Economie de energie în sistemele de alimentare cu căldură

Finalizat: elevii grupei T-23

Salazhenkov M.Yu

D.

Introducere

Astăzi, politica de economisire a energiei este un domeniu prioritar pentru dezvoltarea sistemelor de alimentare cu energie și căldură. De altfel, la fiecare întreprindere de stat se întocmesc, se aprobă și se implementează planuri de conservare a energiei și eficiență energetică a întreprinderilor, ateliere etc.

Sistemul de încălzire al țării nu face excepție. Este destul de mare și greoaie, consumă cantități colosale de energie și în același timp nu au loc pierderi mai puțin colosale de căldură și energie.

Să luăm în considerare care este sistemul de alimentare cu căldură, unde apar cele mai mari pierderi și ce complexe de măsuri de economisire a energiei pot fi folosite pentru a crește „eficiența” acestui sistem.

Sisteme de alimentare cu căldură

Furnizare de căldură - furnizarea de căldură a clădirilor (structurilor) rezidențiale, publice și industriale pentru a asigura utilitatea (încălzire, ventilație, alimentare cu apă caldă) și nevoile tehnologice ale consumatorilor.

În cele mai multe cazuri, încălzirea înseamnă crearea unui mediu interior confortabil - acasă, la serviciu sau într-un loc public. Furnizarea de căldură include și încălzirea apei de la robinet și a apei din piscine, încălzirea serelor etc.

Distanța pe care căldura este transportată în sistemele moderne de termoficare ajunge la câteva zeci de kilometri. Dezvoltarea sistemelor de alimentare cu căldură se caracterizează printr-o creștere a capacității sursei de căldură și a capacității unitare a echipamentelor instalate. Capacitățile termice ale CET-urilor moderne ajung la 2-4 Tcal/h, centralele raionale 300-500 Gcal/h. În unele sisteme de alimentare cu căldură, mai multe surse de căldură lucrează împreună pentru rețelele de încălzire comune, ceea ce crește fiabilitatea, manevrabilitatea și eficiența furnizării de căldură.

Apa incalzita in camera cazanului poate circula direct in sistemul de incalzire. Apa caldă este încălzită în schimbătorul de căldură al sistemului de alimentare cu apă caldă (ACM) la o temperatură mai scăzută, de ordinul 50–60 ° С. Temperatura apei pe retur poate fi un factor important in protectia cazanului. Schimbătorul de căldură nu numai că transferă căldură de la un circuit la altul, dar face față eficient și diferenței de presiune care există între primul și al doilea circuit.

Temperatura necesară de încălzire prin pardoseală (30 ° C) poate fi obținută prin reglarea temperaturii apei calde circulante. Diferența de temperatură poate fi realizată și prin utilizarea unei supape cu trei căi care amestecă apă caldă cu retur în sistem.

Reglarea alimentării cu căldură în sistemele de alimentare cu căldură (zilnic, sezonier) se realizează atât în ​​sursa de căldură, cât și în instalațiile consumatoare de căldură. În sistemele de alimentare cu apă caldă, așa-numitul control central al calității alimentării cu căldură se realizează de obicei în funcție de tipul principal de încărcare termică - încălzire sau printr-o combinație de două tipuri de încărcare - încălzire și alimentare cu apă caldă. Constă în modificarea temperaturii lichidului de răcire furnizat de la sursa de alimentare cu căldură către rețeaua de încălzire, în conformitate cu programul de temperatură adoptat (adică dependența temperaturii necesare a apei în rețea de temperatura aerului exterior). Reglementarea centrală a calității este completată de reglementarea cantitativă locală în punctele de încălzire; acesta din urmă este cel mai frecvent în aplicațiile cu apă caldă și este de obicei automat. În sistemele de încălzire cu abur, se realizează în principal reglarea cantitativă locală; presiunea aburului în sursa de alimentare cu căldură este menținută constantă, consumul de abur este reglementat de consumatori.

1.1 Compoziția sistemului de alimentare cu căldură

Sistemul de alimentare cu căldură este format din următoarele părți funcționale:

1) o sursă de producere a energiei termice (centrală, CET, colector solar, dispozitive de valorificare a deșeurilor termice industriale, instalații de utilizare a căldurii din surse geotermale);

2) transportul dispozitivelor de energie termică la incintă (rețele de încălzire);

3) dispozitive consumatoare de căldură care transferă energie termică către consumator (radiatoare de încălzire, aeroterme).

1.2 Clasificarea sistemelor de alimentare cu căldură

La locul generării căldurii, sistemele de alimentare cu căldură sunt împărțite în:

1) centralizat (sursa de producere a energiei termice lucrează pentru alimentarea cu căldură a unui grup de clădiri și este conectată prin dispozitive de transport cu dispozitive de consum de căldură);

2) local (consumatorul și sursa de alimentare cu căldură sunt situate în aceeași încăpere sau în imediata apropiere).

Principalele avantaje ale termocentralei față de încălzirea locală sunt o reducere semnificativă a consumului de combustibil și a costurilor de exploatare (de exemplu, datorită automatizării centralelor de cazane și a creșterii eficienței acestora); posibilitatea de a utiliza combustibil de calitate scăzută; reducerea gradului de poluare a aerului și îmbunătățirea stării sanitare a zonelor populate. În sistemele locale de încălzire, sursele de căldură sunt sobele, cazanele de apă caldă, încălzitoarele de apă (inclusiv solare) etc.

După tipul de purtător de căldură, sistemele de alimentare cu căldură sunt împărțite în:

1) apă (cu temperaturi de până la 150 ° С);

2) abur (sub o presiune de 7-16 atm).

Apa este folosită în principal pentru acoperirea încărcăturilor municipale și casnice, iar aburul este folosit pentru sarcini tehnologice. Alegerea temperaturii și presiunii în sistemele de încălzire este determinată de cerințele consumatorilor și de considerente economice. Odată cu creșterea distanței de transport a căldurii, crește o creștere justificată economic a parametrilor lichidului de răcire.

Conform metodei de conectare a sistemului de încălzire la sistemul de alimentare cu căldură, acestea din urmă sunt împărțite în:

1) dependent (lichidul de răcire încălzit într-un generator de căldură și transportat prin rețelele de încălzire merge direct la dispozitivele consumatoare de căldură);

2) independent (lichidul de răcire care circulă prin rețelele de încălzire din schimbătorul de căldură încălzește lichidul de răcire care circulă în sistemul de încălzire). (Fig. 1)

În sistemele independente, unitățile de consum sunt izolate hidraulic de rețeaua de încălzire. Astfel de sisteme sunt utilizate în principal în orașele mari - pentru a crește fiabilitatea furnizării de căldură, precum și în cazurile în care regimul de presiune din rețeaua de încălzire este inacceptabil pentru instalațiile consumatoare de căldură din cauza condițiilor de rezistență a acestora sau când presiunea statică creată de acesta din urmă este inacceptabilă pentru rețeaua de încălzire (cum ar fi, de exemplu, sistemele de încălzire pentru clădirile înalte).

Figura 1 - Scheme schematice ale sistemelor de alimentare cu căldură prin metoda de conectare a sistemelor de încălzire la acestea

Prin metoda de conectare a sistemului de alimentare cu apă caldă la sistemul de alimentare cu căldură:

1) închis;

2) deschis.

In sistemele inchise, alimentarea cu apa calda este alimentata cu apa din sistemul de alimentare cu apa, incalzita la temperatura ceruta de apa din reteaua de incalzire in schimbatoare de caldura instalate in punctele de incalzire. In sistemele deschise, apa este furnizata direct din reteaua de incalzire (priza directa a apei). Scurgerile de apă din cauza scurgerilor din sistem, precum și consumul acesteia pentru aportul de apă sunt compensate prin alimentarea suplimentară a unei cantități adecvate de apă la rețeaua de încălzire. Pentru a preveni coroziunea și formarea de calcar pe suprafața interioară a conductei, apa furnizată rețelei de încălzire este supusă unui tratament și dezaerare a apei. În sistemele deschise, apa trebuie să îndeplinească și cerințele de apă potabilă. Alegerea sistemului este determinată în principal de prezența unei cantități suficiente de apă potabilă, de proprietățile sale corozive și de formare a calcarului. Sistemele de ambele tipuri au devenit larg răspândite în Ucraina.

După numărul de conducte utilizate pentru a transfera lichidul de răcire, sistemele de alimentare cu căldură se disting:

cu o singură conductă;

cu două conducte;

cu mai multe conducte.

Sistemele cu o singură conductă sunt utilizate în cazurile în care transportorul de căldură este utilizat în totalitate de către consumatori și nu se întoarce înapoi (de exemplu, în sistemele de abur fără retur de condens și în sistemele de apă deschisă, în care toată apa provenită de la sursă este dezasamblată pentru apă caldă). furnizarea consumatorilor).

În sistemele cu două conducte, lichidul de răcire este returnat complet sau parțial la sursa de căldură, unde este încălzit și completat.

Sistemele cu mai multe conducte sunt amenajate atunci când este necesară separarea anumitor tipuri de încărcare termică (de exemplu, alimentarea cu apă caldă), ceea ce simplifică reglarea furnizării de căldură, modul de funcționare și metodele de conectare a consumatorilor la rețelele de încălzire. În Rusia, sistemele de alimentare cu căldură cu două conducte sunt utilizate în mod predominant.

1.3 Tipuri de consumatori de căldură

Consumatorii de căldură ai sistemului de alimentare cu căldură sunt:

1) sisteme sanitaro-tehnice termice ale clădirilor (încălzire, ventilație, aer condiționat, sisteme de alimentare cu apă caldă);

2) instalatii tehnologice.

Utilizarea apei încălzite pentru încălzirea spațiilor este destul de comună. În același timp, sunt folosite o varietate de metode de transfer a energiei apei pentru a crea un mediu interior confortabil. Una dintre cele mai frecvente este utilizarea radiatoarelor de încălzire.

O alternativă la calorifere este încălzirea prin pardoseală atunci când circuitele de încălzire sunt situate sub pardoseală. Circuitul de încălzire prin pardoseală este de obicei conectat la circuitul radiatorului de încălzire.

Ventilație - O unitate ventiloconvector care furnizează aer cald într-o cameră, utilizată de obicei în clădirile publice. Sunt adesea folosite combinații de dispozitive de încălzire, cum ar fi calorifere pentru încălzire și încălzire prin pardoseală sau radiatoare pentru încălzire și ventilație.

Apa caldă de la robinet a devenit o parte a vieții de zi cu zi și a nevoilor zilnice. Prin urmare, o instalație de apă caldă trebuie să fie fiabilă, igienă și economică.

După modul de consum de căldură pe parcursul anului, se disting două grupuri de consumatori:

1) sezonier, care necesită căldură numai în sezonul rece (de exemplu, sisteme de încălzire);

2) pe tot parcursul anului, necesitând căldură pe tot parcursul anului (sisteme de alimentare cu apă caldă).

În funcție de raportul și modurile de consum de căldură individuale, se disting trei grupuri caracteristice de consumatori:

1) clădiri rezidențiale (consumul sezonier de căldură pentru încălzire și ventilație este tipic și consumul pe tot parcursul anului pentru alimentarea cu apă caldă);

2) clădiri publice (consum sezonier de căldură pentru încălzire, ventilație și aer condiționat);

3) clădiri și structuri industriale, inclusiv complexe agricole (toate tipurile de consum de căldură, raportul cantitativ între care este determinat de tipul de producție).

2 Încălzire centrală

Încălzirea centralizată este o modalitate fiabilă și prietenoasă cu mediul de a furniza căldură. Sistemele de termoficare distribuie apa calda sau, in unele cazuri, aburul dintr-o camera centrala de cazane intre numeroase cladiri. Există o gamă largă de surse care sunt folosite pentru a genera căldură, inclusiv arderea petrolului și a gazelor naturale sau utilizarea apelor geotermale. Utilizarea căldurii din surse de temperatură joasă, cum ar fi căldura geotermală, este posibilă prin utilizarea schimbătoarelor de căldură și a pompelor de căldură. Posibilitatea de a folosi căldura nerecuperată de la întreprinderile industriale, surplusul de căldură din prelucrarea deșeurilor, procesele industriale și canalizare, centrale termice vizate sau centrale termice în termoficare, permite alegerea optimă a unei surse de căldură din punct de vedere al eficienței energetice. Astfel optimizați costurile și protejați mediul.

