посока, което ще доведе до увеличаване на топлопреминаването от нерегулираната част на системата (щрангове) и до недостатъчно използване на охлаждащата течност.

В еднотръбна отоплителна система с постоянно действащи затварящи секции, когато термостатите са затворени, горещата вода се изпуска в щранга без охлаждане, което също води до повишаване на температурата на водата в връщащия тръбопровод и поради постоянното смесване съотношение в асансьора, до повишаване на температурата на водата в захранващия тръбопровод и следователно до същите последици като при 2-тръбна система. Следователно в такива системи е наложително автоматично да се контролира температурата на водата в захранващия тръбопровод според графика, в зависимост от промяната в температурата на външния въздух. Такова регулиране е възможно чрез промяна на решението на веригата за свързване на отоплителната система към отоплителната мрежа: замяна на конвенционален асансьор с регулируем, като се използва смесване на помпата с контролен клапан или чрез свързване през топлообменник с циркулация на помпата и регулиращ вентил на отоплителната система пред топлообменника. [

3 ДЕЦЕНТРАЛИЗИРАНО ТОПЛОСНАБДЯВАНЕ

3.1 Перспективи за развитие на децентрализирано топлоснабдяване

По-ранните решения за затваряне на малки котелни (под предлог за тяхната ниска ефективност, техническа и екологична опасност) днес се превърнаха в централизиране на топлоснабдяването, когато топлата вода преминава на 25-30 км от ТЕЦ до потребителя, когато топлината източникът е изключен поради неплащане или извънредна ситуация, ситуацията води до замразяване на градове с едномилионно население.

Повечето от индустриално развитите страни поеха по различен път: усъвършенстваха топлогенериращото оборудване, повишавайки нивото на неговата безопасност и автоматизация, ефективността на газовите горелки, санитарни, хигиенни, екологични, ергономични и естетически показатели; създаде цялостна система за енергийно счетоводство за всички потребители; приведе нормативната и техническата база в съответствие с изискванията за целесъобразност и удобство на потребителя; оптимизирано ниво на централизация на топлоснабдяването; премина към широкото въвеждане на алтернативни източници на топлинна енергия. Резултатът от тази работа беше реалното спестяване на енергия във всички сфери на икономиката, включително жилищно-комуналните услуги.

Постепенното увеличаване на дела на децентрализираното топлоснабдяване, максималното приближаване на източника на топлина към потребителя, отчитането от потребителя на всички видове енергийни ресурси не само ще създаде по-удобни условия за потребителя, но и ще осигури реални спестявания на газ гориво.

Съвременната децентрализирана система за топлоснабдяване е сложен набор от функционално взаимосвързано оборудване, включващо автономна топлогенерираща единица и инженерни системи на сградата (системи за топла вода, отопление и вентилация). Основните елементи на системата за отопление на апартаменти, която е вид децентрализирано топлоснабдяване, при която всеки апартамент в жилищна сграда е оборудван с автономна система за отопление и топла вода, са отоплителен котел, отоплителни уреди, подаване на въздух и горене системи за отстраняване на продукти. Окабеляването се извършва с помощта на стоманена тръба или модерни системи за пренос на топлина - пластмаса или металопластмаса.

Традиционната за нашата страна система за централизирано топлоснабдяване чрез ТЕЦ и магистрални топлопроводи е позната и има редица предимства. Но в контекста на прехода към нови икономически механизми, известната икономическа нестабилност и слабост на междурегионалните, междуведомствени отношения, много от предимствата на топлофикационната система се превръщат в недостатъци.

Основната от които е дължината на отоплителната мрежа. Средният процент на износване се оценява на 60-70%. Специфичните щети по топлопроводите вече са се увеличили до 200 регистрирани повреди годишно на 100 км топлопреносни мрежи. Според спешна оценка поне 15% от отоплителните мрежи изискват спешна подмяна. В допълнение към това през последните 10 години, в резултат на недофинансиране, основният фонд на индустрията практически не е обновен. В резултат топлинните загуби по време на производство, транспорт и потребление достигат 70%, което води до ниско качество на топлоснабдяването при високи разходи.

Организационната структура на взаимодействие между потребителите и топлоснабдителните предприятия не стимулира последните да пестят енергийни ресурси. Системата от тарифи и субсидии не отразява реалните разходи за топлоснабдяване.

Като цяло критичната ситуация, в която се намира индустрията, предполага възникването на мащабна криза в сектора на топлоснабдяването в близко бъдеще, за разрешаването на която са необходими колосални финансови инвестиции.

Належащ въпрос е разумната децентрализация на топлоснабдяването, отоплението на апартаментите. Децентрализацията на топлоснабдяването (ДТ) е най-радикалният, ефикасен и евтин начин за премахване на много недостатъци. Обоснованото използване на дизелово гориво в комбинация с енергоспестяващи мерки при строителството и реконструкцията на сгради ще даде големи икономии на енергийни ресурси в Украйна. В сегашните трудни условия единственият изход е да се създаде и разработи система за дизелово гориво чрез използването на автономни източници на топлина.

Топлоснабдяването на апартаменти е автономно осигуряване на топлина и топла вода на индивидуална къща или отделен апартамент в многоетажна сграда. Основните елементи на такива автономни системи са: топлогенератори - отоплителни уреди, тръбопроводи за отопление и топла вода, подаване на гориво, системи за отстраняване на въздух и дим.

Обективните предпоставки за въвеждане на автономни (децентрализирани) системи за топлоснабдяване са:

липса в някои случаи на свободен капацитет при централизирани източници;

консолидирането на застрояването на градските райони с жилищни обекти;

освен това значителна част от развитието се намира в райони с неразвита инженерна инфраструктура;

по-ниски капиталови инвестиции и възможност за поетапно покритие на топлинните натоварвания;

възможността за поддържане на комфортни условия в апартамента по свое желание, което от своя страна е по-привлекателно в сравнение с апартаментите с централизирано отопление, температурата в които зависи от директивното решение за началото и края на отоплителния период;

появата на пазара на голям брой различни модификации на местни и вносни (чуждестранни) топлогенератори с ниска мощност.

Днес са разработени и се произвеждат серийно модулни котелни инсталации, предназначени за организиране на автономно дизелово гориво. Принципът на блоково-модулна конструкция дава възможност за лесно изграждане на котелно помещение с необходимата мощност. Липсата на необходимост от полагане на топлопроводи и изграждането на котелна къща намалява разходите за комуникации и значително увеличава темпа на ново строителство. В допълнение, това дава възможност да се използват такива котелни за бързо осигуряване на топлоснабдяване при аварийни и аварийни ситуации през отоплителния сезон.

Блоковите котелни са напълно функционален завършен продукт, оборудван с всички необходими устройства за автоматизация и безопасност. Нивото на автоматизация осигурява непрекъсната работа на цялото оборудване без постоянно присъствие на оператор.

