Ahorro energético en sistemas de suministro de calor

Completado: alumnos del grupo T-23

Salazhenkov M.Yu

D.

Introducción

Hoy, la política de ahorro de energía es una prioridad en el desarrollo de sistemas de suministro de energía y calor. De hecho, toda empresa estatal elabora, aprueba e implementa planes de conservación y mejora de la eficiencia energética de empresas, talleres, etc.

El sistema de calefacción del país no es una excepción. Es bastante grande y engorroso, consume cantidades colosales de energía y al mismo tiempo hay pérdidas no menos colosales de calor y energía.

Consideremos cuál es el sistema de suministro de calor, dónde ocurren las mayores pérdidas y qué complejos de medidas de ahorro de energía se pueden utilizar para aumentar la "eficiencia" de este sistema.

Sistemas de suministro de calor

Suministro de calor: suministro de calor a edificios (estructuras) residenciales, públicos e industriales para garantizar los servicios públicos (calefacción, ventilación, suministro de agua caliente) y las necesidades tecnológicas de los consumidores.

En la mayoría de los casos, la calefacción se trata de crear un ambiente interior confortable: en casa, en el trabajo o en un lugar público. El suministro de calor también incluye calentar agua del grifo y agua en piscinas, calentar invernaderos, etc.

La distancia sobre la que se transporta el calor en los modernos sistemas de calefacción urbana alcanza varias decenas de kilómetros. El desarrollo de sistemas de suministro de calor se caracteriza por un aumento en la capacidad de la fuente de calor y la capacidad unitaria del equipo instalado. La potencia térmica de la cogeneración moderna alcanza 2-4 Tcal / h, las calderas de distrito 300-500 Gcal / h. En algunos sistemas de suministro de calor, varias fuentes de calor trabajan juntas para redes de calefacción comunes, lo que aumenta la confiabilidad, maniobrabilidad y eficiencia del suministro de calor.

El agua calentada en la sala de calderas puede circular directamente en el sistema de calefacción. El agua caliente se calienta en un intercambiador de calor del sistema de suministro de agua caliente (ACS) a una temperatura más baja, del orden de 50–60 ° С. La temperatura del agua de retorno puede ser un factor importante en la protección de la caldera. El intercambiador de calor no solo transfiere calor de un circuito a otro, sino que también hace frente de manera efectiva a la diferencia de presión que existe entre el primer y el segundo circuito.

La temperatura de calefacción por suelo radiante requerida (30 ° C) se puede obtener ajustando la temperatura del agua caliente circulante. La diferencia de temperatura también se puede lograr utilizando una válvula de tres vías que mezcle agua caliente en el sistema con un retorno.

La regulación del suministro de calor en los sistemas de suministro de calor (diario, estacional) se lleva a cabo tanto en la fuente de calor como en las instalaciones que consumen calor. En los sistemas de suministro de calor por agua, el llamado control de calidad central del suministro de calor generalmente se lleva a cabo de acuerdo con el tipo principal de carga de calor: calefacción o mediante una combinación de dos tipos de carga: calefacción y suministro de agua caliente. Consiste en cambiar la temperatura del refrigerante suministrado desde la fuente de suministro de calor a la red de calefacción de acuerdo con el programa de temperatura adoptado (es decir, la dependencia de la temperatura del agua requerida en la red con la temperatura del aire exterior). La regulación central de la calidad se complementa con la regulación cuantitativa local en los puntos de calefacción; este último es más común en aplicaciones de agua caliente y suele ser automático. En los sistemas de calentamiento de vapor, la regulación cuantitativa local se lleva a cabo principalmente; La presión de vapor en la fuente de suministro de calor se mantiene constante, el consumo de vapor es regulado por los consumidores.

1.1 Composición del sistema de suministro de calor

El sistema de suministro de calor consta de las siguientes partes funcionales:

1) una fuente de producción de energía térmica (sala de calderas, cogeneración, colector solar, dispositivos de aprovechamiento de residuos térmicos industriales, instalaciones de aprovechamiento de calor de fuentes geotérmicas);

2) transporte de dispositivos de energía térmica a las instalaciones (redes de calefacción);

3) dispositivos consumidores de calor que transfieren energía térmica al consumidor (radiadores de calefacción, calentadores de aire).

1.2 Clasificación de los sistemas de suministro de calor.

En el lugar de generación de calor, los sistemas de suministro de calor se dividen en:

1) centralizado (la fuente de producción de energía térmica funciona para el suministro de calor de un grupo de edificios y está conectada mediante dispositivos de transporte con dispositivos de consumo de calor);

2) local (el consumidor y la fuente de suministro de calor se encuentran en la misma habitación o en las inmediaciones).

Las principales ventajas de la calefacción urbana sobre la calefacción local son una reducción significativa en el consumo de combustible y los costos operativos (por ejemplo, debido a la automatización de las plantas de calderas y un aumento en su eficiencia); la posibilidad de utilizar combustible de baja calidad; reducir el grado de contaminación del aire y mejorar las condiciones sanitarias de las zonas pobladas. En los sistemas de suministro de calor locales, las fuentes de calor son estufas, calderas de agua caliente, calentadores de agua (incluido el solar), etc.

Por tipo de refrigerante, los sistemas de suministro de calor se dividen en:

1) agua (con temperaturas de hasta 150 ° С);

2) vapor (a una presión de 7-16 atm).

El agua se utiliza principalmente para cubrir cargas municipales y domésticas, y el vapor se utiliza para cargas tecnológicas. La elección de la temperatura y la presión en los sistemas de calefacción está determinada por los requisitos del consumidor y las consideraciones económicas. Con un aumento en la distancia de transporte de calor, aumenta un aumento económicamente justificado en los parámetros del refrigerante.

Según el método de conexión del sistema de calefacción al sistema de suministro de calor, estos últimos se dividen en:

1) dependiente (el refrigerante calentado en un generador de calor y transportado a través de las redes de calefacción va directamente a los dispositivos que consumen calor);

2) independiente (el refrigerante que circula a través de las redes de calefacción en el intercambiador de calor calienta el refrigerante que circula en el sistema de calefacción). (Figura 1)

En sistemas independientes, las unidades de consumo están aisladas hidráulicamente de la red de calefacción. Dichos sistemas se utilizan principalmente en las grandes ciudades, para aumentar la confiabilidad del suministro de calor, así como en los casos en que el modo de presión en la red de calefacción es inaceptable para instalaciones que consumen calor debido a las condiciones de su resistencia, o cuando el La presión estática creada por este último es inaceptable para la red de calefacción (como son, por ejemplo, los sistemas de calefacción para edificios de gran altura).

Figura 1 - Diagramas esquemáticos de los sistemas de suministro de calor mediante el método de conectarlos a los sistemas de calefacción.

Por el método de conexión del sistema de suministro de agua caliente al sistema de suministro de calor:

1) cerrado;

2) abierto.

En sistemas cerrados, el suministro de agua caliente se suministra con agua del sistema de suministro de agua, calentada a la temperatura requerida con agua de la red de calefacción en intercambiadores de calor instalados en puntos de calor. En sistemas abiertos, el agua se suministra directamente desde la red de calefacción (toma de agua directa). Las fugas de agua por fugas en el sistema, así como su consumo para la toma de agua se compensan con el suministro adicional de una cantidad adecuada de agua a la red de calefacción. Para evitar la corrosión y la formación de incrustaciones en la superficie interior de la tubería, el agua suministrada a la red de calefacción se somete a un tratamiento de agua y desaireación. En sistemas abiertos, el agua también debe cumplir con los requisitos de agua potable. La elección del sistema está determinada principalmente por la disponibilidad de una cantidad suficiente de agua potable, sus propiedades corrosivas y formadoras de incrustaciones. Los sistemas de ambos tipos se han generalizado en Ucrania.

Por la cantidad de tuberías utilizadas para transferir el refrigerante, los sistemas de suministro de calor se distinguen:

monotubo

dos tubos

multitubo.

Los sistemas de una tubería se utilizan en los casos en que los consumidores utilizan completamente el portador de calor y no regresa (por ejemplo, en sistemas de vapor sin retorno de condensado y en sistemas de agua abiertos, donde toda el agua que proviene de la fuente se desmonta para agua caliente suministro a los consumidores).

En los sistemas de dos tubos, el refrigerante se devuelve total o parcialmente a la fuente de calor, donde se calienta y se repone.

Los sistemas de tuberías múltiples se organizan cuando es necesario separar ciertos tipos de carga de calor (por ejemplo, suministro de agua caliente), lo que simplifica la regulación del suministro de calor, el modo de funcionamiento y los métodos de conexión de los consumidores a las redes de calefacción. En Rusia, prevalecen los sistemas de suministro de calor de dos tuberías.

1.3 Tipos de consumidores de calor

Los consumidores de calor del sistema de suministro de calor son:

1) sistemas sanitarios-técnicos de los edificios que utilizan calor (calefacción, ventilación, aire acondicionado, sistemas de suministro de agua caliente);

2) instalaciones tecnológicas.

El uso de agua caliente para calentar espacios es bastante común. Al mismo tiempo, se utilizan una variedad de métodos para transferir la energía del agua para crear un ambiente interior confortable. Uno de los más habituales es el uso de radiadores de calefacción.

Una alternativa a los radiadores es la calefacción por suelo radiante cuando los circuitos de calefacción se encuentran debajo del suelo. El circuito de calefacción por suelo radiante suele estar conectado al circuito del radiador de calefacción.

Ventilación: una unidad de serpentín de ventilador que suministra aire caliente a una habitación, generalmente utilizada en edificios públicos. A menudo se utilizan combinaciones de dispositivos de calefacción, como radiadores para calefacción y calefacción por suelo radiante o radiadores para calefacción y ventilación.

El agua caliente del grifo se ha convertido en parte de la vida diaria y de las necesidades diarias. Por tanto, una instalación de agua caliente debe ser fiable, higiénica y económica.

Según el modo de consumo de calor durante el año, se distinguen dos grupos de consumidores:

1) estacional, que requiere calor solo en la estación fría (por ejemplo, sistemas de calefacción);

2) todo el año, requiriendo calefacción todo el año (sistemas de suministro de agua caliente).

Dependiendo de la relación y los modos de los tipos individuales de consumo de calor, se distinguen tres grupos característicos de consumidores:

1) edificios residenciales (el consumo de calor estacional para calefacción y ventilación es típico y el consumo durante todo el año para el suministro de agua caliente);

2) edificios públicos (consumo de calor estacional para calefacción, ventilación y aire acondicionado);

3) edificios y estructuras industriales, incluidos los complejos agrícolas (todos los tipos de consumo de calor, cuya relación cuantitativa está determinada por el tipo de producción).

2 Calefacción urbana

La calefacción urbana es una forma fiable y respetuosa con el medio ambiente de proporcionar calor. Los sistemas de calefacción urbana distribuyen agua caliente o, en algunos casos, vapor desde una sala de calderas central entre numerosos edificios. Existe una amplia variedad de fuentes que se utilizan para generar calor, incluida la quema de petróleo y gas natural o el uso de aguas geotérmicas. El uso de calor de fuentes de baja temperatura, como el calor geotérmico, es posible con el uso de intercambiadores de calor y bombas de calor. La posibilidad de utilizar calor no recuperado de empresas industriales, calor excedente del procesamiento de residuos, procesos industriales y alcantarillado, plantas de calefacción específicas o centrales térmicas en calefacción urbana, permite la elección óptima de una fuente de calor en términos de eficiencia energética. De esta forma, optimiza costes y protege el medio ambiente.

El agua caliente de la sala de calderas se alimenta a un intercambiador de calor, que separa el lugar de producción de las tuberías de distribución de la red de calefacción urbana. Luego, el calor se distribuye entre los usuarios finales y se suministra a través de las subestaciones a los respectivos edificios. Cada una de estas subestaciones generalmente incluye un intercambiador de calor para calefacción de espacios y otro para suministro de agua caliente.

Hay varias razones para instalar intercambiadores de calor para separar la planta de calefacción y la red de calefacción urbana. Cuando existan diferencias significativas de presión y temperatura que puedan causar daños graves al equipo y la propiedad, el intercambiador de calor puede evitar que los medios contaminados o corrosivos entren en equipos sensibles de calefacción y ventilación. Otro motivo importante para separar la sala de calderas, la red de distribución y los usuarios finales es la clara definición de las funciones de cada componente del sistema.

En una planta combinada de calor y energía (CHP), el calor y la electricidad se producen simultáneamente, con calor como subproducto. El calor se usa comúnmente en los sistemas de calefacción de distrito, lo que conduce a una mayor eficiencia y economía de energía. El grado de utilización de la energía obtenida de la quema de combustibles será del 85 al 90%. La eficiencia será entre un 35% y un 40% mayor que en el caso de la generación de energía y calor por separado.

En una planta de cogeneración, la combustión del combustible calienta el agua, que se convierte en vapor a alta presión y alta temperatura. El vapor impulsa una turbina conectada a un generador que produce electricidad. Después de la turbina, el vapor se condensa en un intercambiador de calor. El calor liberado durante este proceso se alimenta a las tuberías de calefacción urbana y se distribuye entre los usuarios finales.

Para el usuario final, la calefacción urbana significa un suministro de energía ininterrumpido. La calefacción urbana es más conveniente y eficiente que los pequeños sistemas de calefacción individual para el hogar. Las tecnologías modernas para quemar combustible y limpiar las emisiones reducen el impacto negativo sobre el medio ambiente.