Apa caldă din camera cazanului este alimentată la un schimbător de căldură, care separă locul de producție de conductele de distribuție ale rețelei de termoficare. Caldura este apoi distribuita intre utilizatorii finali si furnizata prin intermediul statiilor catre cladirile respective. Fiecare dintre aceste substații include de obicei un schimbător de căldură pentru încălzirea spațiului și pentru alimentarea cu apă caldă.

Există mai multe motive pentru a instala schimbătoare de căldură pentru a separa centrala termică și rețeaua de termoficare. Acolo unde există diferențe semnificative de presiune și temperatură care pot cauza daune grave echipamentelor și proprietății, schimbătorul de căldură poate împiedica pătrunderea mediului contaminat sau coroziv în echipamentele sensibile de încălzire și ventilație. Un alt motiv important pentru separarea cazanului, a rețelei de distribuție și a utilizatorilor finali este definirea clară a funcțiilor fiecărei componente a sistemului.

Într-o centrală combinată de energie termică și electrică (CHP), căldura și electricitatea sunt produse simultan, cu căldura ca produs secundar. Căldura este utilizată în mod obișnuit în sistemele de termoficare, ceea ce duce la creșterea eficienței energetice și a economiei. Gradul de utilizare a energiei obținute din arderea combustibilului va fi de 85–90%. Eficiența va fi cu 35–40% mai mare decât în ​​cazul producerii separate de căldură și energie electrică.

Într-o centrală de cogenerare, arderea combustibilului încălzește apa, care se transformă în abur de înaltă presiune și temperatură ridicată. Aburul antrenează o turbină conectată la un generator care produce energie electrică. După turbină, aburul este condensat într-un schimbător de căldură. Căldura eliberată în timpul acestui proces este apoi alimentată în conductele de termoficare și distribuită între utilizatorii finali.

Pentru utilizatorul final, termoficarea înseamnă furnizare neîntreruptă de energie. Încălzirea centralizată este mai convenabilă și mai eficientă decât sistemele de încălzire individuale mici. Tehnologiile moderne pentru arderea combustibilului și tratarea emisiilor reduc impactul negativ asupra mediului.

În blocurile de locuințe sau alte clădiri încălzite prin puncte de încălzire centrală, principala cerință este încălzirea, alimentarea cu apă caldă, ventilația și încălzirea în pardoseală pentru un număr mare de consumatori cu un consum minim de energie. Folosind echipamente de calitate în sistemul de încălzire, vă puteți reduce costurile totale.

O altă sarcină foarte importantă a schimbătoarelor de căldură în termoficare este asigurarea siguranței sistemului intern prin separarea utilizatorilor finali de rețeaua de distribuție. Acest lucru este necesar din cauza diferențelor semnificative de temperatură și presiune. În cazul unui accident, riscul de inundații poate fi, de asemenea, minimizat.

În punctele de încălzire centrală, există adesea o schemă de conectare în două etape pentru schimbătoarele de căldură (Fig. 2, A). Această conexiune înseamnă o utilizare maximă a căldurii și o temperatură scăzută a apei de retur atunci când se utilizează un sistem de apă caldă. Este deosebit de avantajos atunci când funcționează într-o centrală combinată de căldură și energie în care se dorește o temperatură scăzută a apei de retur. Acest tip de substație poate asigura cu ușurință alimentarea cu căldură pentru până la 500 de apartamente și, uneori, mai mult.

A) Conexiune în două trepte B) Conexiune în paralel

Figura 2 - Schema de conectare a schimbatoarelor de caldura

Conectarea în paralel a unui schimbător de căldură ACM (Fig. 2, B) este mai puțin complicată decât o conexiune în două trepte și poate fi utilizată pentru orice dimensiune de instalație care nu necesită o temperatură scăzută a apei de retur. O astfel de conexiune este de obicei utilizată pentru stații de alimentare mici și mijlocii cu o sarcină de până la aproximativ 120 kW. Schema de conectare pentru încălzitoarele de apă caldă conform SP 41-101-95.

Majoritatea sistemelor de termoficare impun cerințe mari asupra echipamentelor instalate. Echipamentul trebuie să fie fiabil și flexibil, oferind siguranța necesară. În unele sisteme, trebuie să îndeplinească, de asemenea, standarde de igienă foarte înalte. Un alt factor important în majoritatea sistemelor sunt costurile scăzute de operare.

Cu toate acestea, la noi, sistemul de termoficare este într-o stare deplorabilă:

dotarea tehnică și nivelul soluțiilor tehnologice în construcția rețelelor de încălzire corespund stării anilor 1960, în timp ce razele de alimentare cu căldură au crescut brusc și a avut loc o tranziție la noi dimensiuni standard ale diametrelor conductelor;

calitatea metalului conductelor de căldură, izolarea termică, supapele de închidere și control, structurile și așezarea conductelor de căldură este semnificativ inferioară față de omologii străini, ceea ce duce la pierderi mari de energie termică în rețele;

condițiile proaste pentru izolarea termică a conductelor de căldură și canalelor rețelelor de încălzire au contribuit la creșterea deteriorării conductelor de căldură subterane, ceea ce a dus la probleme serioase de înlocuire a echipamentelor din rețelele de încălzire;

echipamentul autohton al CET-urilor mari corespunde nivelului mediu extern al anilor 1980, iar în prezent CET-urile cu turbine cu abur se caracterizează printr-o rată ridicată a accidentelor, deoarece aproape jumătate din capacitatea turbinei instalate și-a epuizat durata de viață;

CET care funcționează pe cărbune nu dispun de sisteme de curățare a gazelor arse de NOx și SOx, iar eficiența de colectare a particulelor solide nu atinge adesea valorile cerute;

Competitivitatea SCT în stadiul actual nu poate fi asigurată decât prin introducerea unor soluții tehnice deosebit de noi, atât în ​​structura sistemelor, cât și în scheme, echipamente ale surselor de energie și rețele de încălzire.

2.2 Eficiența sistemelor de termoficare

Una dintre cele mai importante condiții pentru funcționarea normală a sistemului de alimentare cu căldură este crearea unui regim hidraulic care asigură o presiune în rețeaua de încălzire suficientă pentru a crea debite de apă de încălzire în instalațiile consumatoare de căldură în conformitate cu o sarcină termică dată. Funcționarea normală a sistemelor de consum de căldură este esența furnizării consumatorilor cu energie termică de o calitate adecvată, iar pentru organizația furnizoare de energie este menținerea parametrilor modului de alimentare cu căldură la nivelul reglementat de Regulile de funcționare tehnică (PTE) de centrale și rețele din Federația Rusă, PTE de centrale termice. Regimul hidraulic este determinat de caracteristicile principalelor elemente ale sistemului de alimentare cu căldură.

În timpul funcționării în sistemul centralizat de alimentare cu căldură existent, din cauza unei modificări a naturii sarcinii termice, a conexiunii de noi consumatori de căldură, a creșterii rugozității conductelor, a ajustării temperaturii de proiectare pentru încălzire, a modificării programul de temperatură pentru furnizarea de energie termică (FC) din sursa FC, de regulă, are loc o furnizare de căldură neuniformă către consumatori, supraestimarea costurilor cu apă din rețea și o reducere a debitului conductelor.

În plus, există de obicei probleme în sistemele de încălzire. De exemplu, nealinierea regimurilor de consum de căldură, lipsa de personal a unităților de lift, încălcarea neautorizată de către consumatori a schemelor de racordare (stabilite prin proiecte, specificații tehnice și contracte). Problemele indicate ale sistemelor de consum de căldură se manifestă, în primul rând, în dereglarea întregului sistem, caracterizată prin debite crescute ale lichidului de răcire. Ca urmare, există o presiune disponibilă insuficientă (datorită pierderilor de presiune crescute) a lichidului de răcire la intrare, ceea ce duce la rândul său la dorința abonaților de a asigura diferența necesară prin drenarea apei din rețea din conductele de retur pentru a crea cel puțin circulație minimă în dispozitivele de încălzire (încălcarea schemelor de racordare etc.), ceea ce duce la o creștere suplimentară a debitului și, în consecință, la pierderi suplimentare de presiune și la apariția de noi abonați cu căderi de presiune reduse etc. Există o „reacție în lanț” în direcția dezalinierii totale a sistemului.

Toate acestea au un impact negativ asupra întregului sistem de alimentare cu căldură și asupra activităților organizației furnizoare de energie: incapacitatea de a respecta programul de temperatură; reîncărcare crescută a sistemului de alimentare cu căldură și atunci când capacitatea de tratare a apei este epuizată - completarea forțată a apei brute (ca urmare, coroziune internă, defecțiune prematură a conductelor și echipamentelor); o creștere forțată a furnizării de energie termică pentru a reduce numărul de reclamații din partea populației; creșterea costurilor de exploatare în sistemul de transport și distribuție a energiei termice.

Este necesar să subliniem că în sistemul de alimentare cu căldură există întotdeauna o relație între regimurile termice și hidraulice în regim de echilibru. O modificare a distribuției fluxului (valoarea lui absolută inclusiv) modifică întotdeauna starea schimbului de căldură, atât direct pe instalațiile de încălzire, cât și în sistemele de consum de căldură. De regulă, rezultatul unei funcționări anormale a sistemului de alimentare cu căldură este o temperatură ridicată a apei rețelei de retur.

Trebuie remarcat faptul că temperatura apei rețelei de retur la sursa de căldură este una dintre principalele caracteristici de funcționare destinate analizării stării echipamentelor rețelei de încălzire și a modurilor de funcționare ale sistemului de alimentare cu căldură, precum și pentru evaluarea eficacității măsurilor. luate de organizațiile care operează rețele de încălzire în scopul creșterii nivelului de funcționare a sistemului de alimentare cu căldură. De regulă, în cazul unei nealinieri a sistemului de alimentare cu căldură, valoarea reală a acestei temperaturi diferă semnificativ de valoarea sa standard calculată pentru sistemul de alimentare cu căldură dat.

Astfel, atunci când sistemul de alimentare cu căldură nu este reglat, temperatura apei din rețea, ca unul dintre principalii indicatori ai modului de alimentare și a consumului de energie termică în sistemul de alimentare cu căldură, se dovedește a fi: în conducta de alimentare în aproape toate intervalele sezonului de încălzire se caracterizează prin valori reduse; temperatura apei rețelei de retur, în ciuda acestui fapt, se caracterizează prin valori crescute; diferența de temperatură în conductele de alimentare și retur, și anume, acest indicator (împreună cu consumul specific de apă din rețea pentru sarcina termică conectată) caracterizează nivelul calității consumului de energie termică, este subestimată în comparație cu valorile cerute.

De remarcat încă un aspect, asociat cu o creștere în raport cu valoarea calculată a debitului de apă din rețea pentru regimul termic al sistemelor de consum de căldură (încălzire, ventilație). Pentru analiza directă, se recomandă utilizarea dependenței, care determină, în cazul abaterii parametrilor efectivi și a elementelor structurale ale sistemului de alimentare cu căldură de la cei calculati, raportul dintre consumul real de energie termică în sistemele de consum termic. la valoarea sa calculată.

unde Q este consumul de energie termică în sistemele de consum de căldură;

g este debitul apei de încălzire;

tп și tо - temperatura în conductele de alimentare și retur.

Această dependență (*) este prezentată în Fig. 3. Ordonata arată raportul dintre consumul real de energie termică și valoarea sa calculată, iar abscisa arată raportul dintre consumul real de apă de încălzire și valoarea sa calculată.

Figura 3 - Graficul dependenței consumului de energie termică pe sisteme

consumul de căldură din consumul de apă din rețea.