Автоматизацията следи нуждата на обекта от топлина в зависимост от метеорологичните условия и самостоятелно регулира работата на всички системи за осигуряване на посочените режими. Така се постига по-добро спазване на топлинния график и допълнителна икономия на гориво. В случай на аварийни ситуации, изтичане на газ, системата за сигурност автоматично прекъсва подаването на газ и предотвратява възможността от аварии.

Много предприятия, ориентирани към днешните условия и изчислили икономическата изгода, се отдалечават от централизирано топлоснабдяване, от отдалечени и енергоемки котелни.

Предимствата на децентрализираното отопление са:

няма нужда от разпределяне на земя за отоплителни мрежи и котелни;

намаляване на топлинните загуби поради липса на външни отоплителни мрежи, намаляване на загубите на вода в мрежата, намаляване на разходите за пречистване на водата;

значително намаляване на разходите за ремонт и поддръжка на оборудването;

пълна автоматизация на режимите на потребление.

Ако вземем предвид липсата на автономно отопление от малки котелни и относително ниски коминни тръби и във връзка с това нарушаването на околната среда, тогава значително намаляване на потреблението на газ, свързано с демонтажа на старата котелна, също намалява емисии 7 пъти!

С всички предимства, децентрализираното топлоснабдяване има и отрицателни страни. В малките котелни, включително "покривните", височината на комините, като правило, е много по-ниска, отколкото в големите, поради рязко влошаване на условията на разпръскване. Освен това малките котелни обикновено се намират в близост до жилищната зона.

Въвеждането на програми за децентрализация на топлинните източници дава възможност да се намали наполовина нуждата от природен газ и няколко пъти да се намалят разходите за топлоснабдяване на крайните потребители. Принципите на енергоспестяване, присъщи на съществуващата система за топлоснабдяване на украинските градове, стимулират появата на нови технологии и подходи, които могат напълно да решат този проблем, а икономическата ефективност на дизеловото гориво прави тази област много привлекателна за инвестиции.

Използването на система за топлоснабдяване на базата на апартаменти за многоетажни жилищни сгради позволява напълно да се премахнат топлинните загуби в отоплителните мрежи и по време на разпределението между потребителите и значително да се намалят загубите при източника. Това ще позволи организиране на индивидуално отчитане и регулиране на потреблението на топлина в зависимост от икономическите възможности и физиологични нужди. Топлоснабдяването на домакинствата ще доведе до намаляване на еднократните капиталови инвестиции и оперативните разходи, а също така ви позволява да спестите енергия и суровини за производството на топлина и в резултат на това води до намаляване на натоварването върху околната среда .

Отоплителната система на апартаменти е икономично, енергийно и екологично ефективно решение на проблема с топлоснабдяването на многоетажни сгради. И все пак е необходимо да се извърши цялостен анализ на ефективността на използването на определена система за топлоснабдяване, като се вземат предвид много фактори.

По този начин анализът на компонентите на загубите в автономното топлоснабдяване позволява:

1) за съществуващия жилищен фонд да се увеличи енергийната ефективност на топлоснабдяването до 0,67 спрямо 0,3 за централизирано топлоснабдяване;

2) за ново строителство, само чрез увеличаване на топлинното съпротивление на ограждащите конструкции, повишаване на енергийната ефективност на топлоснабдяването до 0,77 срещу 0,45 при централизирано топлоснабдяване;

3) при използване на цялата гама от енергоспестяващи технологии увеличете коефициента до 0,85 срещу 0,66 при централизирано топлоснабдяване.

3.2 Енергийно ефективни решения за дизелово гориво

С автономното топлоснабдяване е възможно да се използват нови технически и технологични решения, които дават възможност напълно да се премахнат или значително да се намалят всички непроизводствени загуби във веригата на производство, транспорт, разпределение и потребление на топлина, а не само чрез изграждане на мини-котелно, но чрез възможността за използване на нови енергоспестяващи и ефективни технологии, като:

1) преход към принципно нова система за количествено регулиране на производството и доставката на топлина при източника;

2) ефективно използване на задвижване с променлива честота на всички помпени агрегати;

3) намаляване на дължината на циркулационните отоплителни мрежи и намаляване на диаметъра им;

4) отказ от изграждане на топлофикации;

5) преминаване към принципно нова схема на индивидуални отоплителни точки с количествено и качествено регулиране в зависимост от текущата температура на външния въздух с помощта на многоскоростни смесителни помпи и трипътни управляващи вентили;

6) инсталиране на "плаващ" хидравличен режим на отоплителната мрежа и пълно отхвърляне на хидравлично балансиране на консуматори, свързани към мрежата;

7) монтаж на регулиращи термостати на отоплителни уреди в апартаменти;

8) апартаментно окабеляване на отоплителни системи с инсталиране на индивидуални топломери;

9) автоматично поддържане на постоянно налягане на устройствата за топла вода за потребителите.

Внедряването на тези технологии позволява на първо място да се сведат до минимум всички загуби и създава условия за съвпадение във времето на режимите на количеството генерирана и консумирана топлина.

3.3 Предимства на децентрализираното отопление

Ако проследите цялата верига: източник-транспорт-дистрибуция-потребител, тогава може да се отбележи следното:

1 Източник на топлина - разпределението на земята е значително намалено, строителната част става по-евтина (не са необходими основи за оборудването). Инсталираната мощност на източника може да бъде избрана почти равна на консумираната, като е възможно да се пренебрегне натоварването на захранването с топла вода, тъй като максимално се компенсира от акумулиращия капацитет на сградата на потребителя. Днес е резерват. Схемата за регулиране се опростява и поевтинява. Топлинните загуби са изключени поради несъответствие между начините на производство и потребление, чието съответствие се установява автоматично. На практика остават само загубите, свързани с ефективността на котелния агрегат. По този начин при източника е възможно да се намалят загубите с повече от 3 пъти.

2 Отоплителни мрежи - дължината се намалява, диаметрите намаляват, мрежата става по-поддържаема. Постоянните температурни условия повишават устойчивостта на корозия на материала на тръбите. Намалява се количеството циркулираща вода и нейните загуби с течове. Не е необходимо да се изгражда сложна схема за пречистване на водата. Не е необходимо да се поддържа гарантиран спад на налягането преди влизане в консуматора и в тази връзка не е необходимо да се вземат мерки за хидравлично балансиране на отоплителната мрежа, тъй като тези параметри се задават автоматично. Експертите разбират какъв труден проблем е - ежегодно да се правят хидравлични изчисления и да се извършват работи по хидравличното свързване на разклонената отоплителна мрежа. По този начин загубите в отоплителните мрежи се намаляват с почти порядък, а в случай на покривна котелна за един потребител, тези загуби изобщо липсват.