En edificios de apartamentos u otros edificios con calefacción por puntos de calefacción central, el principal requisito es la calefacción, el suministro de agua caliente, la ventilación y la calefacción por suelo radiante para un gran número de consumidores con un consumo energético mínimo. Al utilizar equipos de calidad en el sistema de calefacción, puede reducir sus costos generales.

Otra tarea muy importante de los intercambiadores de calor en la calefacción urbana es garantizar la seguridad del sistema interno separando a los usuarios finales de la red de distribución. Esto es necesario debido a las importantes diferencias de temperatura y presión. En caso de accidente, también se puede minimizar el riesgo de inundaciones.

En los puntos de calefacción central, a menudo hay un esquema de conexión de dos etapas para intercambiadores de calor (Fig. 2, A). Esta conexión significa una máxima utilización del calor y una baja temperatura del agua de retorno cuando se utiliza un sistema de agua caliente. Es especialmente ventajoso cuando se opera en una planta combinada de calor y energía donde se desea una baja temperatura del agua de retorno. Este tipo de subestación puede proporcionar fácilmente suministro de calor para hasta 500 apartamentos y, a veces, más.

A) Conexión de dos etapas B) Conexión en paralelo

Figura 2 - Diagrama de conexión de intercambiadores de calor

La conexión en paralelo de un intercambiador de calor de ACS (Fig. 2, B) es menos complicada que una conexión de dos etapas y se puede utilizar para cualquier tamaño de instalación que no necesite una baja temperatura del agua de retorno. Dicha conexión se usa generalmente para subestaciones pequeñas y medianas con una carga de hasta aproximadamente 120 kW. Diagrama de conexión para calentadores de agua según SP 41-101-95.

La mayoría de los sistemas de calefacción urbana imponen altas exigencias a los equipos instalados. El equipo debe ser confiable y flexible, proporcionando la seguridad necesaria. En algunos sistemas, también debe cumplir con estándares de higiene muy altos. Otro factor importante en la mayoría de los sistemas son los bajos costos operativos.

Sin embargo, en nuestro país, el sistema de calefacción urbana se encuentra en un estado deplorable:

el equipo técnico y el nivel de soluciones tecnológicas en la construcción de redes de calefacción corresponden al estado de la década de 1960, mientras que los radios de suministro de calor aumentaron drásticamente y hubo una transición a nuevos tamaños estándar de diámetros de tubería;

la calidad del metal de los tubos de calor, el aislamiento térmico, las válvulas de cierre y control, las estructuras y el tendido de tubos de calor es significativamente inferior a las contrapartes extranjeras, lo que conduce a grandes pérdidas de energía térmica en las redes;

las malas condiciones para el aislamiento térmico de las tuberías de calor y los canales de las redes de calefacción contribuyeron a un aumento en la dañabilidad de las tuberías de calor subterráneas, lo que provocó serios problemas de reemplazo de equipos en las redes de calefacción;

los equipos domésticos de las grandes CHPP corresponden al nivel externo promedio de la década de 1980, y en la actualidad las CHPP de turbinas de vapor se caracterizan por una alta accidentalidad, ya que casi la mitad de la capacidad instalada de las turbinas ha agotado su vida de diseño;

Los CHPP que funcionan con carbón no tienen sistemas para limpiar los gases de combustión de NOх y SOх, y la eficiencia de recolección de partículas sólidas a menudo no alcanza los valores requeridos;

La competitividad de SCT en la etapa actual sólo puede garantizarse mediante la introducción de soluciones técnicas especialmente nuevas, tanto en la estructura de los sistemas como en los esquemas, equipos de fuentes de energía y redes de calefacción.

2.2 Eficiencia de los sistemas de calefacción urbana

Una de las condiciones más importantes para el funcionamiento normal del sistema de suministro de calor es la creación de un régimen hidráulico que proporcione presión en la red de calefacción suficiente para crear caudales de agua de calefacción en instalaciones que consumen calor de acuerdo con una carga de calor determinada. El funcionamiento normal de los sistemas de consumo de calor es la esencia de proporcionar a los consumidores energía térmica de una calidad adecuada, y para la organización proveedora de energía es mantener los parámetros del modo de suministro de calor al nivel regulado por las Reglas de Operación Técnica (PTE ) de centrales eléctricas y redes de la Federación de Rusia, PTE de centrales térmicas. El régimen hidráulico está determinado por las características de los elementos principales del sistema de suministro de calor.

Durante la operación en el sistema de suministro de calor centralizado existente debido a un cambio en la naturaleza de la carga de calor, la conexión de nuevos consumidores de calor, un aumento en la rugosidad de las tuberías, un ajuste de la temperatura de diseño para calefacción, un cambio en la temperatura programa para el suministro de energía térmica (FC) desde la fuente de FC, por regla general, se produce un suministro de calor desigual. a los consumidores, sobreestimación de los costos de agua de la red y una reducción en el rendimiento de las tuberías.

Además de esto, suele haber problemas en los sistemas que consumen calor. Tales como, desalineación de los regímenes de consumo de calor, falta de personal de las unidades de ascensor, violación no autorizada por parte de los consumidores de los esquemas de conexión (establecidos por proyectos, condiciones técnicas y contratos). Los problemas indicados de los sistemas de consumo de calor se manifiestan, en primer lugar, en la desregulación de todo el sistema, caracterizado por mayores caudales del refrigerante. Como resultado, hay una presión disponible insuficiente (debido al aumento de las pérdidas de presión) del refrigerante en las entradas, lo que a su vez conduce al deseo de los suscriptores de proporcionar la diferencia necesaria al drenar el agua de la red de las tuberías de retorno para crear al menos circulación mínima en los dispositivos de calefacción (violación de los esquemas de conexión, etc.), lo que conduce a un aumento adicional en el caudal y, en consecuencia, a pérdidas de presión adicionales, y a la aparición de nuevos suscriptores con caídas de presión reducidas, etc. Hay una "reacción en cadena" en la dirección de la desalineación total del sistema.

Todo esto tiene un impacto negativo en todo el sistema de suministro de calor y en las actividades de la organización proveedora de energía: incapacidad para cumplir con el programa de temperatura; aumento de la recarga del sistema de suministro de calor y, cuando se agota la capacidad de tratamiento del agua, reposición forzada de agua cruda (como resultado, corrosión interna, falla prematura de tuberías y equipos); aumento forzado del suministro de energía térmica para reducir el número de quejas de la población; aumento de los costos operativos en el sistema de transporte y distribución de energía térmica.

Es necesario señalar que en el sistema de suministro de calor siempre existe una relación entre los regímenes térmico e hidráulico en estado estacionario. Un cambio en la distribución del flujo (incluido su valor absoluto) siempre cambia la condición de intercambio de calor, tanto directamente en las instalaciones de calefacción como en los sistemas de consumo de calor. Como regla general, el resultado de un funcionamiento anormal del sistema de suministro de calor es una alta temperatura del agua de la red de retorno.

Cabe señalar que la temperatura del agua de la red de retorno en la fuente de calor es una de las principales características operativas destinadas a analizar el estado del equipo de la red de calefacción y los modos de funcionamiento del sistema de suministro de calor, así como para evaluar la efectividad de las medidas. tomado por organizaciones que operan redes de calefacción para aumentar el nivel de operación del sistema de suministro de calor. Como regla general, en caso de desalineación del sistema de suministro de calor, el valor real de esta temperatura difiere significativamente de su valor estándar calculado para el sistema de suministro de calor dado.

Por lo tanto, cuando el sistema de suministro de calor está desalineado, la temperatura del agua de la red, como uno de los principales indicadores del modo de suministro y consumo de energía térmica en el sistema de suministro de calor, resulta ser: en la tubería de suministro, en casi todos los intervalos de la temporada de calefacción, se caracteriza por valores reducidos; la temperatura del suministro de agua de retorno, a pesar de esto, se caracteriza por valores aumentados; la diferencia de temperatura en las tuberías de suministro y retorno, es decir, este indicador (junto con el consumo específico de agua de la red para la carga de calor conectada) caracteriza el nivel de calidad del consumo de energía térmica, se subestima en comparación con los valores requeridos.

Cabe destacar un aspecto más, asociado a un incremento en relación al valor calculado del caudal de agua de la red para el régimen térmico de los sistemas de consumo de calor (calefacción, ventilación). Para el análisis directo, es aconsejable utilizar la dependencia, que determina, en caso de desviación de los parámetros reales y elementos estructurales del sistema de suministro de calor de los calculados, la relación del consumo real de energía térmica en los sistemas de consumo de calor. a su valor calculado.

donde Q es el consumo de energía térmica en los sistemas de consumo de calor;

g es el flujo de agua de calefacción;

tп y tо - temperatura en las tuberías de suministro y retorno.

Esta dependencia (*) se muestra en la Fig.3. La ordenada muestra la relación entre el consumo real de energía térmica y su valor calculado, y la abscisa muestra la relación entre el consumo real de agua de calefacción y su valor calculado.

Figura 3 - Gráfico de dependencia del consumo de energía térmica por sistemas

Consumo de calor procedente del consumo de agua de la red.

Como tendencias generales, es necesario señalar que, en primer lugar, un aumento en el consumo de agua de la red en n veces no provoca un aumento en el consumo de energía térmica correspondiente a este número, es decir, el coeficiente de consumo de calor se retrasa. detrás del coeficiente de consumo de agua de la red. En segundo lugar, con una disminución en el consumo de agua de calefacción, el suministro de calor al sistema de consumo de calor local disminuye cuanto más rápido, menor es el consumo real de agua de calefacción en comparación con el calculado.

Por lo tanto, los sistemas de calefacción y ventilación reaccionan muy débilmente al exceso de agua de suministro. Entonces, un aumento en el consumo de agua de calefacción para estos sistemas en relación con el valor calculado en un 50% provoca un aumento en el consumo de calor en solo un 10%.

El punto de la Fig. 3 con coordenadas (1; 1) muestra el modo de funcionamiento calculado y realmente alcanzable del sistema de suministro de calor después de llevar a cabo las medidas de ajuste. El modo de funcionamiento realmente alcanzable significa dicho modo, que se caracteriza por la posición existente de los elementos estructurales del sistema de suministro de calor, las pérdidas de calor de los edificios y estructuras y está determinado por el consumo total de agua de la red en los terminales de la energía térmica. fuente, que es necesaria para asegurar una carga de calor dada con el programa existente de suministro de energía térmica.

También debe tenerse en cuenta que el aumento del consumo de agua de la red, debido al valor limitado del rendimiento de las redes de calefacción, conduce a una disminución en los valores de las presiones disponibles en las entradas de los consumidores necesarias para el funcionamiento normal del calor. -equipo de consumo. Cabe señalar que las pérdidas de presión a través de la red de calefacción están determinadas por la dependencia cuadrática del caudal de la red de calefacción:

Es decir, con un aumento en el caudal real de agua de la red GF en 2 veces en relación con el valor calculado de GР, las pérdidas de presión a través de la red de calefacción aumentan en 4 veces, lo que puede conducir a presiones disponibles inaceptablemente pequeñas en las unidades de calefacción. de los consumidores y, en consecuencia, al suministro de calor insuficiente a estos consumidores, lo que puede causar un drenaje no autorizado del agua de la red para crear circulación (violación no autorizada por parte de los consumidores de los esquemas de conexión, etc.)

Un mayor desarrollo de dicho sistema de suministro de calor a lo largo del camino para aumentar el caudal del refrigerante, en primer lugar, requerirá el reemplazo de las secciones principales de las tuberías de calor, la instalación adicional de unidades de bombeo de red, un aumento en la productividad del tratamiento del agua, etc. ., y en segundo lugar, conduce a un aumento aún mayor en los costos adicionales: el costo de compensación de la electricidad, el agua de reposición, las pérdidas de calor.

Por lo tanto, el desarrollo de un sistema de este tipo parece estar técnica y económicamente más justificado mejorando sus indicadores de calidad: aumentando la temperatura del refrigerante, caídas de presión, aumentando la diferencia de temperatura (eliminación de calor), lo cual es imposible sin una reducción dramática en el caudal del refrigerante (circulación y recarga) en los sistemas de consumo de calor y, respectivamente, en todo el sistema de suministro de calor.

Por tanto, la principal medida que se puede proponer para optimizar dicho sistema de suministro de calor es el ajuste del régimen hidráulico y térmico del sistema de suministro de calor. La esencia técnica de esta medida es establecer la distribución del flujo en el sistema de suministro de calor en función de los caudales calculados (es decir, correspondientes a la carga de calor conectada y el programa de temperatura seleccionado) de agua de la red para cada sistema de consumo de calor. Esto se logra instalando dispositivos de estrangulamiento apropiados (autorreguladores, arandelas de estrangulamiento, boquillas elevadoras) en las entradas a los sistemas de consumo de calor, cuyo cálculo se basa en la caída de presión calculada en cada entrada, que se calcula en base a la presión hidráulica y térmica. cálculo de todo el sistema de suministro de calor.

Cabe señalar que la creación de un modo normal de funcionamiento de dicho sistema de suministro de calor no se limita solo a llevar a cabo medidas de ajuste, también es necesario realizar trabajos para optimizar el modo hidráulico del sistema de suministro de calor.

El ajuste del régimen cubre los enlaces principales del sistema de calefacción urbana: una instalación de calentamiento de agua de una fuente de calor, puntos de calefacción central (si los hay), una red de calefacción, puntos de control y distribución (si los hay), puntos de calefacción individuales y sistemas de consumo de calor locales. .