Ca tendințe generale, este necesar să subliniem că, în primul rând, o creștere a consumului de apă din rețea de n ori nu determină o creștere a consumului de energie termică corespunzătoare acestui număr, adică coeficientul de consum de căldură întârzie. în spatele coeficientului de consum al apei din reţea. În al doilea rând, odată cu scăderea consumului de apă de încălzire, furnizarea de căldură la sistemul local de consum de căldură scade cu atât mai rapid, cu atât consumul real de apă de încălzire este mai mic în comparație cu cel calculat.

Astfel, sistemele de încălzire și ventilație sunt foarte slabe ca răspuns la depășirea apei din rețea. Deci, o creștere a consumului de apă de încălzire pentru aceste sisteme față de valoarea calculată cu 50% determină o creștere a consumului de căldură doar cu 10%.

Punctul din Fig. 3 cu coordonatele (1; 1) afișează modul de funcționare calculat, efectiv realizabil al sistemului de alimentare cu căldură după efectuarea măsurilor de reglare. Modul de funcționare efectiv realizabil înseamnă un astfel de mod, care se caracterizează prin poziția existentă a elementelor structurale ale sistemului de alimentare cu căldură, pierderile de căldură ale clădirilor și structurilor și determinate de consumul total de apă din rețea la bornele energiei termice. sursă, care este necesară pentru a asigura o sarcină termică dată cu programul existent de alimentare cu energie termică.

De asemenea, trebuie menționat că consumul crescut de apă din rețea, datorită valorii limitate a debitului rețelelor de încălzire, duce la o scădere a valorilor presiunilor disponibile la intrările consumatorilor necesare pentru funcționarea normală a căldurii. - echipamente consumatoare. Trebuie remarcat faptul că pierderea de presiune prin rețeaua de încălzire este determinată de dependența pătratică de debitul rețelei de încălzire:

Adică, cu o creștere a debitului real al apei din rețea GF de 2 ori față de valoarea calculată a GР, pierderile de presiune prin rețeaua de încălzire cresc de 4 ori, ceea ce poate duce la presiuni disponibile inacceptabil de mici la unitățile de încălzire. a consumatorilor și, în consecință, la furnizarea insuficientă de căldură a acestor consumatori, ceea ce poate determina scurgerea neautorizată a apei din rețea pentru a crea circulație (încălcarea neautorizată de către consumatori a schemelor de racordare etc.)

Dezvoltarea ulterioară a unui astfel de sistem de alimentare cu căldură pe calea creșterii debitului lichidului de răcire, în primul rând, va necesita înlocuirea secțiunilor capului conductelor de căldură, instalarea suplimentară a unităților de pompare în rețea, o creștere a productivității de tratare a apei etc. ., și în al doilea rând, duce la o creștere și mai mare a costurilor suplimentare - compensarea costurilor de energie electrică, apă de completare, pierderi de căldură.

Astfel, dezvoltarea unui astfel de sistem pare să fie mai justificată din punct de vedere tehnic și economic prin îmbunătățirea indicatorilor săi de calitate - creșterea temperaturii lichidului de răcire, scăderi de presiune, creșterea diferenței de temperatură (eliminarea căldurii), ceea ce este imposibil fără o reducere dramatică a consumul de lichid de răcire (circulare și reîncărcare) în sistemele de consum de căldură și, respectiv, în întregul sistem de alimentare cu căldură.

Astfel, principala măsură care poate fi propusă pentru optimizarea unui astfel de sistem de alimentare cu căldură este reglarea regimului hidraulic și termic al sistemului de alimentare cu căldură. Esența tehnică a acestei măsuri este stabilirea distribuției debitului în sistemul de alimentare cu căldură pe baza debitelor de apă din rețea calculate (adică, corespunzătoare sarcinii termice conectate și programului de temperatură selectat) pentru fiecare sistem de consum de căldură. Acest lucru se realizează prin instalarea unor dispozitive de reglare adecvate (autoregulatoare, șaibe de reglare, duze de ridicare) la intrările în sistemele de consum de căldură, al căror calcul se bazează pe căderea de presiune calculată la fiecare intrare, care este calculată pe baza hidraulică și termică. calculul întregului sistem de alimentare cu căldură.

Trebuie remarcat faptul că crearea unui mod normal de funcționare a unui astfel de sistem de alimentare cu căldură nu se limitează doar la realizarea măsurilor de reglare, este, de asemenea, necesar să se efectueze lucrări pentru optimizarea modului hidraulic al sistemului de alimentare cu căldură.

Ajustarea regimului acoperă principalele verigi ale sistemului de termoficare: o instalație de încălzire a apei a unei surse de căldură, puncte de încălzire centrală (dacă există), o rețea de încălzire, puncte de control și distribuție (dacă există), puncte individuale de încălzire și sisteme locale de consum de căldură. .

Punerea în funcțiune începe cu un studiu al sistemului de termoficare. Colectarea și analiza datelor inițiale privind modurile efective de funcționare a sistemului de transport și distribuție a energiei termice, informații privind starea tehnică a rețelelor de încălzire, gradul de dotare a sursei de căldură, rețelele de încălzire și abonații cu instrumente de măsurare comerciale și tehnologice. Se efectuează. Se analizează modurile aplicate de alimentare cu energie termică, se identifică eventualele defecte de proiectare și instalare, se selectează informații pentru analizarea caracteristicilor sistemului. La diferite valori ale temperaturii aerului exterior în perioade de bază, obținute în funcție de citirile aparatelor de măsurare standard și se efectuează analiza rapoartelor organizațiilor specializate. ...

În același timp, se dezvoltă schema de calcul a rețelelor de încălzire. Pe baza complexului de calcul ZuluThermo, dezvoltat de Polyterm (Sankt. Petersburg), este creat un model matematic al sistemului de alimentare cu căldură, capabil să simuleze funcționarea termică și hidraulică reală a sistemului de alimentare cu căldură.

Trebuie subliniat că există o abordare destul de răspândită, care constă în reducerea maximă a costurilor financiare asociate dezvoltării măsurilor de reglare și optimizare a sistemului de alimentare cu energie termică, și anume, costurile se limitează la achiziționarea unui pachet software specializat.

„Capcana” în această abordare este fiabilitatea datelor inițiale. Modelul matematic al sistemului de alimentare cu căldură, creat pe baza unor date inițiale nesigure cu privire la caracteristicile principalelor elemente ale sistemului de alimentare cu căldură, se dovedește, de regulă, a fi inadecvat realității.

2.3 Economie de energie în sistemele DH

Recent, au existat remarci critice despre termoficarea bazată pe termoficare - generarea comună de căldură și electricitate. Ca principale dezavantaje, există pierderi mari de căldură în conducte în timpul transportului de căldură, o scădere a calității furnizării de căldură din cauza nerespectării programului de temperatură și a presiunii cerute de la consumatori. Se propune trecerea la furnizarea de căldură descentralizată, autonomă, din casele automate de cazane, inclusiv cele situate pe acoperișurile clădirilor, justificând acest lucru prin costul mai mic și absența necesității instalării conductelor termice. Dar, în același timp, de regulă, nu se ia în considerare faptul că conectarea sarcinii termice la cazanul face imposibilă generarea de energie electrică ieftină pe baza consumului de căldură. Prin urmare, această parte a energiei electrice negenerate trebuie înlocuită cu producția acesteia conform ciclului de condensare, a cărui eficiență este de 2-2,5 ori mai mică decât cea a ciclului de încălzire. În consecință, costul energiei electrice consumate de o clădire, a cărei furnizare de căldură se realizează de la o centrală termică, trebuie să fie mai mare decât cel al unei clădiri conectate la un sistem de termoficare, iar acest lucru va determina o creștere bruscă a costurilor de exploatare.

SA Chistovici, la conferința jubiliară „75 de ani de termoficare în Rusia”, desfășurată la Moscova în noiembrie 1999, a propus ca casele de cazane să suplimenteze furnizarea centralizată de căldură, acționând ca surse de căldură de vârf, acolo unde lipsa capacității rețelei nu permite calitate aprovizionării căldurii consumatorilor. În același timp, termoficarea este păstrată și calitatea alimentării cu căldură crește, dar această decizie scapă de stagnare și deznădejde. Este esențial ca termoficarea să fie pe deplin funcțională. La urma urmei, încălzirea centralizată are propriile cazane de vârf puternice și este evident că o astfel de cazane va fi mai economică decât sute de altele mici, iar dacă lățimea de bandă a rețelelor este insuficientă, atunci este necesar să se schimbe rețelele. sau tăiați această sarcină din rețele astfel încât să nu perturbe calitatea furnizării de căldură către alți consumatori.

Danemarca a obținut un mare succes în încălzirea centralizată, care, în ciuda concentrației scăzute a încărcăturii termice la 1 m2 de suprafață, este înaintea noastră în ceea ce privește acoperirea de încălzire pe cap de locuitor. Danemarca are o politică guvernamentală specială de a conecta preferenţial noii consumatori de căldură la termoficare. În Germania de Vest, de exemplu în Mannheim, termoficarea bazată pe termoficare se dezvoltă rapid. În Țările de Est, unde, punând accent pe țara noastră, încălzirea centralizată a fost utilizată pe scară largă, în ciuda abandonului construcției de locuințe cu panouri, de la centrale termice din zonele rezidențiale care s-au dovedit a fi ineficiente în condițiile unei economii de piață și a unei economii occidentale. stilul de viață, zona de alimentare centralizată cu căldură bazată pe termoficare continuă să se dezvolte ca fiind cea mai ecologică și cea mai rentabilă.

Toate cele de mai sus indica faptul ca in noua etapa nu trebuie sa ne pierdem pozitiile de lider in domeniul termoficarii, iar pentru aceasta este necesara modernizarea sistemului de termoficare pentru a creste atractivitatea si eficienta acestuia.

Toate avantajele producției combinate de căldură și energie electrică au fost atribuite laturii de energie electrică, alimentarea centralizată cu căldură a fost finanțată pe o bază rămasă - uneori CET era deja construită, iar rețelele de încălzire nu fuseseră încă conectate. Ca urmare, au fost create conducte de căldură de calitate scăzută, cu izolație slabă și drenaj ineficient, conectarea consumatorilor de căldură la rețelele de încălzire a fost realizată fără control automat al sarcinii, în cel mai bun caz cu utilizarea regulatoarelor hidraulice pentru stabilizarea debitului de căldură. transportator de foarte slaba calitate.

Aceasta a forțat furnizarea de căldură de la sursă după metoda controlului central al calității (prin modificarea temperaturii lichidului de răcire în funcție de temperatura exterioară după un singur program pentru toți consumatorii cu circulație constantă în rețele), ceea ce a dus la o risipă semnificativă de căldură de către consumatori din cauza diferențelor în modul lor de funcționare și imposibilității funcționării în comun a mai multor surse de căldură pe o singură rețea pentru redundanță reciprocă. Lipsa sau ineficiența dispozitivelor de reglare la punctele de conectare a consumatorilor la rețelele de încălzire a provocat și o depășire a volumului lichidului de răcire. Acest lucru a dus la o creștere a temperaturii apei de retur într-o asemenea măsură încât a existat pericolul de defectare a pompelor de circulație a stației și acest lucru a obligat să reducă furnizarea de căldură la sursă, perturbând programul de temperatură chiar și în condiții de putere suficientă.

Spre deosebire de noi, în Danemarca, de exemplu, toate beneficiile încălzirii centralizate în primii 12 ani sunt date de partea energiei termice, iar apoi împărțite la jumătate cu energia electrică. Drept urmare, Danemarca a fost prima țară care a fabricat țevi preizolate fără conducte cu un strat de acoperire etanș și un sistem automat de detectare a scurgerilor, care a redus dramatic pierderile de căldură în timpul transportului de căldură. În Danemarca, pentru prima dată, au fost inventate pompe de circulație cu funcționare umedă silențioase, nesuportate, dispozitive de contorizare a căldurii și sisteme eficiente pentru reglarea automată a încărcăturii termice, ceea ce a făcut posibilă construirea punctelor de încălzire individuale automate (ITP) direct în clădirile din consumatorii cu reglarea automată a furnizării și contorării căldurii în locurile acesteia.utilizare.