3 Разпределителни системи на централната отоплителна централа и ITP. Необходимо

> Документация Съвременните системи за топлоснабдяване (STS) са доста сложни технически системи със значителен брой елементи, които са разнообразни по своето функционално предназначение. Характеристика. В работата бяха избрани основните показатели на системите за топлоснабдяване и газоснабдяване, което даде възможност да се обосноват оптималните схеми за топлоснабдяване на микрорайона. Представен е анализът на основните фактори, влияещи върху работата на топлоснабдителната система. Дадени са препоръки за избор на оптимална система за топлоснабдяване. Русия наследи от СССР високо ниво на централизация на топлоснабдяването. В същото време е осигурено комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия. Продуктите от горенето бяха ефективно почистени и разпръснати. Но в същото време съществуващите централизирани системи за топлоснабдяване имат значителни недостатъци. Това е прегряване на сградите през преходния период, големи загуби на топлина от тръби, изключване на консуматорите по време на ремонтни дейности. Състоянието на топлоснабдителните системи в Русия е критично. Броят на авариите по топлофикационни мрежи се е увеличил пет пъти спрямо 1991 г. (2 аварии на 1 км топлопреносни мрежи). От 136 хил. км отоплителни мрежи 29 хил. км са в аварийно състояние. Загубата на топлина по време на транспортирането на охлаждащата течност достига 65%. Тоест всеки пети тон стандартно гориво се използва за отопление на атмосферата и почвата. Намаленото финансиране и лошото качество на трансфера влошават ситуацията. Налице е противоречие, което се състои в това, че производителите включват излишните топлинни загуби в тарифите и изискват плащане за произведена, а не потреблена топлина. Освен това потребителите трябва да плащат според площта на отопляемите помещения, тоест независимо от количеството и качеството на топлоносителя. В момента има изключително голям интерес към децентрализирано топлоснабдяване. Това се дължи на появата на пазара на голямо разнообразие от малки автоматизирани котли от чуждестранно и местно производство, работещи в автоматичен режим, и тъй като газът се използва като гориво в такива системи. При такива условия те стават конкурентни на централизирани източници, които са топлоелектрически централи и големи котелни. В Русия са в експлоатация няколко десетки многоетажни сгради с апартаментно отопление до пет етажа. Броят на етажите е ограничен от действащите строителни норми. Като експеримент Gosstroy и GUPO на Министерството на вътрешните работи на Руската федерация разрешиха изграждането на 9-14-етажни сгради с апартаментно отопление в областите Смоленск, Москва, Тюмен, Саратов. При работа на стенни котли със затворена горивна камера трябва да се осигури подаване на въздух не само за горене, но и за 3-кратен обмен на въздух в кухнята, където по правило са монтирани. Отстраняването на дим за отопление на апартаменти е свързано с устройството на външни и вътрешни газопроводи от устойчив на корозия метал с топлоизолация, което изключва кондензация при периодична работа на топлогенератори през преходния период на отоплителния сезон. При високите сгради проблемите с сцеплението възникват на долните етажи (най-голямо течение) и горните (слабо течение) етажи. При използване на децентрализирано топлоснабдяване мазета и стълбища не се отопляват, което води до замръзване на основата и намаляване на експлоатационния живот на сградата като цяло. Жителите на апартаменти, разположени в централната част, могат да се затоплят за сметка на собствениците на околните апартаменти. Създава се определен тип "енергийни паразити". Параметрите на околната среда на стенните котли са нормални и стойността на емисиите на NOx е между 30 и 40 mg / (kWh). В същото време стенните котли имат емисии на продукти от горенето, разпръснати в жилищен район при относително ниска височина на комините, което оказва значително влияние върху екологичната ситуация, замърсявайки въздуха в жилищна зона. Във връзка с горните недостатъци и предимства на централизираните и автономни системи за топлоснабдяване, веднага възниква въпросът: къде и в какви случаи е най-целесъобразно автономното топлоснабдяване и в кои централизирано? След събиране на цялата необходима информация беше направено сравнение на четири варианта за системи за топлоснабдяване с примера на микрорайон Куркино в Москва. В същото време във всички апартаменти са инсталирани електрически печки. Вариант I - централизирано топлоснабдяване от котелни. Вариант II - централизирано топлоснабдяване от AIT (автономни източници на топлина). Вариант III - децентрализирано топлоснабдяване от покривни котелни. Вариант IV - апартаментно отопление. В първия вариант е разработена централизирана система за топлоснабдяване, където източникът на топлина е котелна сграда, от която се осигурява двутръбно полагане на отоплителни мрежи към централната отоплителна станция, а след централната отоплителна станция четиритръбен за отопление и топла вода. В този случай газът се подава към котелното помещение. В четвъртата версия в апартамента е инсталиран локален източник на топлина, който осигурява подаването на охлаждаща течност към системите за отопление и топла вода. В тази схема се предлага 2-степенна газоснабдителна система. 1-ви етап - газопровод със средно налягане, който е положен вътре в блока (във всяка къща е инсталирана контролна точка от шкаф). 2-ри етап - вътрешни газопроводи с ниско налягане (газът се доставя само до локалния източник на топлина). Вторият и третият вариант са междинни между първия и четвъртия. Във втория случай като източник на топлина се използва AIT (автономен източник на топлина), от който се осигурява двутръбно уплътнение от AIT до ITP (индивидуална отоплителна точка), а от ITP - четиритръбно за отопление и топла вода . В този случай се предвижда доставка на газ към AIT (автономни източници на топлина) чрез газопроводи със средно налягане. В третия случай като източник на топлина се използват покривни котелни с относително ниска мощност (от 300 до 1000 kW), които се намират директно на покрива на сградата и задоволяват нуждата от топлина за нуждите на отоплението. , вентилация и топла вода. Газопроводът до котелното се води по външната стена на сградата открито на места, които са удобни за поддръжка и изключват възможността за повреда. Опциите за системи за топлоснабдяване са показани на фиг. 1. Техническите решения за топлоснабдяване на базата на няколко варианта трябва да се правят въз основа на технически и икономически изчисления, чийто най-добрият вариант се намира чрез сравняване на възможни решения. Най-скъпият вариант за топлоснабдяване е първият - централизирано топлоснабдяване от котелно помещение. При такава система по-голямата част от разходите се изразходват за отоплителни мрежи, като се вземе предвид централната отоплителна станция, което е 63,8% от общата цена на системата като цяло. От тях 84,5% се пада само на полагането на отоплителни мрежи. Цената на самия топлинен източник е 34,7%, делът на газовите мрежи, като се вземат предвид хидравличното разбиване и хидравличното разбиване, представлява 1,6% от общата сума за системата. Четвъртият вариант (с апартаментно отопление) е само с 4,2% по-евтин от първия (фиг. 2). Следователно те могат да се приемат като взаимозаменяеми. Ако в първия вариант повечето от разходите са отоплителни мрежи, то с топлоснабдяване на апартаменти - източник на топлина, тоест стенни котли - 62,14% от общата цена на системата като цяло. Освен това при доставка на топлина от врата до врата разходите за полагане на газови мрежи се увеличават. Има две други опции, които си струва да се отбележат. Това са покривни котелни и AIT. От икономическа гледна точка най-изгодният е вторият вариант, тоест централизирано топлоснабдяване от AIT (автономни източници на топлина). В този случай повечето от