La puesta en servicio comienza con una inspección del sistema de calefacción urbana. La recopilación y análisis de datos iniciales sobre los modos de funcionamiento reales del sistema de transporte y distribución de energía térmica, información sobre el estado técnico de las redes de calefacción, el grado de equipamiento de la fuente de calor, las redes de calefacción y los suscriptores con instrumentos de medición comerciales y tecnológicos. se lleva a cabo. Se analizan los modos aplicados de suministro de energía térmica, se identifican posibles defectos de diseño e instalación, se selecciona información para analizar las características del sistema. El análisis de la información operativa (estadística) (hojas de contabilidad de los parámetros del refrigerante, modos de suministro y consumo de energía, modos hidráulicos y térmicos reales de las redes de calefacción) se lleva a cabo a varios valores de la temperatura del aire exterior en se llevan a cabo los períodos base, obtenidos de las lecturas de los dispositivos de medición estándar, y el análisis de informes de organizaciones especializadas. ...

Al mismo tiempo, se está desarrollando un esquema de diseño para redes de calefacción. Se está creando un modelo matemático del sistema de suministro de calor sobre la base del complejo de cálculo ZuluThermo, desarrollado por Polyterm (San Petersburgo), capaz de simular el funcionamiento térmico e hidráulico real del sistema de suministro de calor.

Cabe señalar que existe un enfoque bastante extendido, que consiste en la máxima reducción de los costos financieros asociados al desarrollo de medidas para el ajuste y optimización del sistema de suministro de calor, es decir, los costos se limitan a la adquisición de un paquete de software especializado.

El "escollo" de este enfoque es la fiabilidad de los datos iniciales. El modelo matemático del sistema de suministro de calor, creado sobre la base de datos iniciales no confiables sobre las características de los elementos principales del sistema de suministro de calor, resulta, por regla general, inadecuado para la realidad.

2.3 Ahorro de energía en sistemas DH

Recientemente, ha habido comentarios críticos sobre la calefacción urbana basada en la calefacción urbana, la producción conjunta de calor y electricidad. Como principales desventajas, existen grandes pérdidas de calor en las tuberías durante el transporte de calor, una disminución en la calidad del suministro de calor debido al incumplimiento del programa de temperatura y la presión requerida de los consumidores. Se propone cambiar a un suministro de calor descentralizado y autónomo desde las casas de calderas automatizadas, incluidas las ubicadas en los techos de los edificios, lo que se justifica por el menor costo y la ausencia de la necesidad de instalar tuberías de calor. Pero al mismo tiempo, por regla general, no se tiene en cuenta que conectar la carga de calor a la sala de calderas hace imposible generar electricidad barata basada en el consumo de calor. Por lo tanto, esta parte de la electricidad no generada debe ser reemplazada por su producción de acuerdo con el ciclo de condensación, cuya eficiencia es 2-2,5 veces menor que la del ciclo de calefacción. En consecuencia, el costo de la electricidad consumida por un edificio, cuyo suministro de calor se realiza desde una sala de calderas, debe ser mayor que el de un edificio conectado a un sistema de calefacción de distrito, y esto provocará un fuerte aumento en los costos operativos.

SA Chistovich, en la conferencia jubilar "75 años de calefacción urbana en Rusia", celebrada en Moscú en noviembre de 1999, sugirió que las casas de calderas complementan el suministro de calor centralizado, actuando como fuentes de calor pico, donde la falta de capacidad de la red no permite altas -calidad de suministro de calidez de los consumidores. Al mismo tiempo, parece que se conserva la calefacción urbana y aumenta la calidad del suministro de calor, pero esta decisión se lleva el estancamiento y la desesperanza. Es esencial que la calefacción urbana sea completamente funcional. Después de todo, la calefacción urbana tiene sus propias salas de calderas de pico potentes, y es obvio que una de esas salas de calderas será más económica que cientos de pequeñas, y si el ancho de banda de las redes es insuficiente, entonces es necesario cambiar las redes. o cortar esta carga de las redes para que no interrumpa la calidad del suministro de calor a otros consumidores.

Dinamarca ha logrado un gran éxito en la calefacción urbana, que, a pesar de la baja concentración de carga térmica por 1 m2 de superficie, está por delante de nosotros en términos de cobertura de calefacción per cápita. Dinamarca tiene una política gubernamental especial para conectar preferentemente a los nuevos consumidores de calor a la calefacción urbana. En Alemania Occidental, por ejemplo en Mannheim, la calefacción urbana basada en la calefacción urbana se está desarrollando rápidamente. En las Tierras del Este, donde, centrándose en nuestro país, la calefacción de distrito también se utilizó ampliamente, a pesar del abandono de la construcción de viviendas de paneles, de las estaciones de calefacción central en los barrios residenciales que resultaron ineficaces en las condiciones de una economía de mercado y una occidental. estilo de vida, el área de la calefacción urbana basada en la calefacción urbana continúa desarrollándose como la más ecológica y rentable.

Todo lo anterior indica que en la nueva etapa no debemos perder nuestras posiciones de liderazgo en el campo de la calefacción urbana, y para ello es necesario modernizar el sistema de calefacción urbana para incrementar su atractivo y eficiencia.

Todas las ventajas de la generación conjunta de calor y energía eléctrica se atribuyeron al lado de la electricidad, el suministro de calor centralizado se financió sobre una base sobrante; a veces, la CHPP ya se había construido y las redes de calefacción aún no se habían conectado. Como resultado, se crearon tuberías de calor de baja calidad con aislamiento deficiente y drenaje ineficaz, la conexión de los consumidores de calor a las redes de calefacción se llevó a cabo sin control automático de carga, en el mejor de los casos con el uso de reguladores hidráulicos para estabilizar el caudal del portador de calor. de muy baja calidad.

Esto forzó el suministro de calor desde la fuente según el método de control de calidad central (al cambiar la temperatura del refrigerante en función de la temperatura exterior según un horario único para todos los consumidores con circulación constante en las redes), lo que provocó una pérdida significativa de calor por parte de los consumidores debido a diferencias en su modo de funcionamiento e imposibilidad de operación conjunta de varias fuentes de calor en una sola red para redundancia mutua. La ausencia o ineficacia de los dispositivos de regulación en los puntos de conexión de los consumidores a las redes de calefacción también provocó un desbordamiento del volumen de refrigerante. Esto llevó a un aumento en la temperatura del agua de retorno hasta tal punto que existía el peligro de falla de las bombas de circulación de la estación y esto obligó a reducir el suministro de calor en la fuente, interrumpiendo el programa de temperatura incluso en condiciones de energía suficiente.

A diferencia de nosotros, en Dinamarca, por ejemplo, todos los beneficios de la calefacción urbana en los primeros 12 años se dan al lado de la energía térmica y luego se dividen a la mitad con la energía eléctrica. Como resultado, Dinamarca fue el primer país en fabricar tuberías sin conducto preaisladas con una capa de cubierta sellada y un sistema automático de detección de fugas, lo que redujo drásticamente las pérdidas de calor durante el transporte de calor. En Dinamarca, por primera vez, se inventaron bombas de circulación de funcionamiento en húmedo silenciosas y sin soporte, dispositivos de medición de calor y sistemas efectivos para la regulación automática de la carga de calor, que hicieron posible la construcción de puntos de calefacción individuales automatizados (ITP) directamente en los edificios de consumidores con regulación automática del suministro y medición de calor en sus lugares.

La automatización universal de todos los consumidores de calor permitió: abandonar el método de regulación central de alta calidad en la fuente de calor, que provoca fluctuaciones de temperatura no deseadas en las tuberías de la red de calefacción; reduzca los parámetros máximos de temperatura del agua a 110-1200C; asegurar la posibilidad de operación de varias fuentes de calor, incluidos los incineradores, en una sola red con el uso más eficiente de cada una.

La temperatura del agua en la tubería de suministro de las redes de calefacción cambia según el nivel de temperatura del aire exterior establecido en tres etapas: 120-100-80 ° C o 100-85-70 ° C (hay una tendencia a una disminución aún mayor en esta temperatura). Y dentro de cada etapa, dependiendo del cambio en la carga o la desviación de la temperatura exterior, el caudal del refrigerante que circula en las redes de calefacción cambia de acuerdo con la señal del valor fijo de la diferencia de presión entre las tuberías de suministro y retorno. - si la diferencia de presión cae por debajo del valor ajustado, las siguientes estaciones de generación de calor y de bombeo se encienden en las estaciones. Las empresas de suministro de calor garantizan a cada consumidor un nivel mínimo predeterminado de caída de presión en las redes de suministro.

Los consumidores están conectados a través de intercambiadores de calor y, en nuestra opinión, se utiliza un número excesivo de pasos de conexión, lo que aparentemente es causado por los límites de la propiedad de la propiedad. Entonces, se demostró el siguiente esquema de conexión: a las redes principales con parámetros de diseño de 125 ° C, que están bajo la jurisdicción del productor de energía, a través de un intercambiador de calor, luego de lo cual la temperatura del agua en la tubería de suministro desciende a 120 ° C , las redes de distribución que son de propiedad municipal están conectadas.

El nivel de mantenimiento de esta temperatura se establece mediante un regulador electrónico que actúa sobre una válvula instalada en la tubería de retorno del circuito primario. En el circuito secundario, la circulación del refrigerante se realiza mediante bombas. La conexión a estas redes de distribución de sistemas de suministro de agua caliente y calefacción local de edificios individuales se realiza a través de intercambiadores de calor independientes instalados en los sótanos de estos edificios con un conjunto completo de dispositivos de medición y control de calor. Además, la regulación de la temperatura del agua que circula en el sistema de calefacción local se lleva a cabo según el horario, dependiendo del cambio en la temperatura del aire exterior. En condiciones de diseño, la temperatura máxima del agua alcanza los 95 ° C, recientemente ha habido una tendencia a disminuirla a 75-70 ° C, el valor máximo de la temperatura del agua de retorno es de 70 y 50 ° C, respectivamente.

La conexión de los puntos de calefacción de edificios individuales se lleva a cabo de acuerdo con esquemas estándar con conexión en paralelo de un tanque de almacenamiento de agua caliente o de acuerdo con un esquema de dos etapas utilizando el potencial del portador de calor de la tubería de retorno después del calentador de agua de calefacción usando alta intercambiadores de calor de agua caliente de alta velocidad, mientras que es posible utilizar un tanque de almacenamiento a presión para agua caliente con una bomba para cargar el tanque. En el circuito de calefacción se utilizan tanques de membrana a presión para recoger el agua cuando se expande por calentamiento; en nuestro país se utilizan más los tanques de expansión atmosférica instalados en la parte superior del sistema.

Para estabilizar el funcionamiento de las válvulas de control en la entrada a la subestación, generalmente se instala un regulador hidráulico de presión constante. Y para llevar los sistemas de calefacción con circulación de bombeo al modo de funcionamiento óptimo y para facilitar la distribución del refrigerante a lo largo de los tubos ascendentes del sistema: una "válvula asociada" en forma de válvula de equilibrio, que permite establecer el caudal correcto del refrigerante circulante de acuerdo con la pérdida de presión medida en él.

En Dinamarca, no prestan especial atención a un aumento en la tasa de flujo estimada del portador de calor en un punto de calentamiento cuando se enciende la calefacción de agua para las necesidades domésticas. En Alemania, está legalmente prohibido tener en cuenta la carga en el suministro de agua caliente al seleccionar la salida de calor, y al automatizar los puntos de calor, se supone que cuando se enciende el calentador de agua y cuando se llena el tanque de almacenamiento, las bombas que proporcionan circulación en el sistema de calefacción se apagan, es decir, se detiene el suministro de calor al sistema de calefacción.

En nuestro país, también se concede gran importancia a evitar un aumento de la potencia de la fuente de calor y del caudal estimado del refrigerante que circula en la red de calefacción durante las horas de suministro máximo de agua caliente. Pero la decisión tomada en Alemania para este propósito no se puede aplicar en nuestras condiciones, ya que tenemos una relación de cargas de suministro de agua caliente y calefacción significativamente mayor, debido al gran valor del consumo absoluto de agua sanitaria y la mayor densidad de población.

Por lo tanto, al automatizar los puntos de calor de los consumidores, se aplica una limitación del flujo máximo de agua de la red de calefacción cuando se excede el valor establecido, determinado en función de la carga horaria promedio del suministro de agua caliente. Al suministrar calor a barrios residenciales, esto se hace cerrando la válvula del regulador de suministro de calor para calefacción durante las horas en las que pasa el consumo máximo de agua. Al configurar el regulador de calefacción a una cierta sobreestimación del programa de temperatura del portador de calor mantenido, el subcalentamiento en el sistema de calefacción que se produce cuando se pasa el máximo de la cuenca se compensa durante los períodos de extracción de agua por debajo del promedio (dentro del caudal de agua especificado). de la red de calefacción - regulación asociada).

El sensor de flujo de agua, que es una señal de limitación, es un medidor de flujo de agua incluido en el conjunto de un medidor de calor instalado en la entrada de la red de calefacción en la estación de calefacción central o ITP. El regulador de presión diferencial de entrada no puede servir como limitador de flujo, ya que proporciona una caída de presión predeterminada en condiciones de apertura total de las válvulas reguladoras de calefacción y suministro de agua caliente instaladas en paralelo.

Con el objetivo de aumentar la eficiencia de la generación conjunta de calor y energía eléctrica y nivelar el consumo máximo de energía en Dinamarca, los acumuladores térmicos, que se instalan en la fuente, se utilizan ampliamente. La parte inferior del acumulador está conectada al tubo de retorno de la red de calefacción, la parte superior a través de un difusor móvil con un tubo de suministro. Cuando se reduce la circulación en las redes de distribución de calefacción, se carga el tanque. Con un aumento en la circulación, el exceso de flujo del refrigerante del tubo de retorno ingresa al tanque y se exprime el agua caliente. La necesidad de acumuladores de calor aumenta en las CHPP con turbinas de contrapresión, en las que la relación entre la energía eléctrica y térmica generada es fija.