Automatizarea universală a tuturor consumatorilor de căldură a făcut posibilă: abandonarea metodei de înaltă calitate de reglare centrală la sursa de căldură, care provoacă fluctuații nedorite de temperatură în conductele rețelei de încălzire; reduceți parametrii maximi ai temperaturii apei la 110-1200C; să asigure posibilitatea de funcționare a mai multor surse de căldură, inclusiv incineratoare, pe o singură rețea cu cea mai eficientă utilizare a fiecăreia.

Temperatura apei din conducta de alimentare a rețelelor de încălzire se modifică în funcție de nivelul temperaturii aerului exterior stabilit în trei etape: 120-100-80 °C sau 100-85-70 °C (există o tendință de scădere și mai mare). la această temperatură). Și în interiorul fiecărei etape, în funcție de modificarea sarcinii sau de abaterea temperaturii exterioare, debitul lichidului de răcire care circulă în rețelele de încălzire se modifică în funcție de semnalul valorii fixe a diferenței de presiune dintre conductele de alimentare și retur. - dacă diferenţa de presiune scade sub valoarea setată, atunci staţiile ulterioare de producere a căldurii şi de pompare sunt pornite la staţii. Companiile furnizoare de căldură garantează fiecărui consumator un anumit nivel minim de presiune diferențială în rețelele de alimentare.

Consumatorii sunt conectați prin schimbătoare de căldură și, în opinia noastră, se utilizează un număr excesiv de etape de conectare, care se pare că este cauzat de limitele proprietății. Deci, a fost demonstrată următoarea schemă de conectare: la rețelele principale cu parametri de proiectare de 125 ° С, care sunt sub jurisdicția producătorului de energie, printr-un schimbător de căldură, după care temperatura apei din conducta de alimentare scade la 120 ° С , sunt conectate rețelele de distribuție, care sunt în proprietate municipală.

Nivelul de menținere a acestei temperaturi este stabilit de un regulator electronic care acționează pe o supapă instalată pe conducta de retur a circuitului primar. În circuitul secundar, circulația lichidului de răcire este efectuată de pompe. Conectarea la aceste rețele de distribuție a sistemelor locale de încălzire și alimentare cu apă caldă a clădirilor individuale se realizează prin schimbătoare de căldură independente instalate în subsolurile acestor clădiri cu un set complet de dispozitive de control și contorizare a căldurii. Mai mult, reglarea temperaturii apei care circulă în sistemul local de încălzire se realizează conform programului, în funcție de modificarea temperaturii aerului exterior. În condiții de proiectare, temperatura maximă a apei atinge 95 ° C, recent a existat o tendință de a o scădea la 75-70 ° C, valoarea maximă a temperaturii apei de retur este de 70, respectiv 50 ° C.

Conexiunea punctelor de încălzire ale clădirilor individuale se realizează conform schemelor standard cu conexiunea paralelă a unui rezervor de stocare a apei calde sau conform unei scheme în două etape, utilizând potențialul purtătorului de căldură din conducta de retur după încălzitorul de apă de încălzire care utilizează schimbatoare de caldura cu apa calda de viteza, in timp ce este posibil sa se foloseasca un rezervor de stocare sub presiune pentru apa calda cu o pompa pentru incarcarea rezervorului. În circuitul de încălzire, rezervoarele cu membrană sub presiune sunt folosite pentru colectarea apei în timpul expansiunii acesteia de la încălzire; la noi sunt mai utilizate rezervoarele de expansiune atmosferică instalate la vârful sistemului.

Pentru a stabiliza funcționarea supapelor de control la intrarea în stație, de obicei este instalat un regulator hidraulic diferențial de presiune constantă. Și pentru a aduce sistemele de încălzire cu circulație prin pompare la modul optim de funcționare și pentru a facilita distribuirea lichidului de răcire de-a lungul coloanelor de încălzire ale sistemului - o „supapă partener” sub forma unei supape de echilibrare, care permite setarea corectă a debitului circulant. lichid de răcire în funcție de pierderea de presiune măsurată pe acesta.

În Danemarca, ei nu acordă o atenție specială creșterii debitului estimat al transportorului de căldură la un punct de încălzire atunci când încălzirea apei pentru nevoile menajere este pornită. În Germania, este interzis din punct de vedere legal să se țină cont de sarcina de pe alimentarea cu apă caldă atunci când se selectează puterea termică, iar la automatizarea punctelor de căldură, se presupune că atunci când încălzitorul de apă caldă este pornit și când rezervorul de stocare este umplut, se opresc pompele care asigura circulatia in sistemul de incalzire, adica se opreste alimentarea cu caldura a sistemului de incalzire.incalzire.

În țara noastră se acordă o mare importanță și prevenirii creșterii puterii sursei de căldură și a debitului estimat al lichidului de răcire care circulă în rețeaua de încălzire în orele de alimentare maximă cu apă caldă. Însă decizia luată în Germania în acest scop nu poate fi aplicată în condițiile noastre, întrucât avem un raport semnificativ mai mare de încărcături de alimentare cu apă caldă și încălzire, datorită valorii mari a consumului absolut de apă menajeră și a densității mai mari a populației.

Prin urmare, la automatizarea punctelor de căldură ale consumatorilor, se aplică o limitare a consumului maxim de apă din rețeaua de încălzire la depășirea valorii stabilite, determinată pe baza încărcăturii medii orare a furnizării de apă caldă. La furnizarea de căldură a cartierelor rezidențiale, aceasta se face prin închiderea robinetului regulatorului de alimentare cu căldură pentru încălzire în orele în care trece consumul maxim de apă. Prin setarea regulatorului de încălzire la o anumită supraestimare a programului de temperatură menținut a transportatorului de căldură, subîncălzirea în sistemul de încălzire care apare la trecerea limitei maxime de apă este compensată în perioadele de prelevare a apei sub medie (în limita debitului de apă specificat de la rețea de încălzire – regulament asociat).

Senzorul debitului de apă, care este un semnal de limitare, este un debitmetru de apă inclus în setul unui contor de căldură instalat la intrarea rețelei de încălzire în centrala termică sau ITP. Regulatorul de presiune diferențială de intrare nu poate servi ca limitator de debit, deoarece asigură o cădere de presiune predeterminată în condițiile deschiderii complete a supapelor de reglare a încălzirii și a apei calde instalate în paralel.

În scopul creșterii eficienței producției comune de energie termică și electrică și nivelării consumului maxim de energie în Danemarca, acumulatorii termici, care sunt instalați la sursă, sunt utilizați pe scară largă. Partea inferioară a acumulatorului este conectată la conducta de retur a rețelei de încălzire, partea superioară printr-un difuzor mobil cu o conductă de alimentare. Când circulația în rețelele de distribuție a încălzirii este redusă, rezervorul este încărcat. Odată cu creșterea circulației, debitul în exces al lichidului de răcire din conducta de retur intră în rezervor și apa fierbinte este stoarsă din acesta. Nevoia de acumulatori de căldură crește în CHPP-urile cu turbine de contrapresiune, în care raportul dintre energia electrică și termică generată este fix.

Dacă temperatura de proiectare a apei care circulă în rețelele de încălzire este sub 100 ° C, atunci se folosesc rezervoare de stocare de tip atmosferic; la o temperatură de proiectare mai mare, se creează presiune în rezervoare, ceea ce asigură că apa caldă nu fierbe.

Cu toate acestea, instalarea de termostate împreună cu contoare de debit de căldură pentru fiecare dispozitiv de încălzire duce la o creștere aproape dublă a costului sistemului de încălzire, iar într-o schemă cu o singură conductă, în plus, suprafața de încălzire necesară a dispozitivelor crește până la 15% și există un transfer semnificativ de căldură reziduală a dispozitivelor în poziția închisă a termostatului, ceea ce reduce eficacitatea autocontrolului. Prin urmare, o alternativă la astfel de sisteme, în special în construcțiile municipale ieftine, sunt sistemele pentru controlul automat al încălzirii fațadei - pentru clădirile extinse și cele centrale, cu o corecție a curbei de temperatură bazată pe abaterea temperaturii aerului din conductele de ventilație prefabricate de evacuare din bucătărie. de apartamente - pentru clădiri punctuale sau clădiri cu o configurație complexă.

Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că în timpul reconstrucției clădirilor rezidențiale existente pentru instalarea de termostate, este necesar să intrați în fiecare apartament cu sudură. În același timp, atunci când se organizează autoreglementarea frontală, este suficient să tăiați jumperi între ramurile frontale ale sistemelor de încălzire secționale din subsol și mansardă și pentru clădirile de mansardă cu 9 etaje de construcție în masă ale Anii 60-70 - doar la subsol.

De remarcat faptul că construcția nouă pe an nu depășește 1-2% din fondul de locuințe existent ca volum. Acest lucru demonstrează importanța reconstrucției clădirilor existente pentru a reduce costul căldurii pentru încălzire. Cu toate acestea, este imposibil să automatizezi toate clădirile deodată, iar în condițiile în care mai multe clădiri sunt automatizate, nu se realizează economii reale, deoarece lichidul de răcire economisit pe instalațiile automatizate este redistribuit între cele neautomatizate. Cele menționate anterior confirmă încă o dată că este necesar să se construiască IAC într-un ritm avansat pe rețelele de încălzire existente, deoarece este mult mai ușor să automatizezi simultan toate clădirile alimentate de un IAC decât de la un CHP, iar alte IAC-uri deja create nu vor permite o cantitate în exces de lichid de răcire în rețelele lor de distribuție.

Toate cele de mai sus nu exclud posibilitatea conectării clădirilor individuale la casele de cazane cu un studiu de fezabilitate adecvat cu o creștere a tarifului pentru energia electrică consumată (de exemplu, atunci când este necesară amenajarea sau relocarea unui număr mare de rețele). Dar în condițiile sistemului existent de alimentare centralizată cu energie termică din CET, acesta ar trebui să aibă un caracter local. Nu este exclusă posibilitatea utilizării pompelor de căldură, transferarea unei părți a încărcăturii către CCGT și GTU, dar având în vedere conjunctura actuală a prețurilor pentru combustibili și transportatorii de energie, acest lucru nu este întotdeauna profitabil.

Alimentarea cu căldură a clădirilor rezidențiale și a microdistrictelor din țara noastră, de regulă, se realizează prin puncte de încălzire de grup (CHP), după care clădirile individuale sunt alimentate prin conducte independente cu apă caldă pentru încălzire și pentru nevoile menajere cu apă de la robinet încălzită în căldură. schimbătoare instalate în CHP. Uneori până la 8 conducte de căldură părăsesc centrala termică (cu un sistem de alimentare cu apă caldă în 2 zone și prezența unei sarcini semnificative de ventilație) și, deși sunt utilizate conducte de alimentare cu apă caldă galvanizate, din cauza lipsei de tratare chimică a apei, suferă o coroziune intensă și după 3-5 ani de operare pe ele apar fistule.

În prezent, în legătură cu privatizarea întreprinderilor de locuințe și servicii, precum și cu creșterea costului transportatorilor de energie, este relevantă trecerea de la punctele de încălzire de grup la cele individuale (ITP) situate într-o clădire încălzită. Acest lucru face posibilă aplicarea unui sistem mai eficient de control frontal automat al încălzirii pentru clădirile extinse sau unul central cu corectare a temperaturii interioare a aerului în clădirile punctuale, face posibilă abandonarea rețelelor de distribuție de alimentare cu apă caldă, reducând căldura. pierderi în timpul transportului și consumul de energie pentru pomparea apei calde menajere. Mai mult, este recomandabil să faceți acest lucru nu numai în construcții noi, ci și în reconstrucția clădirilor existente. Există o astfel de experiență în Țările de Est ale Germaniei, unde, la fel ca la noi, s-au construit centrale termice, dar acum sunt lăsate doar ca stații de pompare a apei de pompare (dacă este necesar), și echipamente de schimb de căldură, împreună cu pompele de circulație, unități de reglare și contorizare, sunt transferate la ITP clădirilor... Rețelele intra-sferturi nu sunt așezate, conductele de alimentare cu apă caldă sunt lăsate în pământ, iar conductele de încălzire, ca mai durabile, sunt folosite pentru a furniza apă supraîncălzită clădirilor.