разходите са за отоплителни мрежи, като се вземе предвид ITP, което е 67,3% от общата цена на системата като цяло. От тях самите отоплителни мрежи са 20,3%, останалите 79,7% - за ИТП. Цената на източника на топлина е 26%, делът на газовите мрежи, като се вземат предвид хидравличното разбиване и хидравличното разбиване, представлява 6,7% от общата сума за системата. Разходите за полагане на тръби за топлоснабдителната система зависят от дължината на отоплителните мрежи. Следователно, приближаването на топлинния източник на газ до потребителя чрез инсталиране на прикачени, вградени, покривни и индивидуални топлогенератори ще намали значително цената на системата. В допълнение, статистическите данни показват, че повечето от неизправностите на топлофикационната система възникват в отоплителните мрежи, което означава, че намаляването на дължината на отоплителните мрежи ще доведе до повишаване на надеждността на системата за топлоснабдяване като цяло. Тъй като топлоснабдяването в Русия е от голямо социално значение, подобряването на неговата надеждност, качество и рентабилност е най-важната задача. Неуспехите в осигуряването на населението и другите потребители с топлинна енергия се отразяват негативно на икономиката на страната и повишават социалното напрежение. В настоящата напрегната ситуация е необходимо въвеждането на ресурсоспестяващи технологии. Освен това, за да се повиши надеждността на положените топлопроводи, е необходимо да се използват предварително изолирани тръби от безканално полагане с изолация от полиуретанова пяна в полиетиленова обвивка ("тръба в тръба"). Същността на реформата на жилищно-комуналните услуги не трябва да бъде увеличаването на тарифите, а регулирането на правата и задълженията на потребителите и производителите на топлинна енергия. Необходимо е да се хармонизират регулаторните въпроси и да се разработи рамка за технологично регулиране. Трябва да се създадат всички условия за икономическа привлекателност за инвестиции. Ориз. 1. Схематични диаграми на системите за топлоснабдяване Фиг. 2. График на намалените разходи Литература 1. Икономика на топло- и газоснабдяването и вентилацията: Учеб. за университети / Л. Д. Богуславски, А. А. Симонова, М. Ф. Митин. - 3-то изд., преп. и добавете. - М .: Стройиздат, 1988 .-- 351 с. 2. Йонин А. А. и др. Топлоснабдяване. - М .: Стройиздат, 1982 .-- с. 336. Сборник с доклади от Международна научно-техническа конференция „Теоретични основи на топло- и газоснабдяването и вентилацията”, 23 - 25 ноември 2005 г., МГСУ Статията разглежда оптимизирането на параметрите на топлоснабдителната система с помощта на ексергични методи. Тези методи включват метода на термоикономиката, който съчетава както термодинамични, така и икономически компоненти на системния анализ. Моделите, получени в резултат на прилагането на този метод, позволяват да се получат оптималните параметри на функционирането на топлоснабдителната система в зависимост от външните влияния. Съвременните системи за топлоснабдяване (STS) са доста сложни технически системи със значителен брой елементи, които са разнообразни по своето функционално предназначение. Характерно за тях е съвместимостта на технологичния процес за получаване на пара или топла вода в котелното помещение поради енергията, която се отделя при изгарянето на изкопаемото гориво. Това позволява в различни икономически и математически модели да се вземе предвид само крайният резултат от работата на STS - доставката на топлина Qpot на потребителя в топлинни или разходни показатели, а като основни фактори, определящи стойността на Qpot, да се вземат предвид разходите за производство и транспорт на топлинна енергия: потребление на гориво, електроенергия и други материали, заплати, амортизация и ремонт на оборудване и др. Прегледът на методите за термодинамичен анализ ни позволява да заключим, че е препоръчително да се оптимизират параметрите на функционирането на STS с помощта на ексергия методи. Тези методи включват метода на термоикономиката, който успешно съчетава както термодинамични, така и икономически компоненти на CTS анализа. Основната идея на метода на термоикономиката е използването на някои обобщени термодинамични характеристики за оценка на промените, настъпващи в енергийната система, осигуряващи краен благоприятен ефект. Като се има предвид, че енергията може да се пренася в STS както под формата на топлина, така и под формата на механична работа, ексергията беше избрана като обобщена термодинамична характеристика. Топлинната ексергия трябва да се разбира като работа, която може да се получи в обратим напред цикъл, когато определено количество топлина Qh преминава от източник на нагряване с температура Th към среда с температура Toc: където hT е топлинната ефективност на напред реверсивна цикъл. При използване на термоикономическия метод се анализират промените, настъпващи с основния ексергичен поток, осигуряващ полезен краен ефект (при CTS анализ ексергията на въздуха в помещенията). В същото време се отчитат и вземат предвид загубите на ексергия, възникващи по време на предаването и трансформацията на енергия в отделни елементи на CTS, както и икономическите разходи, свързани с работата на съответните елементи на CTS, наличието от които се определя от избраната схема. Анализът на промените, претърпяни само от основния ексергетичен поток, осигуряващ полезен краен ефект, дава възможност да се представи термоикономическият модел CTS под формата на множество отделни зони, свързани последователно. Всяка зона е група от елементи с относителна независимост в рамките на системата. Такова линеаризирано представяне на технологичната схема на STS значително опростява всички по-нататъшни изчисления, като изключва отделните технологични връзки от разглеждане. По този начин методът на термоикономиката, включително термоикономическия модел на CTS, позволява да се оптимизират параметрите на функционирането на CTS. Въз основа на метода на термоикономиката е разработен термоикономически модел на STS, чиято схематична диаграма е показана на фиг. 1, където водогрейната система с изкуствена циркулация на водата е свързана към отоплителната мрежа по независима схема. Ориз. 1. Схематична диаграма на STS На фиг. 1 са посочени STS елементите, взети предвид при разработването на модела: 11 - помпа (компресор) с електродвигател за подаване на гориво към котела; 12 - топлообменник (котел); 13 - мрежова помпа с електродвигател за циркулация на вода в отоплителната мрежа; 14 - захранваща топлинна тръба; 15 - връщаща топлинна тръба; 211 - топлообменник вода-вода на локалния отоплителен пункт; 221 - циркулационна помпа на локалната отоплителна система с електродвигател; 212 - бойлер за сурова вода; 222 - помпа за захранваща вода с електродвигател; 232 — помпа за подхранване с електродвигател; 31 - отоплителни уреди. При конструирането на термоикономически модел CTS функцията на енергийните разходи се използва като целева функция. Разходите за енергия, пряко свързани с термодинамичните характеристики на системата, определят, като се вземе предвид ексергията, цената на всички потоци материя и енергия, влизащи в разглежданата система. Освен това, за да се опростят получените изрази, се правят следните допускания: · не се взема предвид промяната в загубите на налягане в топлопроводите по време на транспортиране на топлоносителя. Загубите на налягане в тръбите и топлообменниците се считат за постоянни и независими от режима на работа; · Загубите на ексергия, възникващи в спомагателни топлопроводи (тръби в котелното помещение) и топлопроводи на отоплителната система (вътрешни тръби) в резултат на топлообмен на топлоносителя с околната среда, се считат за постоянни, независими от режима на работа на STS; · Загубите на ексергия, причинени от течове на вода от мрежата, се считат за постоянни, независимо от режима на работа на STS; · Не се отчита топлообменът на работния флуид с околната среда, който се