Si la temperatura de diseño del agua que circula en las redes de calefacción es inferior a 100 ° C, se utilizan tanques de almacenamiento de tipo atmosférico; a una temperatura de diseño más alta, se crea presión en los tanques, lo que garantiza que el agua caliente no hierva.

Sin embargo, la instalación de termostatos junto con medidores de flujo de calor para cada dispositivo de calefacción conduce a un aumento de casi el doble en el costo del sistema de calefacción, y en un esquema de una tubería, además, la superficie de calentamiento requerida de los dispositivos aumenta hasta 15% y existe una importante transferencia de calor residual de los dispositivos en la posición cerrada del termostato, lo que reduce la efectividad de la autorregulación. Por lo tanto, una alternativa a tales sistemas, especialmente en la construcción municipal de bajo costo, son los sistemas para el control automático de la calefacción de fachadas, para edificios extendidos y centrales con corrección del programa de temperatura en función de la desviación de la temperatura del aire en los conductos de ventilación de escape prefabricados de la cocinas de apartamentos: para edificios puntuales o edificios con una configuración compleja.

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que durante la reconstrucción de edificios residenciales existentes para la instalación de termostatos, es necesario ingresar a cada apartamento con soldadura. Al mismo tiempo, al organizar la autorregulación frontal, es suficiente incrustar puentes entre las ramas frontales de los sistemas de calefacción seccionales en el sótano y en el ático, y para edificios de ático de 9 pisos de construcción masiva de los años 60 y 70: solo en el sótano.

Cabe señalar que las nuevas construcciones por año no superan el 1-2% del parque de viviendas existente en términos de volumen. Esto demuestra la importancia de la reconstrucción de edificios existentes para reducir el costo del calor para calefacción. Sin embargo, es imposible automatizar todos los edificios a la vez, y en condiciones en las que varios edificios están automatizados, no se logran ahorros reales, ya que el refrigerante ahorrado en las instalaciones automatizadas se redistribuye entre las no automatizadas. Lo anterior confirma una vez más que es necesario construir el IAC a ritmo acelerado sobre las redes de calefacción existentes, ya que es mucho más fácil automatizar simultáneamente todos los edificios alimentados por un IAC que desde una CHP, y otros IAC ya creados no permitirán una cantidad excesiva de refrigerante en sus redes de distribución.

Todo lo anterior no excluye la posibilidad de conectar edificios individuales a salas de calderas con un estudio de viabilidad adecuado con un aumento en la tarifa de la electricidad consumida (por ejemplo, cuando es necesario instalar o volver a instalar una gran cantidad de redes) . Pero en las condiciones del sistema existente de suministro de calor centralizado de los CHPP, esto debería ser de naturaleza local. No se excluye la posibilidad de utilizar bombas de calor, transfiriendo parte de la carga al CCGT y GTU, pero dada la coyuntura actual de precios de los combustibles y recursos energéticos, esto no siempre es rentable.

El suministro de calor de edificios residenciales y microdistritos en nuestro país, por regla general, se lleva a cabo a través de puntos de calefacción grupales (CHP), después de lo cual los edificios individuales se suministran a través de tuberías independientes con agua caliente para calefacción y necesidades domésticas con agua del grifo calentada en intercambiadores de calor. instalado en la cogeneración. A veces, hasta 8 tuberías de calor salen de la estación de calefacción central (con un sistema de suministro de agua caliente de 2 zonas y la presencia de una carga de ventilación significativa), y aunque se utilizan tuberías de suministro de agua caliente galvanizadas, debido a la falta de tratamiento químico del agua, sufren una intensa corrosión y después de 3-5 años de operación sobre ellos aparecen fístulas.

Actualmente, en relación con la privatización de las empresas de vivienda y servicios, así como con el aumento del costo de los portadores de energía, la transición de los puntos de calefacción grupales a los puntos de calefacción individuales (ITP) ubicados en un edificio con calefacción es relevante. Esto permite aplicar un sistema más eficiente de control de calefacción automático frontal para edificios extendidos o uno central con corrección por la temperatura del aire interno en edificios puntuales, elimina la necesidad de redes de distribución de agua caliente, reduciendo las pérdidas de calor durante el transporte y el consumo de energía. para bombeo de agua caliente sanitaria. Además, es recomendable hacer esto no solo en nuevas construcciones, sino también en la reconstrucción de edificios existentes. Existe una experiencia de este tipo en las Tierras del Este de Alemania, donde, al igual que las nuestras, se construyeron estaciones de calefacción central, pero ahora se dejan solo como estaciones de suministro de agua de bombeo (si es necesario) y equipos de intercambio de calor, junto con bombas de circulación, Unidades de regulación y medida, se trasladan al ITP de edificios ... Las redes intra-trimestre no se colocan, las tuberías de suministro de agua caliente se dejan en el suelo y las tuberías de calefacción, como más duraderas, se utilizan para suministrar agua sobrecalentada a los edificios.

Para aumentar la controlabilidad de las redes de calefacción, a las que se conectarán una gran cantidad de ITP, y para asegurar la posibilidad de redundancia en modo automático, es necesario volver al dispositivo de puntos de control y distribución (KRP) en los puntos de conexión de redes de distribución a las principales. Cada KRP está conectado a la red en ambos lados de las válvulas seccionales y sirve a consumidores con una carga térmica de 50-100 MW. En el KRP se instalan válvulas de conmutación en la entrada, reguladores de presión, bombas de circulación y mezclado, un regulador de temperatura, una válvula de seguridad, dispositivos de medición de calor y refrigerante, dispositivos de control y telemecánica.

El esquema de automatización de la válvula de control asegura que la presión se mantenga a un nivel mínimo constante en la línea de retorno; mantener una caída de presión constante en la red de distribución; reducción y mantenimiento de la temperatura del agua en la tubería de suministro de la red de distribución según un cronograma determinado. Como resultado, en el modo de redundancia, es posible suministrar una cantidad reducida de agua en circulación con una temperatura aumentada a través de la red desde el CHPP sin alterar los regímenes de temperatura e hidráulicos en las redes de distribución.

KRP debe ubicarse en pabellones de tierra, pueden bloquearse con estaciones de bombeo de agua (esto permitirá en la mayoría de los casos abandonar la instalación de bombas de alta presión y, por lo tanto, más ruidosas en los edificios) y puede servir como límite del equilibrio de la organización de liberación de calor y la distribución de calor (el próximo límite entre las organizaciones de distribución de calor y las que utilizan calor será la pared del edificio). Además, el KRP debe estar bajo la jurisdicción de la organización de calefacción, ya que sirven para controlar y reservar las redes principales y brindan la capacidad de operar varias fuentes de calor para estas redes, teniendo en cuenta el mantenimiento de los parámetros de refrigerante establecidos por el calor. organización de distribución a la salida del KRP.

El uso correcto del portador de calor por parte del consumidor de calor se garantiza mediante el uso de sistemas de automatización de control efectivos. Ahora hay una gran cantidad de sistemas informáticos que pueden realizar cualquier tarea de control de cualquier complejidad, pero las tareas tecnológicas y las soluciones de circuitos para conectar sistemas de consumo de calor siguen siendo decisivas.

Recientemente, comenzaron a construir sistemas de calentamiento de agua con termostatos, que realizan una regulación automática individual de la transferencia de calor de los dispositivos de calefacción de acuerdo con la temperatura del aire en la habitación donde está instalado el dispositivo. Dichos sistemas se utilizan ampliamente en el extranjero con la adición de la medición obligatoria de la cantidad de calor utilizada por el dispositivo como parte del consumo total de calor del sistema de calefacción del edificio.

En nuestro país, en la construcción masiva, dichos sistemas comenzaron a usarse para la conexión de ascensores a redes de calefacción. Pero el ascensor está diseñado de tal manera que, con un diámetro de boquilla constante y la misma presión disponible, pasa un caudal constante de refrigerante a través de la boquilla, independientemente del cambio en el caudal de agua que circula en el sistema de calefacción. . Como resultado, en los sistemas de calefacción de 2 tubos, en los que los termostatos, al cerrarse, conducen a una reducción en el caudal del refrigerante que circula en el sistema, con la conexión del ascensor, la temperatura del agua en la tubería de suministro aumentará, y luego en la dirección opuesta, lo que conducirá a un aumento en la transferencia de calor desde la parte no regulada del sistema (elevadores) y a la subutilización del refrigerante.

En un sistema de calefacción de una tubería con secciones de cierre de acción permanente, cuando los termostatos están cerrados, el agua caliente se descarga en el tubo ascendente sin enfriamiento, lo que también conduce a un aumento de la temperatura del agua en la tubería de retorno y, debido a la mezcla constante relación en el ascensor, a un aumento de la temperatura del agua en la tubería de suministro y, por lo tanto, a las mismas consecuencias que en un sistema de 2 tuberías. Por lo tanto, en tales sistemas, es imperativo controlar automáticamente la temperatura del agua en la tubería de suministro de acuerdo con el programa, dependiendo del cambio en la temperatura del aire exterior. Dicha regulación es posible cambiando la solución del circuito para conectar el sistema de calefacción a la red de calefacción: reemplazando un ascensor convencional por uno ajustable, usando bomba mezcladora con una válvula de control, o conectando a través de un intercambiador de calor con circulación de bomba y una válvula de control. en el sistema de calefacción delante del intercambiador de calor. [

3 SUMINISTRO DE CALOR DESCENTRALIZADO

3.1 Perspectivas para el desarrollo del suministro de calor descentralizado

Las decisiones anteriores sobre el cierre de pequeñas salas de calderas (con el pretexto de su baja eficiencia, riesgo técnico y ambiental) hoy resultaron estar más allá de la centralización del suministro de calor, cuando el agua caliente pasa de 25 a 30 km desde la cogeneración hasta el consumidor, cuando se desconecta la fuente de calor por impago o emergencia la situación conduce al congelamiento de ciudades con una población de un millón.

La mayoría de los países industrialmente desarrollados siguieron un camino diferente: mejoraron los equipos generadores de calor, incrementaron el nivel de seguridad y automatización, la eficiencia de los dispositivos quemadores de gas, indicadores sanitarios, higiénicos, ambientales, ergonómicos y estéticos; creó un sistema integral de contabilidad de energía para todos los consumidores; alineó la base reglamentaria y técnica con los requisitos de la conveniencia y conveniencia del consumidor; optimizó el nivel de centralización del suministro de calor; pasó a la introducción generalizada de fuentes alternativas de energía térmica. El resultado de este trabajo fue un ahorro energético real en todos los ámbitos de la economía, incluida la vivienda y los servicios comunales.

Un aumento gradual en la participación del suministro de calor descentralizado, la máxima aproximación de la fuente de calor al consumidor, el consumo de todo tipo de recursos energéticos por parte del consumidor no solo creará condiciones más cómodas para el consumidor, sino que también proporcionará ahorros reales en combustible de gas.

Un sistema moderno de suministro de calor descentralizado es un conjunto complejo de equipos interconectados funcionalmente, que incluye una unidad de generación de calor autónoma y sistemas de ingeniería del edificio (suministro de agua caliente, sistemas de calefacción y ventilación). Los elementos principales del sistema de calefacción del apartamento, que es un tipo de suministro de calor descentralizado, en el que cada apartamento en un edificio de apartamentos está equipado con un sistema autónomo de calefacción y suministro de agua caliente, son una caldera de calefacción, dispositivos de calefacción, suministro de aire y combustión. sistemas de eliminación de productos. El cableado se realiza mediante una tubería de acero o sistemas modernos de transferencia de calor: plástico o metal-plástico.

El sistema de suministro de calor centralizado a través de CHP y tuberías principales de calor, tradicional en nuestro país, es conocido y tiene una serie de ventajas. Pero en el contexto de la transición a nuevos mecanismos económicos, la conocida inestabilidad económica y la debilidad de las relaciones interregionales e interdepartamentales, muchas de las ventajas del sistema de calefacción urbana se convierten en desventajas.

El principal es la longitud de la red de calefacción. El porcentaje medio de desgaste se estima en un 60-70%. Los daños específicos a las tuberías de calefacción ahora se han incrementado a 200 daños registrados por año por cada 100 km de redes de calefacción. Según una evaluación urgente, al menos el 15% de las redes de calefacción requieren un reemplazo urgente. Además de esto, en los últimos 10 años, como resultado de la falta de financiación, el fondo principal de la industria prácticamente no se ha renovado. Como resultado, las pérdidas de calor durante la producción, el transporte y el consumo alcanzaron el 70%, lo que llevó a una baja calidad del suministro de calor a altos costos.

La estructura organizativa de la interacción entre los consumidores y las empresas de suministro de calor no estimula a estas últimas a ahorrar recursos energéticos. El sistema de tarifas y subsidios no refleja los costos reales del suministro de calor.

En general, la situación crítica en la que se encuentra la industria presupone la aparición de una crisis a gran escala en el sector de suministro de calor en un futuro próximo, cuya resolución requerirá inversiones financieras colosales.

Un problema urgente es una descentralización razonable del suministro de calor, calefacción de apartamentos. La descentralización del suministro de calor (DF) es la forma más radical, eficiente y económica de eliminar muchas desventajas. El uso justificado de combustible diesel en combinación con medidas de ahorro de energía en la construcción y reconstrucción de edificios supondrá un gran ahorro de recursos energéticos en Ucrania. En las difíciles condiciones actuales, la única salida es crear y desarrollar un sistema de combustible diesel mediante el uso de fuentes de calor autónomas.