Pentru a crește controlabilitatea rețelelor de încălzire, la care vor fi conectate un număr mare de ITP-uri și pentru a asigura posibilitatea redundanței în modul automat, este necesară revenirea la dispozitivul de puncte de control și distribuție (KRP) în punctele de racordarea reţelelor de distribuţie la cele principale. Fiecare KRP este conectat la rețeaua de pe ambele părți ale supapelor secționale și deservește consumatorii cu o sarcină termică de 50-100 MW. În KRP sunt instalate supape de comutare la admisie, regulatoare de presiune, pompe de circulație-amestecare, un regulator de temperatură, o supapă de siguranță, dispozitive de măsurare a căldurii și lichidului de răcire, dispozitive de control și telemecanică.

Schema de automatizare a supapei de control asigură menținerea presiunii la un nivel minim constant în conducta de retur; menținerea constantă a căderii de presiune stabilită în rețeaua de distribuție; reducerea si mentinerea temperaturii apei in conducta de alimentare a retelei de distributie dupa un program dat. Ca urmare, în regimul de redundanță este posibilă alimentarea unei cantități reduse de apă circulantă cu temperatură crescută prin autostrăzile din CET fără a perturba temperatura și regimurile hidraulice din rețelele de distribuție.

KRP ar trebui să fie amplasat în pavilioane de la sol, ele pot fi blocate cu stații de pompare a apei (acest lucru va permite, în majoritatea cazurilor, abandonarea instalării de pompe de înaltă presiune și, prin urmare, mai zgomotoase în clădiri) și poate servi ca limită a echilibrului de organizarea de degajare a căldurii și cea de distribuire a căldurii (următoarea graniță dintre organizațiile de distribuire a căldurii și cele de utilizare a căldurii va fi peretele clădirii). Mai mult, KRP ar trebui să fie sub jurisdicția organizației de furnizare a căldurii, deoarece servesc la controlul și rezervarea rețelelor principale și oferă capacitatea de a opera mai multe surse de căldură pentru aceste rețele, ținând cont de menținerea parametrilor de răcire stabiliți de către organizarea distribuţiei căldurii la ieşirea din KRP.

Utilizarea corectă a lichidului de răcire de către consumatorul de căldură este asigurată prin utilizarea unor sisteme eficiente de automatizare de control. Acum există un număr mare de sisteme informatice care pot îndeplini orice sarcină de control de orice complexitate, însă sarcinile tehnologice și soluțiile de circuit pentru conectarea sistemelor de consum de căldură rămân decisive.

Recent, au început să construiască sisteme de încălzire a apei cu termostate, care efectuează reglarea automată individuală a transferului de căldură de la dispozitivele de încălzire în funcție de temperatura aerului din camera în care este instalat dispozitivul. Astfel de sisteme sunt utilizate pe scară largă în străinătate, cu adăugarea de măsurare obligatorie a cantității de căldură utilizată de dispozitiv ca pondere din consumul total de căldură de către sistemul de încălzire a clădirii.

În țara noastră, în construcția în masă, astfel de sisteme au început să fie utilizate pentru conectarea lifturilor la rețelele de încălzire. Dar liftul este proiectat astfel încât, cu un diametru constant al duzei și aceeași presiune disponibilă, trece un debit constant al lichidului de răcire prin duză, indiferent de modificarea debitului de apă care circulă în sistemul de încălzire. Ca urmare, în sistemele de încălzire cu 2 conducte, în care termostatele, la închidere, duc la o reducere a debitului lichidului de răcire care circulă în sistem, cu racordul la lift, temperatura apei din conducta de alimentare va crește, și apoi în sens invers, ceea ce va duce la o creștere a transferului de căldură din partea nereglementată a sistemului (risers) și la subutilizarea lichidului de răcire.

Într-un sistem de încălzire cu o singură conductă cu secțiuni de închidere cu acțiune permanentă, atunci când termostatele sunt închise, apa fierbinte este evacuată în coloană fără răcire, ceea ce duce și la creșterea temperaturii apei în conducta de retur și, datorită amestecului constant. raport în lift, la o creștere a temperaturii apei în conducta de alimentare și, prin urmare, la aceleași consecințe ca într-un sistem cu 2 conducte. Prin urmare, în astfel de sisteme, este imperativ să se controleze automat temperatura apei în conducta de alimentare conform programului, în funcție de modificarea temperaturii aerului exterior. O astfel de reglare este posibilă prin schimbarea soluției de circuit pentru conectarea sistemului de încălzire la rețeaua de încălzire: înlocuirea unui lift convențional cu unul reglabil, folosind amestecarea pompei cu o supapă de control sau prin conectarea printr-un schimbător de căldură cu circulație cu pompă și o supapă de control pe sistemul de incalzire din fata schimbatorului de caldura. [

3 ALIMENTARE DESCENTRALIZATĂ DE CĂLDURĂ

3.1 Perspective de dezvoltare a furnizării descentralizate de căldură

Deciziile anterioare privind închiderea cazanelor mici (sub pretextul eficienței lor scăzute, riscului tehnic și de mediu) s-au dovedit astăzi a fi dincolo de centralizarea furnizării de căldură, când apa caldă trece la 25-30 km de la CET la consumator, când sursa de caldura este deconectata din cauza neplata sau urgenta situatia duce la inghetarea oraselor cu o populatie de un milion de locuitori.

Majoritatea țărilor dezvoltate industrial au urmat o cale diferită: au îmbunătățit echipamentele generatoare de căldură, crescând nivelul de siguranță și automatizare a acestuia, eficiența dispozitivelor de arzător cu gaz, indicatorii sanitari, igienici, de mediu, ergonomici și estetici; a creat un sistem cuprinzător de contabilitate a energiei pentru toți consumatorii; a adus baza de reglementare și tehnică în conformitate cu cerințele de oportunitatea și comoditatea consumatorului; optimizat nivelul de centralizare a furnizării de căldură; a trecut la introducerea pe scară largă a surselor alternative de energie termică. Rezultatul acestei lucrări a fost o economie reală de energie în toate sferele economiei, inclusiv în locuințe și servicii comunale.

O creștere treptată a ponderii furnizării descentralizate de căldură, aproximarea maximă a sursei de căldură față de consumator, contabilizarea de către consumator a tuturor tipurilor de resurse energetice nu numai că va crea condiții mai confortabile pentru consumator, ci va oferi și economii reale de gaz. combustibil.

Sistemul modern descentralizat de alimentare cu căldură este un set complex de echipamente interconectate funcțional, inclusiv o unitate autonomă generatoare de căldură și sisteme de inginerie ale clădirii (furnizare cu apă caldă, sisteme de încălzire și ventilație). Principalele elemente ale sistemului de încălzire a apartamentului, care este un tip de furnizare de căldură descentralizată, în care fiecare apartament dintr-un bloc de apartamente este echipat cu un sistem autonom de încălzire și alimentare cu apă caldă, sunt un cazan de încălzire, dispozitive de încălzire, alimentare cu aer și ardere. sisteme de îndepărtare a produselor. Cablajul se realizează folosind o țeavă de oțel sau sisteme moderne de transfer de căldură - plastic sau metal-plastic.

Sistemul de alimentare centralizată cu căldură prin CET și conducte principale de căldură, tradițional pentru țara noastră, este cunoscut și are o serie de avantaje. Dar în contextul tranziției către noi mecanisme economice, instabilitatea economică cunoscută și slăbiciunea relațiilor interregionale, interdepartamentale, multe dintre avantajele sistemului de termoficare se transformă în dezavantaje.

Principala dintre ele este lungimea rețelei de încălzire. Procentul mediu de uzură este estimat la 60-70%. Daunele specifice aduse conductelor termice au crescut acum la 200 de daune înregistrate pe an la 100 km de rețele de încălzire. Potrivit unei evaluări urgente, cel puțin 15% din rețelele de încălzire necesită înlocuire urgentă. În plus, în ultimii 10 ani, ca urmare a subfinanțării, fondul principal al industriei practic nu a fost reînnoit. Ca urmare, pierderile de căldură în timpul producției, transportului și consumului au ajuns la 70%, ceea ce a dus la o calitate scăzută a furnizării de căldură la costuri ridicate.

Structura organizatorică a interacțiunii dintre consumatori și întreprinderile furnizoare de căldură nu le stimulează pe acestea din urmă să economisească resursele energetice. Sistemul de tarife și subvenții nu reflectă costurile reale ale furnizării energiei termice.

În general, situația critică în care se află industria presupune apariția unei crize de amploare în sectorul furnizării de căldură în viitorul apropiat, pentru a se rezolva care va necesita investiții financiare colosale.

O problemă presantă este o descentralizare rezonabilă a furnizării de căldură, încălzirea apartamentului. Descentralizarea alimentării cu căldură (DF) este cea mai radicală, eficientă și ieftină modalitate de a elimina multe dezavantaje. Utilizarea justificată a motorinei în combinație cu măsuri de economisire a energiei în construcția și reconstrucția clădirilor va permite economii mari de resurse energetice în Ucraina. În condițiile dificile actuale, singura cale de ieșire este crearea și dezvoltarea unui sistem de combustibil diesel prin utilizarea surselor de căldură autonome.

Furnizarea de căldură a apartamentului este o furnizare autonomă de căldură și apă caldă către o casă individuală sau un apartament separat dintr-o clădire cu mai multe etaje. Elementele principale ale unor astfel de sisteme autonome sunt: ​​generatoare de căldură - dispozitive de încălzire, conducte de încălzire și alimentare cu apă caldă, alimentare cu combustibil, sisteme de eliminare a aerului și a fumului.

Precondițiile obiective pentru introducerea sistemelor autonome (descentralizate) de alimentare cu căldură sunt:

absența în unele cazuri a capacității libere la surse centralizate;

consolidarea dezvoltării zonelor urbane cu obiecte locative;

în plus, o parte semnificativă a dezvoltării este situată în zone cu infrastructură inginerească nedezvoltată;

investiții de capital mai mici și posibilitatea acoperirii în faze a sarcinilor termice;

capacitatea de a menține condiții confortabile în apartament la cererea sa, care la rândul său este mai atractivă în comparație cu apartamentele cu alimentare centralizată cu căldură, temperatura în care depinde de decizia directivei privind începutul și sfârșitul perioadei de încălzire;

apariția pe piață a unui număr mare de modificări variate ale generatoarelor de căldură interne și importate (străine) de putere mică.

Astăzi au fost dezvoltate și sunt produse în serie centrale de cazane modulare concepute pentru organizarea unui combustibil diesel autonom. Principiul construcției bloc-modulare face posibilă construirea cu ușurință a unei centrale termice cu puterea necesară. Absența necesității de a așeza rețeaua de încălzire și construirea unui cazan reduce costul comunicațiilor și crește semnificativ ritmul construcției noi. În plus, acest lucru face posibilă utilizarea unor astfel de cazane pentru furnizarea promptă a alimentării cu căldură în situații de urgență și de urgență în timpul sezonului de încălzire.

Cazanele bloc sunt un produs finit complet funcțional, dotat cu toate dispozitivele de automatizare și siguranță necesare. Nivelul de automatizare asigură funcționarea neîntreruptă a tuturor echipamentelor fără prezența constantă a unui operator.

Automatizarea monitorizează nevoia de căldură a obiectului în funcție de condițiile meteorologice și reglează în mod independent funcționarea tuturor sistemelor pentru a asigura modurile specificate. Acest lucru realizează o mai bună respectare a programului de căldură și economii suplimentare de combustibil. În cazul unor situații de urgență, scurgeri de gaze, sistemul de securitate întrerupe automat alimentarea cu gaz și previne posibilitatea producerii unor accidente.