осъществява в котела, резервоарите за различно предназначение (калцинатори, резервоари за съхранение) и топлообменниците през външната им повърхност, измита с въздух; · Нагряването на охлаждащата течност поради предаването на допълнителна топлина от димните газове към нея, както и нагряването на въздуха, влизащ в пещта от топлината на отработените газове, в този случай не са оптимизирани. Смята се, че по-голямата част от топлината на димните газове се използва за загряване на захранване или загряване на вода в икономийзера. Останалата топлина от димните газове се изхвърля в атмосферата, докато температурата на изходящите димни газове Tg в стационарния режим на работа на котела се приема за 140 ° C; · Не се взема предвид нагряването на изпомпваната вода в помпите. Като се вземат предвид изложените първоначални разпоредби и направените предположения, термоикономическият модел на STS, чиято схематична диаграма е показана на фиг. 1 може да бъде представена под формата на три последователно свързани зони, показани на фиг. 2 и ограничена от контролната повърхност. Зона 1 комбинира помпа (компресор) с електродвигател за подаване на гориво към котелен блок 11, топлообменник (котел) 12, мрежова помпа с електродвигател за подаване на охлаждаща течност към консуматори 13, подаване 14 и връщане на 15 топлина тръбопроводи. Зона 2 (1) включва топлообменник вода-вода на локалната отоплителна станция 211 и циркулационна помпа с електродвигател 221, а зона 2 (2) - бойлер за сурова вода 212, помпа за сурова вода с ел. двигател 222 и помпа за подхранване с електродвигател 232. Зони 2 (1 ) и 2 (2) представляват паралелно свързване на отделни елементи от термоикономическия модел на многофункционална STS, която осигурява топлоснабдяване на обекти с различни температури. Зона 3 включва нагревателни устройства 31. Ексергията се захранва от външен източник през управляващата повърхност към различни зони на термоикономическия модел STS: e11 - за задвижване на електродвигателя на горивната помпа (компресор); e13 - за задвижване на електродвигателя на мрежовата помпа; е22 (1) - за задвижване на електродвигателя на циркулационната помпа; e22 (2) - за задвижване на електродвигателя на помпата за сурова вода; e23 (2) - за задвижване на електродвигателя на помпената помпа. Цената на ексергията, доставена от външен източник, тоест електрическата енергия, е известна и е равна на Cel. Равенството на електрическата енергия и ексергията се обяснява с факта, че електрическата енергия може да бъде напълно преобразувана във всеки друг вид енергия. От външен източник се доставя гориво, чийто разход е vt, а цената на ct. Тъй като термичните процеси заемат основно място в процеса на функциониране на STS, променливите, които трябва да бъдат оптимизирани са тези, които позволяват разработването на термоикономически модел на STS и осигуряват сравнително просто определяне на температурните условия за процесите, протичащи в STS. STS. При решаване на задачата за статична оптимизация на STS, като се вземат предвид направените допускания и приетите обозначения, стойността на енергийните разходи, включително разходите за електроенергия и гориво, се определя от зависимостта: където t е времето на работа на STS. Консумацията на електрическа енергия за задвижването на двигателите на помпата и разходът на гориво зависят от режима на работа на STS и следователно от температурния напор в топлообменниците, температурата на димните газове и интервала на охлаждащата течност промяна на температурата. Следователно дясната страна на израза (2) е функция на избраните променливи, които трябва да бъдат оптимизирани. Следователно стойността на енергийните разходи е функция на няколко променливи, чиято екстремна стойност се определя при условие, че частичните производни на функцията на енергийните разходи по отношение на оптимизираните променливи са равни на нула. Този подход е валиден, ако всички променливи, които трябва да бъдат оптимизирани, се считат за независими и проблемът се свежда до определяне на безусловен екстремум. В действителност тези променливи са свързани. Получаването на аналитични изрази, описващи връзката между всички оптимизиращи променливи, е доста трудна задача. В същото време използването на термоикономическия метод в хода на изследванията дава възможност да се опрости тази задача. Както е показано на фиг. 2 термоикономическият модел CTS е представен под формата на поредица от последователно свързани зони, което позволява да се изрази подадената на всяка от зоните ексергия под формата на функционални зависимости от ексергийния поток, напускащ разглежданата зона, и оптимизираните променливи, влияещи върху нея. зона. Като се има предвид това, количеството ексергия, подавано към различни елементи на STS от външен източник ej (виж фиг. 2), и обемният разход на гориво vt, могат да бъдат обобщени по следния начин: Уравненията, включени в системата (4), се отнасят към различни зони на термоикономическия модел, връзката между които се осъществява от основния поток от ексергия. Ексергийният поток, свързващ отделните зони, е представен под формата на функционална зависимост от ексергийния поток, напускащ зоната, и оптимизираните променливи, влияещи върху разглежданата зона: В изрази (4) и (5) ej означава количеството ексергия, а Ej е функция, описваща нейната промяна. Наличието на връзки между оптимизираните променливи ни кара да разглеждаме оптимизирането на стойността на енергийните разходи като проблем за оптимизиране на функция от няколко променливи при наличие на ограничения като равенства (уравнения на свързване), т.е. като проблем за намиране условен екстремум. Проблемите, свързани с намирането на условен екстремум, могат да бъдат решени с помощта на метода на неопределените множители на Лагранж. Прилагането на метода на неопределените множители на Лагранж свежда проблема за намиране на условния екстремум на първоначалната функция на енергийните разходи (1) до проблема за намиране на безусловния екстремум на нова функция – лагранжиана. Като се вземат предвид горните системи от уравнения (4) и (5), изразът на лагранжиана за разглеждания проблем за оптимизиране на параметрите на работата на CTS се записва, както следва: При сравняване на израза за енергийни разходи (2 ) и за лагранжиана (6) като се вземат предвид зависимости (4) и (5 ) може да се провери тяхната пълна идентичност. За да се намерят условията за екстремум, частичните производни на функцията на Лагранж (6) по отношение на всички променливи (както оптимизирани, така и допълнителни, които се въвеждат от ограничителните уравнения) трябва да бъдат взети и приравнени на нула. Частичните производни по отношение на ексергийните потоци, свързващи отделни зони на термоикономическия модел ej, позволяват да се изчислят стойностите на множителите на Лагранж lj. По този начин частичната производна по отношение на e2 (1) има следната форма: Системата от уравнения (8) установява връзка между разсейването на енергия и разходите за енергия във всяка зона на термоикономическия модел при определени стойности на икономическите показатели Cel, Ct, l2 (1), l2 (2), l3. Стойностите l2 (1), l2 (2), l3 обикновено изразяват скоростта на промяна в енергийните разходи, когато количеството ексергия се промени, или с други думи, цената на единица ексергия, излизаща от всяка зона на термоикономическата модел. Решението на система (8) с отчитане на уравнения (7) дава възможност да се определят необходимите условия за намиране на минимума на Лагранжиан (6). За да се решат системите от уравнения (7) и (8), изразите (4) и (5), написани в общ вид, трябва да бъдат представени под формата на подробни аналитични отношения, които са компоненти на математическото описание на протичащите процеси в отделни елементи на CTS. Литература Brodyansky V.M., Fratscher V., Mikhalek K. Exergetic method and its applications. Под. изд. В.М.Бродянски - М .: Енергоатомиздат, 1988 .-- 288 с.