El suministro de calor para apartamentos es el suministro autónomo de calefacción y agua caliente a una casa individual o un apartamento separado en un edificio de varios pisos. Los elementos principales de tales sistemas autónomos son: generadores de calor: dispositivos de calefacción, tuberías de suministro de calefacción y agua caliente, suministro de combustible, sistemas de eliminación de aire y humo.

Los requisitos previos objetivos para la introducción de sistemas de suministro de calor autónomos (descentralizados) son:

ausencia en algunos casos de capacidad libre en fuentes centralizadas;

la consolidación del desarrollo de áreas urbanas con objetos habitacionales;

además, una parte significativa del desarrollo se ubica en áreas con infraestructura de ingeniería sin desarrollar;

menor inversión de capital y posibilidad de cobertura escalonada de cargas térmicas;

la capacidad de mantener condiciones cómodas en el apartamento a petición propia, lo que a su vez es más atractivo en comparación con los apartamentos con calefacción centralizada, cuya temperatura depende de la decisión directiva sobre el comienzo y el final del período de calefacción;

la aparición en el mercado de una gran cantidad de diversas modificaciones de generadores de calor nacionales e importados (extranjeros) de baja potencia.

Hoy en día, se han desarrollado y se están produciendo en serie plantas de calderas modulares diseñadas para la organización de un combustible diesel autónomo. El principio de construcción modular en bloque permite construir fácilmente una sala de calderas con la potencia requerida. La ausencia de la necesidad de instalar tuberías de calefacción y la construcción de una sala de calderas reduce el costo de las comunicaciones y aumenta significativamente el ritmo de la nueva construcción. Además, esto hace posible el uso de tales salas de calderas para el suministro rápido de suministro de calor en situaciones de emergencia y emergencia durante la temporada de calefacción.

Las salas de calderas de bloque son un producto terminado completamente funcional, equipado con todos los dispositivos de automatización y seguridad necesarios. El nivel de automatización asegura el funcionamiento ininterrumpido de todos los equipos sin la presencia constante de un operador.

La automatización supervisa la necesidad de calor del objeto en función de las condiciones meteorológicas y regula de forma independiente el funcionamiento de todos los sistemas para garantizar los modos especificados. Esto logra una mejor adherencia al programa de calefacción y ahorros adicionales de combustible. En caso de situaciones de emergencia, fugas de gas, el sistema de seguridad corta automáticamente el suministro de gas y evita la posibilidad de accidentes.

Muchas empresas, orientadas a las condiciones actuales y habiendo calculado el beneficio económico, se están alejando del suministro de calor centralizado, de las salas de calderas remotas y que consumen mucha energía.

Las ventajas de la calefacción descentralizada son:

sin necesidad de adjudicaciones de terrenos para redes de calefacción y salas de calderas;

reducción de pérdidas de calor debido a la ausencia de redes de calefacción externas, reducción de pérdidas de agua de la red, reducción de costos por tratamiento de agua;

reducción significativa en el costo de reparación y mantenimiento de equipos;

Automatización completa de los modos de consumo.

Si tenemos en cuenta la falta de calefacción autónoma de las pequeñas salas de calderas y las chimeneas relativamente bajas y, en relación con esto, la violación del medio ambiente, entonces una disminución significativa en el consumo de gas asociado con el desmantelamiento de la antigua sala de calderas también reduce las emisiones. ¡por 7 veces!

Con todas sus ventajas, el suministro de calor descentralizado también tiene aspectos negativos. En las salas de calderas pequeñas, incluidas las de "techo", la altura de las chimeneas, por regla general, es mucho menor que en las grandes, debido a un fuerte deterioro de las condiciones de dispersión. Además, las pequeñas salas de calderas suelen estar ubicadas cerca de la zona residencial.

La introducción de programas para la descentralización de las fuentes de calor permite reducir a la mitad la necesidad de gas natural y varias veces reducir el costo del suministro de calor a los consumidores finales. Los principios de ahorro de energía inherentes al sistema de suministro de calor existente de las ciudades ucranianas estimulan la aparición de nuevas tecnologías y enfoques que pueden resolver completamente este problema, y ​​la eficiencia económica del combustible diesel hace que esta área sea muy atractiva para la inversión.

El uso de un sistema de suministro de calor basado en apartamentos para edificios residenciales de varios pisos permite eliminar por completo las pérdidas de calor en las redes de calefacción y durante la distribución entre consumidores, y reducir significativamente las pérdidas en la fuente. Permitirá organizar la medición individual y la regulación del consumo de calor en función de las oportunidades económicas y las necesidades fisiológicas. El suministro de calor doméstico conducirá a una disminución en las inversiones de capital y los costos operativos por única vez, y también le permite ahorrar energía y materias primas para la producción de calor y, como consecuencia, conduce a una disminución de la carga sobre la situación ambiental. .

El sistema de calefacción de apartamentos es una solución económica, energética y ambientalmente eficiente para el problema del suministro de calor para edificios de varios pisos. Y, sin embargo, es necesario realizar un análisis integral de la efectividad del uso de un sistema de suministro de calor en particular, teniendo en cuenta muchos factores.

Así, el análisis de los componentes de las pérdidas en el suministro de calor autónomo permite:

1) para el parque de viviendas existente, aumentar el coeficiente de eficiencia energética del suministro de calor a 0,67 frente a 0,3 para el suministro de calor centralizado;

2) para nuevas construcciones, solo aumentando la resistencia térmica de las estructuras de cerramiento, aumenta la eficiencia energética del suministro de calor a 0,77 frente a 0,45 con suministro de calor centralizado;

3) cuando utilice toda la gama de tecnologías de ahorro de energía, aumente el coeficiente a 0,85 contra 0,66 con suministro de calor centralizado.

3.2 Soluciones de combustible diesel energéticamente eficientes

Con el suministro de calor autónomo, es posible utilizar nuevas soluciones técnicas y tecnológicas que permitan eliminar por completo o reducir significativamente todas las pérdidas no productivas en la cadena de generación, transporte, distribución y consumo de calor, y no solo mediante la construcción de un mini-sala de calderas, sino por la posibilidad de utilizar nuevas tecnologías eficientes y de ahorro energético, como:

1) transición a un sistema fundamentalmente nuevo de regulación cuantitativa de la generación y suministro de calor en la fuente;

2) uso efectivo de un variador de frecuencia en todas las unidades de bombeo;

3) reducción de la longitud de las redes de calefacción por circulación y reducción de su diámetro;

4) rechazo a la construcción de puntos de calefacción central;

5) transición a un esquema fundamentalmente nuevo de puntos de calentamiento individuales con regulación cuantitativa y cualitativa en función de la temperatura actual del aire exterior mediante bombas mezcladoras de varias velocidades y válvulas de control de tres vías;

6) instalación de un modo hidráulico "flotante" de la red de calefacción y rechazo completo del equilibrado hidráulico de los consumidores conectados a la red;

7) instalación de termostatos reguladores en dispositivos de calefacción de apartamentos;

8) cableado de apartamentos de sistemas de calefacción con la instalación de medidores de consumo de calor individuales;

9) mantenimiento automático de presión constante en los dispositivos de suministro de agua caliente para los consumidores.

La implementación de estas tecnologías permite, en primer lugar, minimizar todas las pérdidas y crea condiciones para la coincidencia en el tiempo de los modos de la cantidad de calor generado y consumido.

3.3 Beneficios de la calefacción descentralizada

Si rastreamos la cadena completa: fuente-transporte-distribución-consumidor, entonces se puede notar lo siguiente:

1 Fuente de calor: la asignación de la parcela de tierra se reduce significativamente, la parte de construcción se vuelve más barata (no se requieren cimientos para el equipo). La capacidad instalada de la fuente se puede elegir casi igual a la consumida, mientras que es posible ignorar la carga de suministro de agua caliente, ya que al máximo se compensa con la capacidad de acumulación del edificio del consumidor. Hoy es una reserva. El esquema de regulación se está simplificando y abaratando. Se excluyen las pérdidas de calor debido al desajuste entre los modos de producción y consumo, cuya correspondencia se establece automáticamente. En la práctica, solo quedan las pérdidas asociadas con la eficiencia de la unidad de caldera. Por lo tanto, en la fuente es posible reducir las pérdidas en más de 3 veces.

2 Redes de calefacción: se reduce la longitud, se reducen los diámetros, la red se vuelve más fácil de mantener. Las condiciones de temperatura constante aumentan la resistencia a la corrosión del material de la tubería. Se reduce la cantidad de agua circulante y sus pérdidas con fugas. No es necesario construir un complejo esquema de tratamiento de agua. No es necesario mantener una caída de presión garantizada antes de ingresar al consumidor, y en este sentido, no es necesario tomar medidas para el equilibrado hidráulico de la red de calefacción, ya que estos parámetros se configuran automáticamente. Los expertos comprenden lo difícil que es el problema: realizar cálculos hidráulicos anualmente y realizar trabajos en la conexión hidráulica de una red de calefacción ramificada. Por lo tanto, las pérdidas en las redes de calefacción se reducen casi en un orden de magnitud, y en el caso de una sala de calderas de techo para un consumidor, estas pérdidas están ausentes en absoluto.