Multe întreprinderi, orientate spre condițiile actuale și având calculat beneficiul economic, se îndepărtează de alimentarea centralizată cu căldură, de la casele de cazane îndepărtate și consumatoare de energie.

Avantajele încălzirii descentralizate sunt:

nu este nevoie de alocații de teren pentru rețelele de încălzire și cazane;

reducerea pierderilor de căldură din cauza absenței rețelelor externe de încălzire, reducerea pierderilor de apă din rețea, reducerea costurilor pentru tratarea apei;

reducerea semnificativă a costurilor de reparație și întreținere a echipamentelor;

automatizarea completă a modurilor de consum.

Dacă luăm în considerare lipsa încălzirii autonome din casele mici de cazane și țevile de coș relativ scăzute și, în legătură cu aceasta, încălcarea mediului, atunci o scădere semnificativă a consumului de gaz asociată cu dezmembrarea vechii cazane reduce, de asemenea, emisii de 7 ori!

Cu toate avantajele, furnizarea descentralizată de căldură are și aspecte negative. În cazanele mici, inclusiv în cele „acoperiș”, înălțimea coșurilor de fum, de regulă, este mult mai mică decât în ​​cele mari, din cauza unei deteriorări accentuate a condițiilor de dispersie. În plus, încăperile mici de cazane sunt de obicei situate în apropierea zonei rezidențiale.

Introducerea programelor de descentralizare a surselor de căldură face posibilă înjumătățirea necesarului de gaze naturale și de mai multe ori reducerea costului de furnizare a căldurii către consumatorii finali. Principiile economisirii energiei, încorporate în sistemul actual de alimentare cu căldură a orașelor ucrainene, stimulează apariția de noi tehnologii și abordări care pot rezolva pe deplin această problemă, iar eficiența economică a motorinei face ca această zonă să fie foarte atractivă pentru investiții.

Utilizarea unui sistem de alimentare cu căldură pe bază de apartament pentru clădirile rezidențiale cu mai multe etaje face posibilă eliminarea completă a pierderilor de căldură în rețelele de încălzire și în timpul distribuției între consumatori și reducerea semnificativă a pierderilor la sursă. Va permite organizarea contorării individuale și reglarea consumului de căldură în funcție de oportunitățile economice și nevoile fiziologice. Furnizarea de căldură pentru uz casnic va duce la o scădere a investițiilor de capital unice și a costurilor de operare și, de asemenea, vă permite să economisiți energie și materii prime pentru producerea de energie termică și, în consecință, duce la o scădere a sarcinii asupra mediului. situatie.

Sistemul de încălzire a apartamentelor este o soluție eficientă din punct de vedere economic, energetic și ecologic la problema alimentării cu căldură a clădirilor cu mai multe etaje. Și totuși, este necesar să se efectueze o analiză cuprinzătoare a eficacității utilizării unui anumit sistem de alimentare cu căldură, ținând cont de mulți factori.

Astfel, analiza componentelor pierderilor în furnizarea autonomă de căldură permite:

1) pentru fondul de locuințe existente, creșterea eficienței energetice a furnizării de căldură la 0,67 față de 0,3 pentru furnizarea centralizată de căldură;

2) pentru constructii noi, numai prin cresterea rezistentei termice a structurilor de inchidere pentru cresterea randamentului energetic al furnizarii de caldura la 0,77 fata de 0,45 cu alimentarea centralizata cu energie termica;

3) atunci când utilizați întreaga gamă de tehnologii de economisire a energiei, creșteți coeficientul la 0,85 față de 0,66 cu alimentarea centralizată cu căldură.

3.2 Soluții de combustibil diesel eficiente energetic

Cu furnizarea autonomă de căldură, este posibil să se utilizeze noi soluții tehnice și tehnologice care să permită eliminarea completă sau reducerea semnificativă a tuturor pierderilor neproductive din lanțul de generare, transport, distribuție și consum de căldură, și nu doar prin construirea unui minicazană, ci prin posibilitatea utilizării noilor tehnologii eficiente și economisitoare de energie, cum ar fi:

1) trecerea la un sistem fundamental nou de reglare cantitativă a producerii și furnizării de căldură la sursă;

2) utilizarea eficientă a unui variator de frecvență pe toate unitățile de pompare;

3) reducerea lungimii rețelelor de încălzire cu circulație și reducerea diametrului acestora;

4) respingerea construcției centralelor termice;

5) trecerea la o schemă fundamental nouă de puncte de încălzire individuale cu reglare cantitativă și calitativă în funcție de temperatura curentă a aerului exterior folosind pompe de amestec cu mai multe viteze și supape de control cu ​​trei căi;

6) instalarea unui regim hidraulic „plutitor” al rețelei de încălzire și respingerea completă a echilibrării hidraulice a consumatorilor conectați la rețea;

7) instalarea termostatelor de reglare pe dispozitivele de încălzire din apartamente;

8) cablarea apartamentelor a sistemelor de încălzire cu instalarea contoarelor individuale de consum de căldură;

9) menținerea automată a presiunii constante pe dispozitivele de alimentare cu apă caldă pentru consumatori.

Implementarea acestor tehnologii permite, în primul rând, minimizarea tuturor pierderilor și creează condiții pentru coincidența în timp a modurilor cantității de căldură generată și consumată.

3.3 Beneficiile încălzirii descentralizate

Dacă urmăriți întregul lanț: sursă-transport-distribuție-consumator, atunci se pot observa următoarele:

1 Sursă de căldură - alocarea terenului este redusă semnificativ, partea de construcție devine mai ieftină (nu sunt necesare fundații pentru echipament). Capacitatea instalată a sursei poate fi aleasă aproape egală cu cea consumată, în timp ce este posibil să se ignore încărcătura de alimentare cu apă caldă, deoarece la maximum este compensată de capacitatea de acumulare a clădirii consumatorului. Astăzi este o rezervă. Schema de reglementare este simplificată și redusă. Pierderile de căldură sunt excluse din cauza nepotrivirii dintre modurile de producție și de consum, a căror corespondență se stabilește automat. În practică, rămân doar pierderile asociate cu randamentul unității cazanului. Astfel, la sursă este posibilă reducerea pierderilor de mai mult de 3 ori.

2 Rețele de încălzire - lungimea este redusă, diametrele sunt reduse, rețeaua devine mai întreținută. Condițiile de temperatură constantă cresc rezistența la coroziune a materialului țevii. Cantitatea de apă circulantă și pierderile acesteia cu scurgeri sunt reduse. Nu este nevoie să construiți o schemă complexă de tratare a apei. Nu este necesară menținerea unei căderi de presiune garantată înainte de intrarea în consumator și, în acest sens, nu este nevoie să se ia măsuri pentru echilibrarea hidraulică a rețelei de încălzire, deoarece acești parametri sunt setați automat. Experții înțeleg ce problemă dificilă este - anual să faci calcule hidraulice și să lucrezi la conexiunea hidraulică a rețelei de încălzire ramificate. Astfel, pierderile din rețelele de încălzire sunt reduse cu aproape un ordin de mărime, iar în cazul unei case de cazane de acoperiș pentru un singur consumator, aceste pierderi sunt deloc absente.