Правилният избор, компетентният дизайн и висококачествената инсталация на отоплителната система са гаранция за топлина и комфорт в къщата през целия отоплителен сезон. Отоплението трябва да бъде качествено, надеждно, безопасно и икономично. За да изберете правилната отоплителна система, трябва да се запознаете с техните типове, монтажни и експлоатационни характеристики на отоплителните уреди. Също така е важно да се вземе предвид наличността и цената на горивото.

Видове съвременни отоплителни системи

Отоплителната система е комплекс от елементи, използвани за отопление на помещението: източник на топлина, тръбопроводи, отоплителни уреди. Топлината се предава с помощта на охлаждаща течност - течна или газообразна среда: вода, въздух, пара, продукти от горенето на горивото, антифриз.

Отоплителните системи за сгради трябва да бъдат подбрани така, че да се постигне най-високо качество на отопление, като се поддържа влажност на въздуха, която е удобна за хората. В зависимост от вида на охлаждащата течност се разграничават следните системи:

• въздух;
• вода;
• пара;
• електрически;
• комбинирани (смесени).

Отоплителните устройства на отоплителната система са:

• конвективен;
• сияен;
• комбиниран (конвективно-лъчист).

Схема на двутръбна отоплителна система с принудителна циркулация

Като източник на топлина могат да се използват:

• въглища;
• дърва за огрев;
• електричество;
• брикети - торф или дървесина;
• енергия от слънцето или други алтернативни източници.

Въздухът се нагрява директно от източник на топлина, без да се използва междинен течен или газообразен топлоносител. Системите се използват за отопление на малки частни къщи (до 100 кв. М.). Монтажът на този тип отопление е възможен както при изграждането на сграда, така и при реконструкцията на съществуваща. Като източник на топлина служи котел, нагревателен елемент или газова горелка. Особеността на системата се крие във факта, че тя е не само отопление, но и вентилация, тъй като вътрешният въздух в помещението и свежият въздух, идващ отвън, се нагряват. Въздушните потоци влизат през специална всмукателна решетка, филтрират се, нагряват се в топлообменник, след което преминават през въздуховодите и се разпределят в помещението.

Температурата и вентилацията се контролират от термостати. Съвременните термостати ви позволяват да зададете предварително програма за температурни промени в зависимост от времето на деня. Системите функционират и в режим на климатизация. В този случай въздушните потоци се насочват през охладителите. Ако няма нужда от отопление или охлаждане на помещенията, системата работи като вентилационна система.

Схема на устройство за отопление на въздух в частна къща

Инсталирането на въздушно отопление е сравнително скъпо, но предимството му е, че няма нужда от загряване на междинния топлоносител и радиатори, поради което икономията на гориво е поне 15%.

Системата не замръзва, реагира бързо на температурни промени и загрява помещенията. Благодарение на филтрите въздухът навлиза в помещенията вече пречистен, което намалява броя на патогенните бактерии и допринася за създаването на оптимални условия за поддържане здравето на хората, живеещи в къщата.

Липса на отопление на въздуха - пресушаване на въздуха, изгаряне на кислород. Проблемът може лесно да бъде решен, ако инсталирате специален овлажнител. Системата може да бъде подобрена, за да се спестят пари и да се създаде по-комфортен микроклимат. Така рекуператорът загрява входящия въздух, поради изхода навън. Това ви позволява да намалите консумацията на енергия за отоплението му.

Възможно е допълнително почистване и дезинфекция на въздуха. За това, в допълнение към механичния филтър, включен в пакета, са монтирани електростатични фини филтри и ултравиолетови лампи.

Въздушно отопление с допълнителни уреди

Подгряване на вода

Това е затворена отоплителна система, като топлоносител се използва вода или антифриз. Водата се подава от източника на топлина към отоплителните радиатори. В централизираните системи температурата се регулира в точката на отопление, а в отделните системи - автоматично (с помощта на термостати) или ръчно (кранове).

Видове водни системи

В зависимост от вида на свързване на отоплителните уреди, системите се разделят на:

• еднотръбен,
• двутръбен,
• бифиларни (двустрелни).

Според метода на окабеляване те се разграничават:

• Горна част;
• дъно;
• вертикален;
• хоризонтална отоплителна система.

При еднотръбни системи отоплителните устройства са свързани последователно. За да се компенсират топлинните загуби, които възникват при последователното преминаване на вода от един радиатор към друг, се използват отоплителни уреди с различни топлопреносни повърхности. Например, могат да се използват чугунени батерии с голям брой секции. При двутръбната се използва схема за паралелно свързване, която ви позволява да инсталирате едни и същи радиатори.

Хидравличният режим може да бъде постоянен и променлив. В бифиларните системи отоплителните устройства са свързани последователно, както в еднотръбните системи, но условията на топлопредаване на радиаторите са същите като при двутръбните системи. Като отоплителни уреди се използват конвектори, стоманени или чугунени радиатори.

Схема за двутръбно водно отопление на селска къща

Предимства и недостатъци

Отоплението на водата е широко разпространено поради наличието на топлоносител. Друго предимство е възможността да оборудвате отоплителната система със собствените си ръце, което е важно за нашите сънародници, които са свикнали да разчитат само на собствените си сили. Въпреки това, ако бюджетът ви позволява да не спестявате пари, по-добре е да поверите проектирането и монтажа на отоплението на специалисти.

Това ще ви спести от много проблеми в бъдеще - течове, пробиви и т.н. Недостатъци - замръзване на системата при изключване, дълго време за загряване на помещенията. Към охлаждащата течност се налагат специални изисквания. Водата в системите трябва да е без примеси, с минимално съдържание на соли.

За загряване на охлаждащата течност може да се използва всеки тип котел: твърдо, течно гориво, газ или електричество. Най-често се използват газови котли, което предполага свързване към електрическата мрежа. Ако това не е възможно, обикновено се монтират котли на твърдо гориво. Те са по-икономични от дизайните, които работят на електричество или течни горива.