3 Sistemas de distribución de la estación de calefacción central e ITP. Necesario

> Documentación Los sistemas modernos de suministro de calor (STS) son sistemas técnicos bastante complejos con una cantidad significativa de elementos que son diversos en su propósito funcional. característica. En el trabajo, se seleccionaron los principales indicadores de suministro de calor y sistemas de suministro de gas, lo que permitió fundamentar los esquemas óptimos de suministro de calor para el microdistrito. Se presenta el análisis de los principales factores que influyen en el funcionamiento del sistema de suministro de calor. Se dan recomendaciones para elegir el sistema de suministro de calor óptimo. Rusia heredó de la URSS un alto nivel de centralización del suministro de calor. Al mismo tiempo, se proporcionó una producción combinada de calor y electricidad. Los productos de combustión se limpiaron y dispersaron de manera eficiente. Pero al mismo tiempo, los sistemas de suministro de calor centralizados existentes tienen importantes inconvenientes. Esto es sobrecalentamiento de los edificios durante el período de transición, grandes pérdidas de calor por tuberías, desconexión de los consumidores durante los trabajos de mantenimiento. El estado de los sistemas de suministro de calor en Rusia es crítico. El número de accidentes en las redes de suministro de calor se ha quintuplicado en comparación con 1991 (2 accidentes por 1 km de redes de calefacción). De 136 mil km de redes de calefacción, 29 mil km están en mal estado. Las pérdidas de calor durante el transporte del refrigerante alcanzan el 65%. Es decir, una de cada cinco toneladas de combustible estándar se utiliza para calentar la atmósfera y el suelo. La financiación reducida y la calidad deficiente de las transferencias empeoran la situación. Existe una contradicción, que consiste en que los productores incluyen en las tarifas las pérdidas excesivas de calor y exigen el pago por el calor producido y no por el consumido. Además, los consumidores deben pagar de acuerdo con el área de las instalaciones con calefacción, es decir, independientemente de la cantidad y calidad del portador de calor. Actualmente, existe un gran interés en el suministro de calor descentralizado. Esto se debe a la aparición en el mercado de una amplia variedad de pequeñas calderas automatizadas de producción nacional y extranjera, que operan en modo automático, y porque el gas se utiliza como combustible en dichos sistemas. En tales condiciones, se vuelven competitivos con las fuentes centralizadas, que son las centrales térmicas y las grandes salas de calderas. En Rusia, varias docenas de edificios de varios pisos con calefacción de apartamentos de hasta cinco pisos están en funcionamiento. El número de pisos está limitado por los códigos de construcción vigentes. Como experimento, Gosstroy y GUPO del Ministerio del Interior de la Federación de Rusia permitieron la construcción de edificios de 9-14 pisos con calefacción de apartamentos en las regiones de Smolensk, Moscú, Tyumen, Saratov. Al operar calderas montadas en la pared con una cámara de combustión cerrada, el suministro de aire debe garantizarse no solo para la combustión, sino también para el intercambio de aire triple en la cocina, donde, por regla general, están instaladas. La eliminación de humo en el caso de la calefacción de apartamentos está asociada con el dispositivo de conductos de gas externos e internos hechos de metal resistente a la corrosión con aislamiento térmico, que excluye la condensación durante el funcionamiento periódico de los generadores de calor durante el período de transición de la temporada de calefacción. En edificios de gran altura, los problemas de tracción ocurren en los pisos inferiores (tracción más alta) y en los pisos superiores (tracción débil). Cuando se usa un suministro de calor descentralizado, los sótanos y las escaleras no se calientan, lo que conduce a la congelación de los cimientos y a una disminución en la vida útil del edificio en su conjunto. Los residentes de apartamentos ubicados en la parte central pueden calentarse a expensas de los propietarios de los apartamentos circundantes. Se crea un cierto tipo de "parásitos energéticos". Los parámetros ambientales de las calderas suspendidas son normales y el valor de emisión de NOx está en el rango de 30 a 40 mg / (kWh). Al mismo tiempo, las calderas murales tienen emisiones de productos de combustión dispersos en un área residencial a una altura relativamente baja de chimeneas, lo que tiene un impacto significativo en la situación ambiental, contaminando el aire en un área residencial. En relación con las desventajas y ventajas anteriores de los sistemas de suministro de calor centralizados y autónomos, surge de inmediato la pregunta: ¿dónde y en qué casos es más conveniente el suministro de calor autónomo y en cuáles centralizados? Después de recopilar toda la información necesaria, se realizó una comparación de cuatro opciones para los sistemas de suministro de calor utilizando el ejemplo del microdistrito Kurkino en Moscú. Al mismo tiempo, se instalan estufas eléctricas en todos los apartamentos. Opción I: suministro de calor centralizado desde salas de calderas. Opción II: suministro de calor centralizado de AIT (fuentes de calor autónomas). Opción III: suministro de calor descentralizado desde salas de calderas en la azotea. Opción IV: calefacción del apartamento. En la primera versión, se desarrolló un sistema de suministro de calor centralizado, donde la fuente de calor es una sala de calderas, desde la cual se proporciona un tendido de redes de calefacción de dos tuberías a la estación de calefacción central, y después de la estación de calefacción central, un cuatro -Tubería uno para calefacción y suministro de agua caliente. En este caso, el gas se suministra a la sala de calderas. En la cuarta versión, se instala una fuente de calor local en el apartamento, que proporciona el suministro de refrigerante a los sistemas de suministro de agua caliente y calefacción. En este esquema, se propone un sistema de suministro de gas de 2 etapas. Primera etapa: una tubería de gas de presión media, que se coloca dentro del bloque (se instala un punto de control tipo gabinete en cada casa). 2.a etapa: tuberías de gas de baja presión internas (el gas se suministra solo a la fuente de calor local). La segunda y tercera opciones son intermedias entre la primera y la cuarta. En el segundo caso, AIT (fuente de calor autónoma) se utiliza como fuente de calor, a partir de la cual se proporciona una junta de dos tubos de AIT a ITP (punto de calentamiento individual), y de ITP - cuatro tubos para calefacción y suministro de agua caliente. . En este caso, se prevé suministrar gas a AIT (fuentes de calor autónomas) a través de gasoductos de media presión. En el tercer caso, las casas de calderas en la azotea de relativamente baja potencia (de 300 a 1000 kW) se utilizan como fuente de calor, que se ubican directamente en el techo del edificio y satisfacen la necesidad de calor para las necesidades de calefacción. , ventilación y suministro de agua caliente. El gasoducto a la sala de calderas se conduce a lo largo de la pared exterior del edificio abiertamente en lugares que son convenientes para el mantenimiento y excluyen la posibilidad de daños. Las opciones para los sistemas de suministro de calor se muestran en la Fig. 1. Las soluciones técnicas para el suministro de calor basadas en varias opciones deben realizarse sobre la base de cálculos técnicos y económicos, cuya mejor opción se encuentra comparando posibles soluciones. La opción más cara para el suministro de calor es la primera: suministro de calor centralizado desde una sala de calderas. Con un sistema de este tipo, la mayoría de los costos se gastan en redes de calefacción, teniendo en cuenta la estación de calefacción central, que representa el 63,8% del costo total del sistema en su conjunto. De estos, el 84,5% recae solo en el tendido de redes de calefacción. El costo de la fuente de calor en sí es del 34,7%, la participación de las redes de gas, teniendo en cuenta la fracturación hidráulica y la fracturación hidráulica, representa el 1,6% del monto total del sistema. La cuarta opción (con calefacción del apartamento) es solo un 4,2% más barata que la primera (Fig. 2). Por tanto, pueden considerarse intercambiables. Si en la primera opción, la mayoría de los costos son redes de calefacción, luego con el suministro de calor del apartamento, una fuente de calor, es decir, calderas montadas en la pared, el 62.14% del costo total del sistema en su conjunto. Además, con el suministro de calor puerta a puerta, aumentan los costos de instalación de redes de gas. Hay otras dos opciones dignas de mención. Se trata de calderas de techo y AIT. Desde el punto de vista económico, la más rentable es la segunda opción, es decir, el suministro de calor centralizado desde AIT (fuentes de calor autónomas). En esta opción, la mayoría de los costos son para redes de calefacción, teniendo en cuenta el ITP, que es el 67,3% del costo total del sistema en su conjunto. De estos, las propias redes de calefacción representan el 20,3%, el 79,7% restante, para los PTI. El costo de la fuente de calor es del 26%, la participación de las redes de gas, teniendo en cuenta la fracturación hidráulica y la fracturación hidráulica, representa el 6,7% del monto total del sistema. Los costos de colocar tuberías para el sistema de suministro de calor dependen de la longitud de las redes de calefacción. En consecuencia, acercar la fuente de calor a gas más cerca del consumidor mediante la instalación de generadores de calor individuales, empotrados, en la azotea e individuales reducirá significativamente el costo del sistema. Además, las estadísticas muestran que la mayoría de las fallas del sistema de calefacción urbana ocurren en las redes de calefacción, lo que significa que una reducción en la longitud de las redes de calefacción implicará un aumento en la confiabilidad del sistema de suministro de calor en su conjunto. Dado que el suministro de calor en Rusia es de gran importancia social, mejorar su confiabilidad, calidad y eficiencia es una tarea importante. Cualquier falla en el suministro de energía térmica a la población y otros consumidores afecta negativamente a la economía del país y aumenta la tensión social. En la tensa situación actual, es necesario introducir tecnologías que ahorren recursos. Además, para aumentar la confiabilidad de las tuberías de calor colocadas, es necesario utilizar tuberías preaisladas de colocación sin canales con aislamiento de espuma de poliuretano en una funda de polietileno ("tubería en tubería"). La esencia de la reforma de la vivienda y los servicios comunales no debe ser un aumento de tarifas, sino la regulación de los derechos y obligaciones de los consumidores y productores de calor. Es necesario armonizar los temas regulatorios y desarrollar un marco de regulación tecnológica. Deben crearse todas las condiciones de atractivo económico para las inversiones. Arroz. 1. Diagramas esquemáticos de los sistemas de suministro de calor Fig. 2. Cronograma de costos reducidos Literatura 1. Economía del suministro y ventilación de gas y calor: Libro de texto. para universidades / L. D. Boguslavsky, A. A. Simonova, M. F. Mitin. - 3ª ed., Rev. y añadir. - M.: Stroyizdat, 1988.- 351 p. 2. Ionin AA y otro suministro de calor. - M.: Stroyizdat, 1982 .-- p. 336. Actas de la Conferencia Internacional Científica y Técnica "Fundamentos teóricos del suministro y ventilación de gas y calor", 23 - 25 de noviembre de 2005, MGSU El artículo trata de la optimización de los parámetros del sistema de suministro de calor mediante métodos exergéticos. Estos métodos incluyen el método de la termoeconomía, que combina componentes termodinámicos y económicos del análisis de sistemas. Los modelos obtenidos como resultado de la aplicación de este método permiten obtener los parámetros óptimos para el funcionamiento del sistema de suministro de calor, en función de influencias externas. Los sistemas modernos de suministro de calor (STS) son sistemas técnicos bastante complejos con una cantidad significativa de elementos que son diversos en su propósito funcional. Típico para ellos es la similitud del proceso tecnológico de obtención de vapor o agua caliente en la sala de calderas debido a la energía liberada durante la combustión de combustibles fósiles. Esto permite en varios modelos económicos y matemáticos tener en cuenta solo el resultado final de la operación STS: el suministro de calor Qpot al consumidor en indicadores de calor o costos, y como los principales factores que determinan el valor de Qpot, considerar los costos de producción y transporte de calor: consumo de combustible, electricidad y otros materiales, salarios, depreciación y reparación de equipos, etc. Una revisión de los métodos de análisis termodinámico permite concluir que es aconsejable optimizar los parámetros de funcionamiento del STS mediante métodos exergéticos . Estos métodos incluyen el método de la termoeconomía, que combina con éxito los componentes termodinámico y económico del análisis CTS. La idea principal del método de la termoeconomía es el uso de algunas características termodinámicas generalizadas para evaluar los cambios que ocurren en el sistema energético, proporcionando un efecto beneficioso final. Teniendo en cuenta que la energía se puede transferir en el STS tanto en forma de calor como en forma de trabajo mecánico, se eligió la exergía como característica termodinámica generalizada. La exergía térmica debe entenderse como el trabajo que se puede obtener en un ciclo de avance reversible cuando una determinada cantidad de calor Qh pasa de una fuente de calor con una temperatura Th a un ambiente con una temperatura Toc: donde hT es la eficiencia térmica de un avance ciclo reversible. Cuando se utiliza el método termoeconómico, se analizan los cambios que ocurren con el flujo de exergía principal, proporcionando un efecto final útil (en el caso del análisis CTS, la exergía del aire interior). A su vez, se consideran y se tienen en cuenta las pérdidas de exergía que surgen durante la transmisión y transformación de energía en elementos individuales del CTS, así como los costos económicos asociados al funcionamiento de los elementos correspondientes del CTS, la presencia de los cuales está determinado por el esquema seleccionado. Un análisis de los cambios sufridos únicamente por el flujo de exergía principal, que proporciona un efecto final útil, permite presentar el modelo termoeconómico CTS en forma de una serie de zonas separadas conectadas en serie. Cada zona es un grupo de elementos que son relativamente independientes dentro del sistema. Esta presentación linealizada del esquema tecnológico STS simplifica en gran medida todos los cálculos posteriores al excluir de la consideración los enlaces tecnológicos individuales. Así, el método de la termoeconomía, incluido el modelo termoeconómico del CTS, permite optimizar los parámetros del funcionamiento del CTS. Basado en el método de termoeconomía, se desarrolla un modelo termoeconómico de STS, cuyo diagrama esquemático se muestra en la Fig. 1, donde el sistema de calentamiento de agua con circulación de agua artificial está conectado a la red de calefacción de acuerdo con un esquema independiente. Arroz. 1. Diagrama esquemático del STS En la fig. 1 indica los elementos STS tomados en cuenta en el desarrollo del modelo: 11 - bomba (compresor) con un motor eléctrico para suministrar combustible a la caldera; 12 - intercambiador de calor (caldera); 13 - bomba de red con motor eléctrico para hacer circular agua en la red de calefacción; 14 - suministro de tubo de calor; 15 - tubo de calor de retorno; 211 - intercambiador de calor agua-agua del punto de calor local; 221 - bomba de circulación del sistema de calefacción local con motor eléctrico; 212 - calentador de agua cruda; 222 - bomba de agua de alimentación con motor eléctrico; 232 - bomba de maquillaje con motor eléctrico; 31 - dispositivos de calefacción. Al construir un modelo termoeconómico CTS, la función de costos de energía se utiliza como función objetivo. Los costos de energía, directamente relacionados con las características termodinámicas del sistema, determinan, teniendo en cuenta la exergía, el costo de todos los flujos de materia y energía que ingresan al sistema considerado. Además, para simplificar las expresiones obtenidas, se hicieron los siguientes supuestos: · No se tiene en cuenta el cambio en las pérdidas de presión en las tuberías de calor durante el transporte del portador de calor. Las pérdidas de carga en tuberías e intercambiadores de calor se consideran constantes e independientes del modo de funcionamiento; · Las pérdidas de exergía que se producen en las tuberías de calor auxiliares (tuberías en la sala de calderas) y las tuberías de calor del sistema de calefacción (tuberías internas) como resultado del intercambio de calor del refrigerante con el medio ambiente se consideran constantes, independientemente del modo de funcionamiento del STS; · Las pérdidas de exergía causadas por fugas de agua de la red se consideran constantes, independientemente del modo de funcionamiento del STS; · No se tiene en cuenta el intercambio de calor del fluido de trabajo con el ambiente, que ocurre en la caldera, tanques para diversos fines (calcinadores, tanques de almacenamiento) e intercambiadores de calor a través de su superficie exterior lavados por aire; · El calentamiento del refrigerante debido a la transferencia de calor adicional de los gases de combustión al mismo, así como el calentamiento del aire que ingresa al horno por el calor de los gases de escape, en este caso no están optimizados. Se cree que la mayor parte del calor de los gases de combustión se usa para calentar el agua de alimentación o calentar en el economizador. El resto del calor de los gases de combustión se descarga a la atmósfera, mientras que la temperatura de los gases de combustión Tug en el modo de funcionamiento en régimen permanente de la caldera se considera de 140 ° C; · No se tiene en cuenta el calentamiento del agua bombeada en las bombas. Teniendo en cuenta las provisiones iniciales indicadas y los supuestos realizados, el modelo termoeconómico del STS, cuyo diagrama esquemático se muestra en la Fig. 1 se puede representar en forma de tres zonas conectadas en serie que se muestran en la Fig. 2 y limitado por la superficie de control. La zona 1 combina una bomba (compresor) con un motor eléctrico para suministrar combustible a una unidad de caldera 11, un intercambiador de calor (caldera) 12, una bomba de red con un motor eléctrico para suministrar un refrigerante a los consumidores 13, suministrar 14 y devolver 15 calor oleoductos. La zona 2 (1) incluye un intercambiador de calor de agua a agua de la estación de calefacción local 211 y una bomba de circulación con un motor eléctrico 221, y la zona 2 (2): un calentador de agua cruda 212, una bomba de agua cruda con un motor 222 y una bomba de reposición con un motor eléctrico 232. Las zonas 2 (1) y 2 (2) representan una conexión en paralelo de elementos individuales del modelo termoeconómico de un STS multipropósito, que proporciona suministro de calor a objetos con diferentes temperaturas. La zona 3 incluye los dispositivos de calentamiento 31. La exergía se suministra desde una fuente externa a través de la superficie de control a varias zonas del modelo termoeconómico STS: e11 - para accionar el motor eléctrico de la bomba de combustible (compresor); e13 - para accionar el motor eléctrico de la bomba de red; e22 (1) - para accionar el motor eléctrico de la bomba de circulación; e22 (2) - para accionar el motor eléctrico de la bomba de agua cruda; e23 (2) - para accionar el motor eléctrico de la bomba de compensación. El precio de la exergía suministrada por una fuente externa, es decir, energía eléctrica, se conoce y es igual a Cel. La igualdad de energía eléctrica y exergía se explica por el hecho de que la energía eléctrica se puede convertir completamente en cualquier otro tipo de energía. De una fuente externa, se suministra combustible, cuyo consumo es vt, y precio de ct. Dado que los procesos térmicos ocupan el lugar principal en el proceso de funcionamiento del STS, las variables a optimizar son aquellas que permitan desarrollar un modelo termoeconómico del STS y proporcionen una determinación relativamente simple de las condiciones de temperatura para los procesos que tienen lugar. en el STS. Al resolver el problema de optimización estática del CTS, teniendo en cuenta los supuestos realizados y las designaciones aceptadas, el valor de los costos de energía, incluidos los costos de electricidad y combustible, está determinado por la dependencia: donde t es el tiempo de operación del CTS. El consumo de energía eléctrica para el accionamiento de los motores de la bomba y el consumo de combustible dependen del modo de funcionamiento del STS y, por tanto, de la altura de temperatura en los intercambiadores de calor, la temperatura de los gases de combustión y el intervalo del refrigerante. cambio de temperatura. Por lo tanto, el lado derecho de la expresión (2) es una función de las variables seleccionadas para optimizar. En consecuencia, la cantidad de costos de energía es función de varias variables, cuyo valor extremo se determina bajo la condición de que las derivadas parciales de la función de costos de energía con respecto a las variables que se optimizan sean iguales a cero. Este enfoque es válido si todas las variables a optimizar se consideran independientes y el problema se reduce a determinar un extremo incondicional. En realidad, estas variables están relacionadas. Obtener expresiones analíticas que describan la relación entre todas las variables de optimización es una tarea bastante difícil. Al mismo tiempo, el uso del método de la termoeconomía en el curso de la investigación permite simplificar esta tarea. Como se muestra en la fig. 2, el modelo termoeconómico CTS se presenta en forma de una serie de zonas conectadas secuencialmente, lo que permite expresar la exergía suministrada a cada una de las zonas en forma de dependencias funcionales del flujo de exergía dejando la zona en consideración y las variables optimizadas que afectan esta zona. Teniendo esto en cuenta, la cantidad de exergía suministrada a varios elementos del STS desde una fuente externa ej (ver Fig.2), y el consumo volumétrico de combustible vt, se pueden resumir de la siguiente manera: Las ecuaciones incluidas en el sistema (4) se refieren a a diferentes zonas del modelo termoeconómico, cuya conexión se realiza mediante el flujo principal de exergía. El flujo de exergía que conecta zonas separadas se presenta en forma de dependencia funcional del flujo de exergía que sale de la zona y las variables optimizadas que afectan a la zona en consideración: En las expresiones (4) y (5), ej significa la cantidad de exergía, y Ej es una función que describe su cambio. La presencia de conexiones entre las variables que se optimizan nos obliga a considerar la optimización del valor de los costes energéticos como un problema de optimización de una función de varias variables en presencia de restricciones como las igualdades (ecuaciones de acoplamiento), es decir, como un problema de encontrar un extremo condicional. Los problemas relacionados con la búsqueda de un extremo condicional se pueden resolver utilizando el método de multiplicadores de Lagrange indefinidos. La aplicación del método de multiplicadores de Lagrange indefinidos reduce el problema de encontrar el extremo condicional de la función original de los costos de energía (1) al problema de encontrar el extremo incondicional de una nueva función: el Lagrangiano. Teniendo en cuenta los sistemas anteriores de ecuaciones (4) y (5), la expresión del Lagrangiano para el problema considerado de optimización de los parámetros de operación del CTS se escribe de la siguiente manera: Al comparar la expresión para costos de energía (2 ) y para el lagrangiano (6) teniendo en cuenta las dependencias (4) y (5) se puede verificar su identidad completa. Para encontrar las condiciones para un extremo, las derivadas parciales de la función de Lagrange (6) con respecto a todas las variables (tanto optimizadas como adicionales, que son introducidas por las ecuaciones de restricción) deben tomarse y equipararse a cero. Las derivadas parciales con respecto a los flujos de exergía que conectan zonas separadas del modelo termoeconómico ej permiten calcular los valores de los multiplicadores de Lagrange lj. Así, la derivada parcial con respecto a e2 (1) tiene la siguiente forma: El sistema de ecuaciones (8) establece una relación entre la disipación de energía y los costos de energía en cada zona del modelo termoeconómico a ciertos valores de los indicadores económicos Cel, Ct, l2 (1), l2 (2), l3. Los valores l2 (1), l2 (2), l3 generalmente expresan la tasa de cambio en los costos de energía cuando la cantidad de exergía cambia, o en otras palabras, el precio de una unidad de exergía que emerge de cada zona de la termoeconomía. modelo. La solución del sistema (8) teniendo en cuenta las ecuaciones (7) permite determinar las condiciones necesarias para encontrar el mínimo de lagrangiano (6). Para resolver los sistemas de ecuaciones (7) y (8), las expresiones (4) y (5), escritas en forma general, deben presentarse en forma de relaciones analíticas detalladas, que son componentes de la descripción matemática de los procesos que ocurren. en elementos individuales del CTS. Literatura Brodyansky V.M., Fratscher V., Mikhalek K. Método exergético y sus aplicaciones. Debajo. ed. V.M.Brodyansky - M.: Energoatomizdat, 1988 .-- 288 p.