3 Sisteme de distribuție a centralei termice și ITP. Necesar

> Documentație Sistemele moderne de alimentare cu căldură (STS) sunt sisteme tehnice destul de complexe, cu un număr semnificativ de elemente care sunt diverse în scopul lor funcțional. caracteristică. În lucrare, au fost selectați principalii indicatori ai sistemelor de alimentare cu energie termică și de alimentare cu gaz, ceea ce a făcut posibilă fundamentarea schemelor optime de alimentare cu căldură pentru microdistrict. Este prezentată analiza principalilor factori care influențează funcționarea sistemului de alimentare cu căldură. Sunt date recomandări pentru alegerea sistemului optim de alimentare cu căldură. Rusia a moștenit de la URSS un nivel ridicat de centralizare a furnizării de căldură. În același timp, s-a asigurat o producție combinată de căldură și energie electrică. Produsele de ardere au fost curățate și dispersate eficient. Dar, în același timp, sistemele centralizate de alimentare cu căldură existente au dezavantaje semnificative. Aceasta este supraîncălzirea clădirilor în perioada de tranziție, pierderi mari de căldură prin conducte, deconectarea consumatorilor în timpul lucrărilor de întreținere. Starea sistemelor de alimentare cu căldură din Rusia este critică. Numărul accidentelor pe rețelele de încălzire a crescut de cinci ori față de anul 1991 (2 accidente la 1 km de rețele de încălzire). Din 136 mii km de rețele de încălzire, 29 mii km sunt în paragină. Pierderea de căldură în timpul transportului lichidului de răcire ajunge la 65%. Adică, fiecare a cincea tonă de combustibil standard este folosită pentru a încălzi atmosfera și solul. Finanțarea redusă și calitatea slabă a transferului înrăutățesc situația. Există o contradicție, care constă în faptul că producătorii includ pierderile de căldură în exces în tarife și solicită plata pentru căldura produsă, nu consumată. În plus, consumatorii trebuie să plătească în funcție de suprafața spațiilor încălzite, adică indiferent de cantitatea și calitatea transportorului de căldură. În prezent, există un interes extrem de mare pentru furnizarea descentralizată a căldurii. Acest lucru se datorează apariției pe piață a unei game largi de cazane automate mici de producție străină și internă, care funcționează în regim automat, și deoarece gazul este folosit ca combustibil în astfel de sisteme. În astfel de condiții, ele devin competitive cu sursele centralizate, care sunt centralele termice și cazanele mari. În Rusia, funcționează câteva zeci de clădiri cu mai multe etaje, cu încălzire de apartamente de până la cinci etaje. Numărul de etaje este limitat de codurile de construcție actuale. Ca experiment, Gosstroy și GUPO al Ministerului Afacerilor Interne al Federației Ruse au permis construirea de clădiri cu 9-14 etaje cu încălzire a apartamentelor în regiunile Smolensk, Moscova, Tyumen, Saratov. La funcționarea cazanelor de perete cu focar închis, alimentarea cu aer trebuie să fie asigurată nu numai pentru ardere, ci și pentru schimbul de aer de trei ori în bucătărie, unde, de regulă, sunt instalate. Eliminarea fumului pentru alimentarea cu căldură a apartamentului este asociată cu dispozitivul de conducte de gaz exterioare și interne din metal rezistent la coroziune cu izolație termică, care exclude condensul în timpul funcționării periodice a generatoarelor de căldură în perioada de tranziție a sezonului de încălzire. În clădirile înalte, problemele de tracțiune apar la etajele inferioare (cu tirajul cel mai mare) și la etajele superioare (cu tiraj slab). Atunci când se utilizează furnizarea de căldură descentralizată, subsolurile și scările nu sunt încălzite, ceea ce duce la înghețarea fundației și la o scădere a duratei de viață a clădirii în ansamblu. Locuitorii apartamentelor situate în partea centrală se pot încălzi pe cheltuiala proprietarilor apartamentelor din jur. Se creează un anumit tip de „paraziți energetici”. Parametrii de mediu ai cazanelor suspendate sunt normali, iar valoarea emisiilor de NOx este intre 30 si 40 mg/(kWh). Totodată, cazanele murale au emisii de produse de ardere dispersate într-o zonă rezidențială la o înălțime relativ mică a coșurilor de fum, ceea ce are un impact semnificativ asupra situației mediului, poluând aerul dintr-o zonă rezidențială. În legătură cu dezavantajele și avantajele de mai sus ale sistemelor centralizate și autonome de alimentare cu căldură, apare imediat întrebarea: unde și în ce cazuri este cea mai convenabilă furnizarea autonomă de căldură și în care centralizate? După colectarea tuturor informațiilor necesare, a fost făcută o comparație a patru opțiuni pentru sistemele de alimentare cu căldură, folosind exemplul microdistrictului Kurkino din Moscova. Totodată, în toate apartamentele sunt instalate sobe electrice. Opțiunea I - furnizare centralizată de căldură din casele de cazane. Opțiunea II - alimentare centralizată cu căldură de la AIT (surse autonome de căldură). Opțiunea III - furnizarea de căldură descentralizată de la cazane de pe acoperiș. Opțiunea IV - încălzire apartament. În prima versiune, a fost dezvoltat un sistem centralizat de alimentare cu căldură, în care sursa de căldură este o centrală termică, din care se asigură o așezare cu două conducte a rețelelor de încălzire către centrala termică, iar după centrala termică, un unul cu patru conducte pentru încălzire și alimentare cu apă caldă. În acest caz, gazul este furnizat în camera cazanului. În a patra versiune, în apartament este instalată o sursă de căldură locală, care asigură alimentarea cu lichid de răcire a sistemelor de încălzire și de alimentare cu apă caldă. În această schemă, este propus un sistem de alimentare cu gaz în 2 trepte. Prima etapă - o conductă de gaz de medie presiune, care este așezată în interiorul blocului (în fiecare casă este instalat un punct de control de tip dulap). Etapa a 2-a - conducte interne de gaz de joasă presiune (gazul este furnizat numai la sursa de căldură locală). A doua și a treia opțiune sunt intermediare între prima și a patra. În cel de-al doilea caz, ca sursă de căldură este folosită AIT (Sursă autonomă de căldură), din care este prevăzută o garnitură cu două conducte de la AIT la ITP (Punctul de încălzire individual), iar de la ITP - cu patru conducte pentru încălzire și alimentare cu apă caldă. . În acest caz, se are în vedere alimentarea cu gaz către AIT (surse autonome de căldură) prin conducte de gaz de medie presiune. În cel de-al treilea caz, sunt folosite ca sursă de căldură boilerele de pe acoperiș de putere relativ mică (de la 300 la 1000 kW), care sunt situate direct pe acoperișul clădirii și satisfac nevoia de căldură pentru nevoile de încălzire. , ventilatie si alimentare cu apa calda. Conducta de gaz către camera cazanului este condusă de-a lungul peretelui exterior al clădirii în locuri care sunt convenabile pentru întreținere și exclud posibilitatea deteriorării. Opțiunile pentru sistemele de alimentare cu căldură sunt prezentate în Fig. 1. Soluțiile tehnice pentru alimentarea cu căldură bazate pe mai multe opțiuni ar trebui făcute pe baza unor calcule tehnice și economice, cea mai bună opțiune fiind găsită prin compararea soluțiilor posibile. Cea mai scumpă opțiune pentru furnizarea de căldură este prima - furnizarea de căldură centralizată de la o centrală termică. Cu un astfel de sistem, majoritatea costurilor sunt cheltuite pe rețelele de încălzire, ținând cont de centrala termică, care reprezintă 63,8% din costul total al sistemului în ansamblu. Dintre acestea, 84,5% o reprezintă doar rețelele de încălzire. Costul sursei de căldură în sine este de 34,7%, ponderea rețelelor de gaze, luând în considerare fracturarea hidraulică și fracturarea hidraulică, reprezintă 1,6% din suma totală a sistemului. A patra opțiune (cu încălzire în apartament) este cu doar 4,2% mai ieftină decât prima (Fig. 2). Prin urmare, ele pot fi considerate interschimbabile. Dacă în prima opțiune, cele mai multe costuri sunt rețelele de încălzire, atunci cu alimentarea cu căldură a apartamentului - o sursă de căldură, adică cazane montate pe perete - 62,14% din costul total al sistemului în ansamblu. În plus, cu furnizarea de căldură din ușă în ușă, costurile de instalare a rețelelor de gaze cresc. Există alte două opțiuni care merită remarcate. Acestea sunt cazane de pe acoperiș și AIT. Din punct de vedere economic, cea mai profitabilă este a doua variantă, adică furnizarea centralizată de căldură din AIT (surse autonome de căldură). În acest caz, majoritatea costurilor sunt pentru rețelele de încălzire, ținând cont de ITP, care reprezintă 67,3% din costul total al sistemului în ansamblu. Dintre acestea, rețelele de încălzire în sine reprezintă 20,3%, restul de 79,7% - pentru ITP-uri. Costul sursei de căldură este de 26%, ponderea rețelelor de gaze, luând în considerare fracturarea hidraulică și fracturarea hidraulică, reprezintă 6,7% din suma totală a sistemului. Costurile de așezare a conductelor pentru sistemul de alimentare cu căldură depind de lungimea rețelelor de încălzire. În consecință, aducerea sursei de căldură pe gaz mai aproape de consumator prin instalarea de generatoare de căldură atașate, încorporate, pe acoperiș și individuale va reduce semnificativ costul sistemului. În plus, statisticile arată că majoritatea defecțiunilor sistemului de termoficare au loc în rețelele de încălzire, ceea ce înseamnă că o reducere a lungimii rețelelor de încălzire va atrage după sine o creștere a fiabilității sistemului de alimentare cu căldură în ansamblu. Deoarece furnizarea de căldură în Rusia are o importanță socială deosebită, îmbunătățirea fiabilității, calității și eficienței costurilor este cea mai importantă sarcină. Orice eșec în furnizarea populației și altor consumatori cu energie termică afectează negativ economia țării și sporesc tensiunea socială. În situația tensionată actuală, este necesară introducerea tehnologiilor de economisire a resurselor. În plus, pentru a crește fiabilitatea conductelor termice așezate, este necesar să se utilizeze țevi preizolate de așezare fără canale cu izolație din spumă poliuretanică într-o manta de polietilenă ("țeavă în țeavă"). Esența reformei locuințelor și serviciilor comunale nu ar trebui să fie o creștere a tarifelor, ci reglementarea drepturilor și obligațiilor consumatorilor și producătorilor de căldură. Este necesară armonizarea aspectelor de reglementare și dezvoltarea unui cadru de reglementare tehnologic. Trebuie create toate condițiile de atractivitate economică pentru investiții. Orez. 1. Scheme schematice ale sistemelor de alimentare cu căldură Fig. 2. Programul de reducere a costurilor Literatură 1. Economia alimentării cu căldură și gaz și ventilație: Manual. pentru universități / L. D. Boguslavsky, A. A. Simonova, M. F. Mitin. - Ed. a 3-a, Rev. si adauga. - M .: Stroyizdat, 1988 .-- 351 p. 2. Ionin A. A. et al. Alimentarea cu căldură. - M .: Stroyizdat, 1982 .-- p. 336. Proceedings of the International Science and Technical Conference "Theoretical Foundations of Heat and Gas Supply and Ventilation", 23 - 25 noiembrie 2005, MGSU Articolul tratează optimizarea parametrilor sistemului de alimentare cu căldură prin metode exergie. Aceste metode includ metoda termoeconomiei, care combină atât componentele termodinamice, cât și cele economice ale analizei sistemelor. Modelele obtinute in urma aplicarii acestei metode fac posibila obtinerea parametrilor optimi de functionare a sistemului de alimentare cu caldura, in functie de influentele externe. Sistemele moderne de alimentare cu căldură (STS) sunt sisteme tehnice destul de complexe, cu un număr semnificativ de elemente care sunt diverse în scopul lor funcțional. Tipic pentru ei este comunitatea procesului tehnologic de obținere a aburului sau a apei calde la cazanul datorită energiei eliberate în timpul arderii combustibilului fosili. Acest lucru permite, în diverse modele economice și matematice, să se ia în considerare doar rezultatul final al operațiunii STS - furnizarea de căldură Qpot către consumator în indicatori de căldură sau de cost, iar ca factori principali care determină valoarea Qpot, luați în considerare costurile de producerea și transportul căldurii: consumul de combustibil, electricitate și alte materiale, salarii, amortizarea și repararea echipamentelor etc. O trecere în revistă a metodelor de analiză termodinamică ne permite să concluzionăm că este recomandabil să optimizăm parametrii funcționării STS folosind exergie. metode. Aceste metode includ metoda termoeconomiei, care combină cu succes atât componentele termodinamice, cât și cele economice ale analizei CTS. Ideea principală a metodei termoeconomiei este utilizarea unor caracteristici termodinamice generalizate pentru a evalua schimbările care apar în sistemul energetic, oferind un efect benefic final. Având în vedere că energia poate fi transferată în STS atât sub formă de căldură, cât și sub formă de lucru mecanic, exergia a fost aleasă ca caracteristică termodinamică generalizată. Exergia termică trebuie înțeleasă ca lucru care poate fi obținut într-un ciclu reversibil înainte când o anumită cantitate de căldură Qh trece de la o sursă de încălzire cu o temperatură Th la un mediu cu o temperatură Toc: unde hT este eficiența termică a unui reversibil înainte. ciclu. La utilizarea metodei termoeconomice se analizează modificările apărute la fluxul principal de exergie, oferind un efect final util (în cazul analizei CTS, exergia aerului din interior). În același timp, se iau în considerare și pierderile de exergie apărute în timpul transmiterii și transformării energiei în elemente individuale ale CTS, precum și costurile economice asociate cu funcționarea elementelor corespunzătoare ale CTS, prezența dintre care este determinată de schema selectată. O analiză a modificărilor suferite numai de fluxul principal de exergie, oferind un efect final util, face posibilă prezentarea modelului termoeconomic CTS sub forma unui număr de zone separate conectate în serie. Fiecare zonă este un grup de elemente cu independență relativă în cadrul sistemului. O astfel de reprezentare liniarizată a schemei tehnologice STS simplifică foarte mult toate calculele ulterioare prin excluderea legăturilor tehnologice individuale din considerare. Astfel, metoda termoeconomiei, inclusiv modelul termoeconomic al CTS, permite optimizarea parametrilor de funcționare a CTS. Pe baza metodei termoeconomiei, este dezvoltat un model termoeconomic al STS, a cărui diagramă schematică este prezentată în Fig. 1, unde sistemul de incalzire a apei cu circulatie artificiala a apei este racordat la reteaua de incalzire dupa o schema independenta. Orez. 1. Schema schematică a STS În fig. 1 indică elementele STS luate în considerare în dezvoltarea modelului: 11 - pompă (compresor) cu motor electric pentru alimentarea cu combustibil a cazanului; 12 - schimbator de caldura (cazan); 13 - pompa de retea cu motor electric pentru circulatia apei in reteaua de incalzire; 14 - conductă termică de alimentare; 15 - conductă de retur; 211 - schimbător de căldură apă-apă al punctului de încălzire local; 221 - pompa de circulatie a sistemului local de incalzire cu motor electric; 212 - încălzitor de apă brută; 222 - pompa de alimentare cu apa cu motor electric; 232 — pompă de machiaj cu motor electric; 31 - dispozitive de încălzire. La construirea unui model termoeconomic CTS, funcția costurilor energetice este utilizată ca funcție obiectivă. Costurile energetice, legate direct de caracteristicile termodinamice ale sistemului, determină, ținând cont de exergie, costul tuturor fluxurilor de materie și energie care intră în sistemul luat în considerare. În plus, pentru simplificarea expresiilor obţinute, se fac următoarele ipoteze: · nu se ia în considerare modificarea pierderilor de presiune în conductele de căldură în timpul transportului transportorului de căldură. Pierderile de presiune în conducte și schimbătoare de căldură sunt considerate constante și independente de modul de funcționare; · Pierderile de exergie care apar în conductele auxiliare de căldură (conductele din camera cazanului) și conductele de căldură ale sistemului de încălzire (conductele interioare) ca urmare a schimbului de căldură al lichidului de răcire cu mediul sunt considerate constante, independent de modul de funcționare STS; · Pierderile de exergie cauzate de scurgerile de apă din rețea sunt considerate constante, independent de modul de funcționare STS; · Nu se ține cont de schimbul de căldură al fluidului de lucru cu mediul, care are loc în cazan, rezervoare pentru diverse scopuri (calcinatoare, rezervoare de stocare) și schimbătoare de căldură prin suprafața lor exterioară spălată cu aer; · Încălzirea lichidului de răcire datorită transferului de căldură suplimentară a gazelor de ardere către acesta, precum și încălzirea aerului care intră în cuptor prin căldura gazelor de evacuare, în acest caz nu sunt optimizate. Se crede că cea mai mare parte a căldurii gazelor de ardere este folosită pentru a încălzi alimentarea sau a încălzi apa în economizor. Restul căldurii gazelor de ardere este evacuată în atmosferă, în timp ce temperatura gazelor de ardere de ieșire Tg în regimul de funcționare permanent al cazanului este luată egală cu 140 ° C; · Încălzirea apei pompate în pompe nu este luată în considerare. Ținând cont de prevederile inițiale declarate și de ipotezele făcute, modelul termoeconomic al STS, a cărui diagramă schematică este prezentată în Fig. 1 poate fi reprezentată sub forma a trei zone conectate în serie prezentate în Fig. 2 și limitat de suprafața de control. Zona 1 combină o pompă (compresor) cu un motor electric pentru alimentarea cu combustibil a unui cazan 11, un schimbător de căldură (cazan) 12, o pompă de rețea cu un motor electric pentru alimentarea cu lichid de răcire consumatorilor 13, care furnizează 14 și returnează 15 căldură. conducte. Zona 2 (1) include un schimbător de căldură apă-apă al stației locale de încălzire 211 și o pompă de circulație cu un motor electric 221, iar zona 2 (2) - un încălzitor de apă brută 212, o pompă de apă brută cu un electric motorul 222 și o pompă de completare cu un motor electric 232. Zonele 2 (1 ) și 2 (2) reprezintă o conexiune paralelă a elementelor individuale ale modelului termoeconomic al unui STS polivalent, care asigură alimentarea cu căldură a obiectelor cu temperaturi diferite. Zona 3 include dispozitivele de încălzire 31. Exergia este alimentată dintr-o sursă externă prin suprafața de control către diferite zone ale modelului termoeconomic STS: e11 - pentru a antrena motorul electric al pompei de combustibil (compresor); e13 - pentru a antrena motorul electric al pompei de rețea; e22 (1) - pentru antrenarea motorului electric al pompei de circulatie; e22 (2) - pentru a antrena motorul electric al pompei de apă brută; e23 (2) - pentru a antrena motorul electric al pompei de machiaj. Prețul exergiei furnizate dintr-o sursă externă, adică energie electrică, este cunoscut și este egal cu Cel. Egalitatea energiei electrice și exergie se explică prin faptul că energia electrică poate fi complet transformată în orice alt tip de energie. Din sursă externă se furnizează combustibil, al cărui consum este vt, iar prețul ct. Întrucât procesele termice ocupă locul principal în procesul de funcționare a STS, variabilele de optimizat sunt cele care permit dezvoltarea unui model termoeconomic al STS și oferă o determinare relativ simplă a condițiilor de temperatură pentru procesele care au loc în STS. La rezolvarea problemei optimizării statice a STS, luând în considerare ipotezele făcute și desemnările adoptate, valoarea costurilor cu energie, inclusiv costurile cu energie electrică și combustibil, este determinată de dependența: unde t este timpul de funcționare al STS. Consumul de energie electrică pentru antrenarea motoarelor pompei și consumul de combustibil depind de modul de funcționare al STS și, prin urmare, de înălțimea de temperatură în schimbătoarele de căldură, de temperatura gazelor arse și de intervalul lichidului de răcire. schimbarea temperaturii. Prin urmare, partea dreaptă a expresiei (2) este o funcție a variabilelor selectate care trebuie optimizate. În consecință, valoarea costurilor energetice este o funcție a mai multor variabile, a căror valoare extremă este determinată cu condiția ca derivatele parțiale ale funcției costurilor energetice față de variabilele care se optimizează să fie egale cu zero. Această abordare este valabilă dacă toate variabilele de optimizat sunt considerate independente și problema se reduce la determinarea unui extremum necondiționat. În realitate, aceste variabile sunt legate. Obținerea de expresii analitice care descriu relația dintre toate variabilele de optimizare este o sarcină destul de dificilă. În același timp, utilizarea metodei termoeconomiei în cursul cercetării face posibilă simplificarea acestei sarcini. După cum se arată în fig. 2, modelul termoeconomic CTS este prezentat sub forma unei serii de zone conectate secvenţial, ceea ce permite exprimarea exergiei furnizate fiecărei zone sub forma unor dependenţe funcţionale de debitul exergic care iese din zona considerată şi variabilele optimizate care afectează aceasta. zona. Având în vedere acest lucru, cantitatea de exergie furnizată diferitelor elemente ale STS dintr-o sursă externă ej (vezi Fig. 2) și consumul volumetric de combustibil vt pot fi rezumate după cum urmează: Ecuațiile incluse în sistemul (4) se referă la diferite zone ale modelului termoeconomic, legătura dintre care se realizează prin fluxul principal de exergie. Fluxul de exergie care leagă zonele individuale este prezentat sub forma unei dependențe funcționale de debitul de exergie care iese din zonă și de variabilele optimizate care afectează zona în cauză: în expresiile (4) și (5), ej înseamnă cantitatea de exergie și Ej este o funcție care descrie schimbarea acesteia. Prezența legăturilor între variabilele care se optimizează ne face să considerăm optimizarea valorii costurilor energetice ca o problemă de optimizare a unei funcții a mai multor variabile în prezența unor constrângeri precum egalități (ecuații de cuplare), adică ca o problemă de găsire. un extremum condiționat. Problemele asociate cu găsirea unui extremum condiționat pot fi rezolvate folosind metoda multiplicatorilor Lagrange nedeterminați. Aplicarea metodei multiplicatorilor Lagrange nedeterminați reduce problema găsirii extremului condiționat al funcției inițiale a costurilor energetice (1) la problema găsirii extremului necondiționat al unei noi funcții - Lagrangiana. Ținând cont de sistemele de ecuații (4) și (5) de mai sus, expresia Lagrangianului pentru problema considerată de optimizare a parametrilor de funcționare a CTS se scrie astfel: La compararea expresiei pentru costurile energetice (2). ) iar pentru lagrangianul (6) luând în considerare dependențele (4) și (5 ) se poate verifica identitatea lor completă. Pentru a găsi condițiile pentru un extremum, derivatele parțiale ale funcției Lagrange (6) cu privire la toate variabilele (atât optimizate, cât și suplimentare, care sunt introduse de ecuațiile de constrângere) ar trebui luate și egalate cu zero. Derivatele parțiale cu privire la fluxurile exergie care conectează zone separate ale modelului termoeconomic ej permit calcularea valorilor multiplicatorilor Lagrange lj. Astfel, derivata parțială față de e2 (1) are următoarea formă: Sistemul de ecuații (8) stabilește o relație între disiparea energiei și costurile energetice în fiecare zonă a modelului termoeconomic la anumite valori ale indicatorilor economici Cel, Ct, l2 (1), l2 (2), l3. Valorile l2 (1), l2 (2), l3 exprimă, în general, rata de modificare a costurilor energetice atunci când cantitatea de exergie se modifică, sau cu alte cuvinte, prețul unei unități de exergie care iese din fiecare zonă a termoeconomice. model. Rezolvarea sistemului (8) ținând cont de ecuațiile (7) face posibilă determinarea condițiilor necesare pentru găsirea minimului lagrangianului (6). Pentru rezolvarea sistemelor de ecuații (7) și (8), expresiile (4) și (5), scrise în formă generală, trebuie prezentate sub forma unor relații analitice detaliate, care sunt componente ale descrierii matematice a proceselor care au loc. în elementele individuale ale CTS. Literatură Brodyansky V.M., Fratscher V., Mikhalek K. Metoda exergetică și aplicațiile sale. Sub. ed. V.M.Brodyansky - M .: Energoatomizdat, 1988 .-- 288 p.