Забележка! Експертите препоръчват да изберете котел на базата на мощност от 1 kW на 10 кв. Тези цифри са ориентировъчни. Ако височината на тавана е повече от 3 м, къщата има големи прозорци, има допълнителни консуматори или помещенията не са добре изолирани, всички тези нюанси трябва да се вземат предвид при изчисленията.

Затворена система за отопление на дома

В съответствие със SNiP 2.04.05-91 "Отопление, вентилация и климатизация" използването на парни системи е забранено в жилищни и обществени сгради. Причината е несигурността на този вид отопление на помещенията. Нагревателите се нагряват до почти 100 ° C, което може да причини изгаряния.

Инсталацията е сложна, изисква умения и специални знания; по време на работа възникват трудности с регулирането на топлопреминаването; при пълнене на системата с пара е възможен шум. Днес парното отопление се използва в ограничена степен: в промишлени и нежилищни помещения, в пешеходни преходи, отоплителни точки. Предимствата му са относителна евтиност, ниска инерция, компактност на нагревателните елементи, висок топлопренос, липса на топлинни загуби. Всичко това доведе до популярността на парното отопление до средата на ХХ век, по-късно то беше заменено с водно отопление. Въпреки това, във фабрики, където парата се използва за промишлени цели, тя все още се използва широко за отопление на помещения.

Котел за парно отопление

Електрическо отопление

Това е най-надеждният и най-простият за работа тип отопление. Ако площта на къщата е не повече от 100 м2, електричеството е добър вариант, но отоплението на по-голяма площ не е икономически изгодно.

Електрическото отопление може да се използва като допълнително при спиране или ремонт на основната система. Също така е добро решение за селски къщи, в които собствениците живеят само периодично. Като допълнителни източници на топлина се използват електрически вентилаторни нагреватели, инфрачервени и маслени нагреватели.

Като отоплителни уреди се използват конвектори, електрически камини, електрически бойлери, захранващи кабели за подово отопление. Всеки тип има свои собствени ограничения. Така конвекторите загряват стаите неравномерно. Електрическите камини са по-подходящи като декоративен елемент, а работата на електрическите котли изисква значителна консумация на енергия. Топъл под се монтира, като се вземе предвид планът за подреждане на мебелите предварително, тъй като при преместването му захранващият кабел може да се повреди.

Схема на традиционно и електрическо отопление на сгради

Иновативни системи за отопление

Отделно трябва да се спомене иновативните отоплителни системи, които набират популярност. Най-често срещаните са:

• инфрачервени подове;
• термопомпи;
• слънчеви колектори.

Инфрачервени подове

Тези отоплителни системи се появиха на пазара едва наскоро, но вече станаха доста популярни поради тяхната ефективност и по-голяма ефективност от конвенционалното електрическо отопление. Подовото отопление работи от захранването, монтират се в замазка или лепило за плочки. Нагревателните елементи (карбон, графит) излъчват инфрачервени вълни, които преминават през подовата настилка, загряват телата на хора и предмети и от тях на свой ред загряват въздуха.

Саморегулиращите се карбонови постелки и фолио могат да се монтират под краката на мебелите без страх от повреда. Интелигентните подове регулират температурата поради специалното свойство на нагревателните елементи: при прегряване разстоянието между частиците се увеличава, съпротивлението се увеличава - и температурата намалява. Разходите за енергия са сравнително ниски. Когато инфрачервените подове са включени, консумацията на енергия е около 116 вата на работен метър, след загряване намалява до 87 вата. Контролът на температурата се осигурява от терморегулатори, което намалява консумацията на енергия с 15-30%.

Инфрачервените въглеродни постелки са удобни, надеждни, икономични, лесни за инсталиране

Термопомпи

Това са устройства за пренос на топлинна енергия от източник към топлоносител. Самата идея за термопомпена система не е нова; тя е предложена от лорд Келвин още през 1852 г.

Как работи: Термопомпата от наземен източник взема топлина от околната среда и я прехвърля към отоплителната система. Системите могат да работят и за охлаждане на сгради.

Как работи термопомпата

Прави се разлика между помпи с отворен и затворен цикъл. В първия случай инсталациите вземат вода от подземния поток, прехвърлят я към отоплителната система, отнемат топлинната енергия и я връщат на мястото на приемане. Във втория, през специални тръби в резервоара се изпомпва охлаждаща течност, която прехвърля / отстранява топлината от водата. Помпата може да използва топлинната енергия на водата, земята, въздуха.

Предимството на системите е, че могат да се монтират в къщи, които не са свързани с газоснабдяване. Термопомпите са сложни и скъпи за инсталиране, но могат да спестят разходи за енергия по време на работа.

Термопомпата е предназначена да използва топлината на околната среда в отоплителните системи

Слънчеви колектори

Слънчевите инсталации са системи за събиране на слънчева топлинна енергия и прехвърлянето й към охлаждаща течност

Като топлоносител може да се използва вода, масло или антифриз. Дизайнът включва допълнителни електрически нагреватели, които се включват, ако ефективността на слънчевата инсталация намалее. Има два основни типа колектори - плоски и вакуумни. Плоските са с абсорбатор с прозрачно покритие и топлоизолация. При вакуумните това покритие е многослойно, в херметически затворени колектори се създава вакуум. Това ви позволява да загреете охлаждащата течност до 250-300 градуса, докато плоските инсталации са в състояние да я загреят само до 200 градуса. Предимствата на модулите включват лекота на монтаж, ниско тегло и потенциално висока ефективност.

Има обаче едно "но": ефективността на слънчевия колектор зависи твърде много от температурната разлика.

Слънчев колектор в системи за топла вода и отоплителни системи Сравнението на отоплителните системи показва, че няма идеален метод за отопление

Нашите сънародници все още предпочитат отоплението с топла вода. Обикновено възникват съмнения само за това кой конкретен източник на топлина да изберете, как най-добре да свържете котела към отоплителната система и т.н. И все пак няма готови рецепти, подходящи за абсолютно всички. Необходимо е внимателно да се претеглят плюсовете и минусите, да се вземат предвид характеристиките на сградата, за която се избира системата. Ако имате съмнения, трябва да се консултирате със специалист.

Видео: видове отоплителни системи

Съвременните отоплителни системи се основават на различни методи за отопление, което ви позволява да изберете най-подходящия вариант за вашата селска къща. Доказаните през годините технологии ще осигурят не само ефективно отопление на помещенията, но и независим контрол на температурата във всяка стая, икономия на разход на гориво, автоматично и дистанционно управление.

Отоплението и топлоснабдяването, използвани днес в селските къщи, могат условно да бъдат разделени на две групи - класически и иновативни. Всяка група е достатъчно широка, така че модерното отопление на дома ви позволява да изберете опцията, която е най-ефективна за вас.