La elección correcta, el diseño competente y la instalación de alta calidad del sistema de calefacción son la garantía de calidez y comodidad en la casa durante toda la temporada de calefacción. La calefacción debe ser de alta calidad, confiable, segura y económica. Para elegir el sistema de calefacción adecuado, debe familiarizarse con sus tipos, características de instalación y funcionamiento de los dispositivos de calefacción. También es importante considerar la disponibilidad y el costo del combustible.

Tipos de sistemas de calefacción modernos.

Un sistema de calefacción es un complejo de elementos que se utilizan para calentar una habitación: una fuente de calor, tuberías, dispositivos de calefacción. El calor se transfiere utilizando un refrigerante, un medio líquido o gaseoso: agua, aire, vapor, productos de combustión de combustible, anticongelante.

Los sistemas de calefacción de los edificios deben seleccionarse de modo que se consiga una calefacción de la más alta calidad manteniendo al mismo tiempo una humedad del aire que sea cómoda para los seres humanos. Dependiendo del tipo de refrigerante, se distinguen los siguientes sistemas:

• aire;
• agua;
• vapor;
• eléctrico;
• combinado (mixto).

Los dispositivos de calefacción del sistema de calefacción son:

• convectivo
• radiante;
• combinado (convectivo-radiante).

Diagrama de un sistema de calefacción de dos tubos con circulación forzada.

Se puede utilizar lo siguiente como fuente de calor:

• carbón;
• leña;
• electricidad;
• briquetas: turba o madera;
• energía del sol u otras fuentes alternativas.

El aire se calienta directamente desde la fuente de calor sin el uso de un portador de calor líquido o gaseoso intermedio. Los sistemas se utilizan para calentar pequeñas casas privadas (hasta 100 m2). La instalación de este tipo de calefacción es posible tanto durante la construcción de un edificio como durante la reconstrucción de uno existente. Una caldera, un elemento calefactor o un quemador de gas sirven como fuente de calor. La peculiaridad del sistema radica en el hecho de que no solo se trata de calefacción, sino también de ventilación, ya que se calienta el aire interno de la habitación y el aire fresco que proviene del exterior. Los flujos de aire ingresan a través de una rejilla de entrada especial, se filtran, se calientan en un intercambiador de calor y luego pasan a través de los conductos de aire y se distribuyen en la habitación.

La temperatura y la ventilación están controladas por termostatos. Los termostatos modernos le permiten preestablecer un programa de cambios de temperatura según la hora del día. Los sistemas también funcionan en modo de aire acondicionado. En este caso, los flujos de aire se dirigen a través de los refrigeradores. Si no hay necesidad de calentar o enfriar la habitación, el sistema funciona como un sistema de ventilación.

Diagrama de un dispositivo de calentamiento de aire en una casa privada.

La instalación de calefacción de aire es relativamente cara, pero su ventaja es que no es necesario calentar el portador de calor intermedio ni los radiadores, por lo que el ahorro de combustible es de al menos un 15%.

El sistema no se congela, responde rápidamente a los cambios en las condiciones de temperatura y calienta las instalaciones. Gracias a los filtros, el aire ingresa al local ya purificado, lo que reduce la cantidad de bacterias patógenas y contribuye a la creación de condiciones óptimas para mantener la salud de las personas que viven en la casa.

Falta de calentamiento del aire: secar en exceso el aire, quemar oxígeno. El problema se resuelve fácilmente si instala un humidificador especial. El sistema se puede mejorar para ahorrar dinero y crear un microclima más confortable. Entonces, el recuperador calienta el aire entrante, debido a la salida al exterior. Esto le permite reducir el consumo de energía para calentarlo.

Es posible una limpieza y desinfección adicionales del aire. Para ello, además del filtro mecánico incluido en el paquete, se instalan filtros finos electrostáticos y lámparas ultravioleta.

Calefacción de aire con dispositivos adicionales.

Calentamiento de agua

Este es un sistema de calefacción cerrado, se usa agua o anticongelante como portador de calor. El agua se canaliza desde la fuente de calor hasta los radiadores de calefacción. En los sistemas centralizados, la temperatura se regula en el punto de calentamiento y en los sistemas individuales, de forma automática (mediante termostatos) o manualmente (grifos).

Tipos de sistemas de agua

Dependiendo del tipo de conexión de los dispositivos de calefacción, los sistemas se dividen en:

• monotubo
• dos tubos
• bifilar (dos disparos).

Según el método de cableado, se distinguen:

• cima;
• fondo;
• vertical;
• sistema de calefacción horizontal.

En sistemas monotubo, los dispositivos de calefacción están conectados en serie. Para compensar la pérdida de calor que se produce con el paso secuencial de agua de un radiador a otro, se utilizan dispositivos de calefacción con diferentes superficies de transferencia de calor. Por ejemplo, se pueden utilizar baterías de hierro fundido con una gran cantidad de secciones. En dos tubos, se utiliza un esquema de conexión en paralelo, que le permite instalar los mismos radiadores.

El régimen hidráulico puede ser constante y variable. En los sistemas bifilares, los dispositivos de calefacción se conectan en serie, como en los sistemas de una tubería, pero las condiciones de transferencia de calor de los radiadores son las mismas que en los sistemas de dos tuberías. Como dispositivos de calefacción se utilizan convectores, radiadores de acero o hierro fundido.

Esquema de calentamiento de agua de dos tuberías de una casa de campo.

Ventajas y desventajas

El calentamiento del agua está muy extendido debido a la disponibilidad del refrigerante. Otra ventaja es la capacidad de equipar el sistema de calefacción con sus propias manos, lo cual es importante para nuestros compatriotas, que están acostumbrados a confiar solo en su propia fuerza. Sin embargo, si el presupuesto le permite no ahorrar dinero, es mejor confiar el diseño y la instalación de la calefacción a especialistas.

Esto le evitará muchos problemas en el futuro: fugas, fugas, etc. Desventajas: congelación del sistema cuando está apagado, tiempo de calentamiento prolongado de las instalaciones. Se imponen requisitos especiales al refrigerante. El agua de los sistemas debe estar libre de impurezas, con un contenido mínimo de sales.

Se puede utilizar cualquier tipo de caldera para calentar el refrigerante: sólido, combustible líquido, gas o electricidad. Muy a menudo, se utilizan calderas de gas, lo que implica la conexión a la red. Si esto no es posible, generalmente se instalan calderas de combustible sólido. Son más económicos que los diseños que funcionan con electricidad o combustibles líquidos.

¡Nota! Los expertos recomiendan elegir una caldera basada en una potencia de 1 kW por 10 metros cuadrados. Estas cifras son indicativas. Si la altura del techo es superior a 3 m, la casa tiene ventanas grandes, hay consumidores adicionales o las instalaciones no están bien aisladas, todos estos matices deben tenerse en cuenta en los cálculos.

Sistema de calefacción residencial cerrado

De acuerdo con SNiP 2.04.05-91 "Calefacción, ventilación y aire acondicionado", el uso de sistemas de vapor está prohibido en edificios residenciales y públicos. La razón es la inseguridad de este tipo de calefacción de espacios. Los calentadores se calientan hasta casi 100 ° C, lo que puede provocar quemaduras.

La instalación es compleja, requiere habilidades y conocimientos especiales, durante la operación surgen dificultades con la regulación de la transferencia de calor, cuando se llena el sistema con vapor, es posible que haya ruido. Hoy en día, la calefacción a vapor se utiliza de forma limitada: en locales industriales y no residenciales, en pasos de peatones, puntos de calefacción. Sus ventajas son relativa economía, baja inercia, compacidad de los elementos calefactores, alta transferencia de calor, sin pérdida de calor. Todo esto llevó a la popularidad del calentamiento a vapor hasta mediados del siglo XX, luego fue reemplazado por el calentamiento de agua. Sin embargo, en las fábricas donde el vapor se usa con fines industriales, todavía se usa ampliamente para calentar espacios.

Caldera de calentamiento de vapor

Calefacción eléctrica

Es el tipo de calefacción más confiable y fácil de usar. Si el área de la casa no supera los 100 m2, la electricidad es una buena opción, pero calentar un área más grande no es económicamente viable.

La calefacción eléctrica se puede utilizar como una adicional en caso de parada o reparación del sistema principal. También es una buena solución para casas de campo en las que los propietarios viven solo periódicamente. Los calentadores de ventilador eléctricos, infrarrojos y calentadores de aceite se utilizan como fuentes de calor adicionales.

Como dispositivos de calefacción se utilizan convectores, chimeneas eléctricas, calderas eléctricas, cables de alimentación de calefacción por suelo radiante. Cada tipo tiene sus propias limitaciones. Entonces, los convectores calientan las habitaciones de manera desigual. Las chimeneas eléctricas son más adecuadas como elemento decorativo, y el funcionamiento de las calderas eléctricas requiere un consumo energético significativo. La calefacción por suelo radiante se instala teniendo en cuenta de antemano el plan de disposición de los muebles, ya que al moverla, el cable de alimentación puede dañarse.

Esquema de calefacción tradicional y eléctrica de edificios.

Sistemas de calefacción innovadores

Por separado, cabe mencionar los innovadores sistemas de calefacción que están ganando popularidad. Los más comunes son:

• suelos de infrarrojos;
• bombas de calor;
• colectores solares.

Pisos de infrarrojos

Estos sistemas de calefacción han aparecido recientemente en el mercado, pero ya se han vuelto bastante populares debido a su eficiencia y mayor eficiencia que la calefacción eléctrica convencional. La calefacción por suelo radiante funciona desde la red, se instalan en una solera o adhesivo para baldosas. Los elementos calefactores (carbono, grafito) emiten ondas infrarrojas que atraviesan el revestimiento del suelo, calientan los cuerpos de personas y objetos y, a partir de ellos, a su vez, calientan el aire.

Las alfombrillas y láminas de carbono autoajustables se pueden montar debajo de las patas de los muebles sin temor a que se dañen. Los pisos inteligentes regulan la temperatura debido a la propiedad especial de los elementos calefactores: cuando se sobrecalienta, la distancia entre las partículas aumenta, la resistencia aumenta y la temperatura disminuye. Los costos de la energía son relativamente bajos. Cuando se encienden los pisos de infrarrojos, el consumo de energía es de aproximadamente 116 vatios por metro lineal, después del calentamiento, disminuye a 87 vatios. El control de temperatura está asegurado por termorreguladores, lo que reduce el consumo de energía en un 15-30%.

Las alfombrillas de carbono infrarrojas son cómodas, fiables, económicas y fáciles de instalar.

Bombas de calor

Estos son dispositivos para transferir energía térmica desde una fuente a un portador de calor. La idea de un sistema de bomba de calor en sí no es nueva; fue propuesta por Lord Kelvin en 1852.

Cómo funciona: una bomba de calor geotérmica toma calor del ambiente y lo transfiere al sistema de calefacción. Los sistemas también pueden funcionar para enfriar edificios.

Cómo funciona la bomba de calor

Se hace una distinción entre bombas de circuito abierto y cerrado. En el primer caso, las instalaciones toman agua del arroyo subterráneo, la transfieren al sistema de calefacción, extraen energía térmica y la devuelven al lugar de toma. En el segundo, se bombea un refrigerante a través de tuberías especiales en el depósito, que transfiere / elimina el calor del agua. La bomba puede utilizar la energía térmica del agua, la tierra y el aire.

La ventaja de los sistemas es que se pueden instalar en casas que no están conectadas a un suministro de gas. Las bombas de calor son difíciles y costosas de instalar, pero pueden ahorrar costos de energía durante el funcionamiento.

La bomba de calor está diseñada para aprovechar el calor del ambiente en los sistemas de calefacción.

Colectores solares

Las instalaciones solares son sistemas de captación de energía solar térmica y su transferencia a un refrigerante.

Se puede utilizar agua, aceite o anticongelante como portador de calor. El diseño incluye calentadores eléctricos adicionales que se encienden si la eficiencia de la instalación solar disminuye. Hay dos tipos principales de colectores: planos y de vacío. Las planas tienen absorbedor con revestimiento transparente y aislamiento térmico. En los de vacío, este recubrimiento es multicapa, en los colectores herméticamente sellados se crea un vacío. Esto le permite calentar el refrigerante hasta 250-300 grados, mientras que las instalaciones planas pueden calentarlo solo hasta 200 grados. Las ventajas de las unidades incluyen facilidad de instalación, bajo peso y potencialmente alta eficiencia.

Sin embargo, hay un "pero": la eficiencia del colector solar depende demasiado de la diferencia de temperatura.

Colector solar en sistemas de suministro de agua caliente y calefacción doméstica La comparación de los sistemas de calefacción muestra que no existe un método de calefacción ideal

Nuestros compatriotas siguen prefiriendo la calefacción por agua caliente. Por lo general, solo surgen dudas sobre qué fuente de calor específica elegir, cómo conectar mejor la caldera al sistema de calefacción, etc. Y, sin embargo, no hay recetas preparadas que sean adecuadas para absolutamente todos. Es necesario sopesar cuidadosamente los pros y los contras, tener en cuenta las características del edificio para el que se selecciona el sistema. En caso de duda, debe consultar a un especialista.

Video: tipos de sistemas de calefacción.

Los sistemas de calefacción modernos se basan en diferentes métodos de calefacción, lo que le permite elegir la opción más adecuada para su casa de campo. Las tecnologías probadas a lo largo de los años proporcionarán no solo un calentamiento eficiente de los locales, sino también un control de temperatura independiente en cada habitación, economía en el consumo de combustible, control automático y remoto.

El suministro de calefacción y calefacción que se utiliza hoy en día en las casas de campo se puede dividir condicionalmente en dos grupos: clásico e innovador. Cada grupo es lo suficientemente amplio, por lo que la calefacción doméstica moderna le permite elegir la opción más efectiva para usted.

Sistemas de calefacción clásicos

El calentamiento de la caldera con portador de calor líquido pertenece al clásico. Tomando calor de la caldera, el refrigerante calienta los radiadores, que a su vez emiten calor a la habitación por convección de aire. La caldera puede utilizar gas, electricidad, gasóleo o leña como combustible.

Algunos tipos de calefacción clásica obtienen mejores opciones y se convierten en sistemas de calefacción modernos. Por ejemplo, la calefacción eléctrica puede ser directa: la energía se convierte inmediatamente en calor sin el uso de una caldera, un portador de calor, un sistema complejo de tuberías y radiadores. El calentamiento por infrarrojos eléctrico directo carece de las desventajas inherentes al calentamiento por convección estándar. Los rayos infrarrojos calientan los cuerpos físicos, no el aire. El aire calentado no se acumula debajo del techo, la habitación se calienta de manera más rápida y uniforme. El sistema de calefacción eléctrica directa requiere los costos de instalación y mantenimiento más bajos.

El calentamiento del aire tampoco utiliza un medio de calentamiento intermedio. El aire calentado por la caldera a través de los conductos de aire entra inmediatamente en la habitación climatizada. Simultáneamente con la calefacción, este método permite la climatización y ventilación de los locales.

Los sistemas de calefacción modernos a veces vuelven al pasado con cierto éxito. Por ejemplo, los ingenieros pudieron mejorar el calentamiento de combustible sólido obsoleto. En una caldera de pirólisis de combustible sólido, la leña se quema de acuerdo con un esquema complejo con la formación de gas de pirólisis combustible. El gas se quema posteriormente en una cámara de combustión separada, como resultado, aumenta la eficiencia general de la caldera.

El indicador más importante de la eficiencia de la calefacción autónoma moderna es la posibilidad de un control automático, software y remoto flexible. La automatización más simple y eficaz se presta a la calefacción a gas, eléctrica y de aire. Gracias al control flexible, los sistemas de calefacción modernos se pueden integrar fácilmente en la "casa inteligente", aumentando la comodidad general de la vida.

Sistemas de calefacción innovadores

Los sistemas de calefacción modernos son inseparables de la búsqueda de nuevas soluciones. La categoría de innovador incluye todas las tecnologías de calefacción no volátiles que utilizan fuentes de energía renovables: radiación solar, energía eólica y undimotriz, bomba de calor, etc. Todavía es demasiado costoso, tecnológicamente difícil y no siempre efectivo hacer que los sistemas de calefacción modernos de una casa de verano o cabaña no sean volátiles. Pero cada año las tecnologías mejoran, acercando la posibilidad de organizar una calefacción completamente independiente. Actualmente, se utilizan tecnologías no volátiles para organizar calefacción adicional, de respaldo y de emergencia.

Cualquiera que sea el sistema de calefacción de una casa de campo que elija, primero debe minimizar la pérdida de calor del edificio tanto como sea posible. Para hacer esto, al diseñar y construir una casa, se utilizan soluciones arquitectónicas especiales, materiales y tecnologías de ahorro de energía. Se utilizan activamente acumuladores de calor, que permiten almacenar calor por la noche con tarifas eléctricas reducidas.

La calefacción moderna de una casa de campo se caracteriza no solo por la eficiencia, la economía, sino también por las características de alto rendimiento. Un sistema de calefacción diseñado y ensamblado profesionalmente tiene una larga vida útil, le permite dar servicio, reparar y actualizar el equipo rápidamente.

Ministerio de Educación de la Federación de Rusia

Institución Educativa Presupuestaria del Estado Federal de Educación Profesional Superior "Universidad Técnica Estatal de Magnitogorsk

ellos. SOLDADO AMERICANO. Nosov "

(FGBOU VPO "MSTU")

Departamento de Sistemas de Energía y Calor

abstracto

en la disciplina "Introducción a la dirección"

sobre el tema: "Suministro de calor centralizado y descentralizado"

Completado por: estudiante Sultanov Ruslan Salikhovich

Grupo: zEATB-13 "Ingeniería de energía térmica e ingeniería térmica"

Código: 140100

Controlado por: Evgeniy Borisovich Agapitov, Doctor en Ciencias Técnicas

Magnitogorsk 2015

1.Introducción 3

2.Calefacción centralizada 4

3.Suministro de calor descentralizado 4

4. Tipos de sistemas de calefacción y principios de su funcionamiento 4

5.Modernos sistemas de calefacción y suministro de agua caliente en Rusia 10

6. Perspectivas para el desarrollo del suministro de calor en Rusia 15

7.Conclusión 21

1. Introducción

Al vivir en latitudes templadas, donde la mayor parte del año es frío, es necesario proporcionar suministro de calor a los edificios: edificios residenciales, oficinas y otros locales. El suministro de calor proporciona una vida cómoda, si es un apartamento o una casa, un trabajo productivo, si es una oficina o un almacén.

Primero, averigüemos qué se entiende por el término "suministro de calor". El suministro de calor es el suministro de sistemas de calefacción de un edificio con agua caliente o vapor. Las centrales térmicas y las salas de calderas son la fuente habitual de suministro de calor. Hay dos tipos de suministro de calor para edificios: centralizado y local. Con uno centralizado, se suministran áreas separadas (industrial o residencial). Para el funcionamiento eficiente de una red de suministro de calor centralizada, se construye, dividiéndola en niveles, el trabajo de cada elemento es realizar una tarea. Con cada nivel, la tarea del elemento disminuye. Suministro de calor local: suministro de calor a una o más casas. Las redes de calefacción centralizada tienen una serie de ventajas: menor consumo de combustible y ahorro de costos, uso de combustible de baja calidad y mejores condiciones sanitarias en áreas residenciales. El sistema de calefacción urbana incluye una fuente de calor (CHP), una red de calefacción e instalaciones que consumen calor. La planta combinada de calor y energía produce calor y energía. Las fuentes de suministro de calor local son estufas, calderas, calentadores de agua.

Los sistemas de calefacción difieren en diferentes temperaturas y presiones de agua. Depende de los requisitos del cliente y las consideraciones económicas. Con un aumento en la distancia sobre la que es necesario "transferir" calor, aumentan los costos económicos. En la actualidad, la distancia de transferencia de calor se mide en decenas de kilómetros. Los sistemas de suministro de calor se dividen según el volumen de cargas de calor. Los sistemas de calefacción se clasifican como estacionales y los sistemas de agua caliente se clasifican como permanentes.

1. Calefacción urbana

La calefacción urbana se caracteriza por la presencia de una extensa red de calefacción de abonados ramificada con suministro de energía a numerosos disipadores de calor (fábricas, empresas, edificios, apartamentos, locales residenciales, etc.).

Las principales fuentes de calefacción urbana son: - plantas combinadas de calor y energía (CHP), que también generan electricidad en el camino; - salas de calderas (en caliente y vapor).

1. Suministro de calor descentralizado

El suministro de calor descentralizado se caracteriza por un sistema de suministro de calor en el que la fuente de calor se combina con un disipador de calor, es decir, la red de calefacción es insignificante o está ausente por completo. Si se utilizan colectores de calor de calefacción locales o eléctricos individuales separados en las instalaciones, dicho suministro de calor será individual (un ejemplo es la calefacción de la pequeña sala de calderas de todo el edificio). El poder de tales fuentes de calor, por regla general, es muy pequeño y depende de las necesidades de sus propietarios. La capacidad de calefacción de dichas fuentes de calor individuales no es superior a 1 Gcal / ho 1,163 MW.

Los principales tipos de calefacción descentralizada de este tipo:

Eléctrico, a saber: - directo; - acumulación; - bomba de calor; - horno. Pequeñas salas de calderas.