Класически отоплителни системи

Отоплението на котела с течен топлоносител принадлежи към класическото. Поемайки топлина от котела, охлаждащата течност загрява радиаторите, които от своя страна отдават топлина в помещението чрез въздушна конвекция. Котелът може да използва газ, електричество, дизелово гориво или дърва като гориво.

Някои видове класическо отопление получават по-добри възможности, превръщайки се в модерни отоплителни системи. Например, електрическото отопление може да бъде директно - енергията незабавно се преобразува в топлина без използване на котел, топлоносител, сложна система от тръби и радиатори. Директното електрическо инфрачервено отопление е освободено от недостатъците, присъщи на стандартното отопление с конвекция. Инфрачервените лъчи загряват физически тела, а не въздуха. Отопленият въздух не се натрупва под тавана, помещението се нагрява по-бързо и равномерно. Системата за директно електрическо отопление изисква най-ниски разходи за монтаж и поддръжка.

Въздушното отопление също не използва междинна отоплителна среда. Въздухът, загрят от котела през въздуховодите, веднага влиза в отопляемото помещение. Едновременно с отоплението този метод позволява климатизация и вентилация на помещенията.

Съвременните отоплителни системи понякога се връщат към миналото с известен успех. Например, инженерите успяха да подобрят остарялото отопление на твърдо гориво. В пиролизен котел на твърдо гориво дървата за огрев се изгарят по сложна схема с образуване на горим пиролизен газ. Газът се изгаря в отделна пещ, в резултат на което общата ефективност на котела се увеличава.

Най-важният показател за ефективността на съвременното автономно отопление е възможността за гъвкаво автоматично, програмирано и дистанционно управление. Най-простата и ефективна автоматизация е подходяща за отопление на газ, електричество и въздух. Благодарение на гъвкавото управление, модерните отоплителни системи могат лесно да бъдат интегрирани в „умния дом“, повишавайки общия комфорт на живот.

Иновативни системи за отопление

Съвременните отоплителни системи са неотделими от търсенето на нови решения. Категорията иновативни включва всички енергонезависими технологии за отопление, които използват възобновяеми енергийни източници – слънчева радиация, вятърна и вълнова енергия, термопомпа и др. Днес все още е твърде скъпо, технологично трудно и не винаги ефективно да се направят модерните отоплителни системи на лятна къща или вила енергонезависими. Но всяка година технологиите се подобряват, приближавайки възможността за организиране на напълно независимо отопление. В момента се използват енергонезависими технологии за организиране на допълнително, резервно и аварийно отопление.

Която и отоплителна система на селска къща да изберете, първо трябва да сведете до минимум топлинните загуби на сградата, доколкото е възможно. За това при проектирането и изграждането на къща се използват специални архитектурни решения, енергоспестяващи материали и технологии. Активно се използват топлинни акумулатори, които позволяват съхраняване на топлина през нощта при намалени тарифи за електроенергия.

Съвременното отопление на селска къща се характеризира не само с ефективност, икономичност, но и с високи експлоатационни характеристики. Професионално проектирана и сглобена отоплителна система има дълъг експлоатационен живот, позволява бързо обслужване, ремонт и актуализиране на оборудване.

Министерство на образованието на Руската федерация

Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование „Магнитогорски държавен технически университет

тях. G.I. Носов"

(FGBOU VPO "MSTU")

Катедра Топлоенергийни системи

абстрактно

в дисциплината "Въведение в режисурата"

на тема: "Централизирано и децентрализирано топлоснабдяване"

Изпълни: студент Султанов Руслан Салихович

Група: zEATB-13 "Топлоенергетика и топлотехника"

Код: 140100

Проверено от: Евгений Борисович Агапитов, доктор на техническите науки

Магнитогорск 2015г

1. Въведение 3

2.Централизирано отопление 4

3.Децентрализирано отопление 4

4. Видове отоплителни системи и принципи на тяхното действие 4

5.Модерни системи за отопление и топла вода в Русия 10

6. Перспективи за развитие на топлоснабдяването в Русия 15

7. Заключение 21

1. Въведение

Живеейки в умерените ширини, където през по-голямата част от годината е студено, е необходимо да се осигури топлоснабдяване на сгради: жилищни сгради, офиси и други помещения. Топлоснабдяването осигурява комфортен живот, ако е апартамент или къща, продуктивна работа, ако е офис или склад.

Първо, нека разберем какво се има предвид под термина "Топлоснабдяване". Топлоснабдяването е снабдяването на отоплителните системи на сграда с топла вода или пара. Топлоелектрическите централи и котелните са обичайният източник на топлоснабдяване. Има два вида топлоснабдяване на сгради: централизирано и локално. С централизиран се захранват отделни квартали (промишлени или жилищни). За ефективната работа на централизирана топлоснабдителна мрежа е изградена, разделяйки я на нива, работата на всеки елемент е да изпълнява една задача. С всяко ниво задачата на елемента намалява. Локално топлоснабдяване - доставка на топлина на една или повече къщи. Централизираните отоплителни мрежи имат редица предимства: по-нисък разход на гориво и спестяване на разходи, използване на нискокачествено гориво и подобрени санитарни условия в жилищните райони. Топлофикационната система включва топлоизточник (CHP), отоплителна мрежа и топлоконсумиращи инсталации. Комбинираната топлоелектрическа централа произвежда топлина и енергия. Източници на локално топлоснабдяване са печки, бойлери, бойлери.

Отоплителните системи се различават по различни температури и налягания на водата. Зависи от изискванията на клиента и икономическите съображения. С увеличаване на разстоянието, през което е необходимо да се "пренася" топлина, икономическите разходи се увеличават. Понастоящем разстоянието на топлопреминаване се измерва в десетки километри. Системите за топлоснабдяване се разделят според обема на топлинните натоварвания. Отоплителните системи се класифицират като сезонни, а системите за топла вода се класифицират като постоянни.

1. Топлофикация

Топлофикацията се характеризира с наличието на обширна разклонена абонатна отоплителна мрежа с захранване на множество топлоприемници (фабрики, предприятия, сгради, апартаменти, жилищни помещения и др.).

Основните източници за топлофикация са: - комбинирани топлоелектрически централи (CHP), които също генерират електроенергия по пътя; - котелни (в топло и на пара).

1. Децентрализирано топлоснабдяване

Децентрализираното топлоснабдяване се характеризира със система за топлоснабдяване, в която източникът на топлина е комбиниран с радиатор, тоест отоплителната мрежа е незначителна или липсва изобщо. Ако в помещенията се използват отделни индивидуални електрически или локални отоплителни топлоколектори, тогава такова топлоснабдяване ще бъде индивидуално (пример е отоплението на собственото малко котелно помещение на цялата сграда). Мощността на такива източници на топлина, като правило, е много малка и зависи от нуждите на техните собственици. Отоплителната мощност на такива индивидуални източници на топлина е не повече от 1 Gcal / h или 1,163 MW.

Основните видове такова децентрализирано отопление:

Електрически, а именно: - директни; - натрупване; - топлинна помпа; - фурна. Малки котелни.