Alegerea corectă, designul competent și instalarea de înaltă calitate a sistemului de încălzire sunt garanția căldurii și confortului în casă pe tot parcursul sezonului de încălzire. Încălzirea trebuie să fie de înaltă calitate, fiabilă, sigură și economică. Pentru a alege sistemul de încălzire potrivit, trebuie să vă familiarizați cu tipurile, caracteristicile de instalare și funcționare ale dispozitivelor de încălzire. De asemenea, este important să luați în considerare disponibilitatea și costul combustibilului.

Tipuri de sisteme moderne de încălzire

Un sistem de încălzire este un complex de elemente utilizate pentru a încălzi o cameră: o sursă de căldură, conducte, dispozitive de încălzire. Căldura este transferată folosind un lichid de răcire - un mediu lichid sau gazos: apă, aer, abur, produse de ardere a combustibilului, antigel.

Sistemele de încălzire pentru clădiri trebuie selectate astfel încât să se obțină o încălzire de cea mai înaltă calitate, menținând în același timp umiditatea aerului confortabilă pentru oameni. În funcție de tipul de lichid de răcire, se disting următoarele sisteme:

• aer;
• apă;
• aburi;
• electric;
• combinate (mixte).

Dispozitivele de încălzire ale sistemului de încălzire sunt:

• convectiv;
• radiant;
• combinate (convectiv-radiant).

Diagrama unui sistem de încălzire cu două conducte cu circulație forțată

Următoarele pot fi folosite ca sursă de căldură:

• cărbune;
• lemn de foc;
• electricitate;
• brichete - turba sau lemn;
• energie de la soare sau din alte surse alternative.

Aerul este încălzit direct de la o sursă de căldură fără utilizarea unui agent intermediar de căldură lichid sau gazos. Sistemele sunt utilizate pentru încălzirea caselor private mici (până la 100 mp). Instalarea acestui tip de încălzire este posibilă atât în ​​timpul construcției unei clădiri, cât și în timpul reconstrucției uneia existente. Un cazan, un element de încălzire sau un arzător cu gaz servește ca sursă de căldură. Particularitatea sistemului constă în faptul că nu este doar încălzire, ci și ventilație, deoarece aerul interior din cameră și aerul proaspăt care vine din exterior sunt încălzite. Fluxurile de aer intră printr-un grătar special de admisie, sunt filtrate, încălzite într-un schimbător de căldură, apoi trec prin canalele de aer și sunt distribuite în cameră.

Temperatura și ventilația sunt controlate de termostate. Termostatele moderne vă permit să presetați un program de schimbări de temperatură în funcție de ora din zi. Sistemele funcționează și în modul de aer condiționat. În acest caz, fluxurile de aer sunt direcționate prin răcitoare. Dacă nu este nevoie de încălzirea sau răcirea spațiului, sistemul funcționează ca un sistem de ventilație.

Diagrama unui dispozitiv de încălzire a aerului într-o casă privată

Instalarea încălzirii cu aer este relativ costisitoare, dar avantajul său este că nu este nevoie să încălziți vehiculul intermediar de căldură și radiatoarele, datorită cărora economiile de combustibil sunt de cel puțin 15%.

Sistemul nu îngheață, reacționează rapid la schimbările de temperatură și încălzește incinta. Datorită filtrelor, aerul pătrunde în incinta deja purificat, ceea ce reduce numărul de bacterii patogene și contribuie la crearea condițiilor optime pentru menținerea sănătății persoanelor care locuiesc în casă.

Lipsa încălzirii aerului - suprauscarea aerului, arderea oxigenului. Problema poate fi rezolvată cu ușurință dacă instalați un umidificator special. Sistemul poate fi îmbunătățit pentru a economisi bani și pentru a crea un microclimat mai confortabil. Deci, recuperatorul încălzește aerul de intrare, datorită ieșirii către exterior. Acest lucru vă permite să reduceți consumul de energie pentru încălzirea acestuia.

Este posibilă curățarea și dezinfecția suplimentară a aerului. Pentru aceasta, pe lângă filtrul mecanic inclus în pachet, sunt instalate filtre fine electrostatice și lămpi cu ultraviolete.

Încălzire cu aer cu dispozitive suplimentare

Încălzire a apei

Acesta este un sistem de încălzire închis, apa sau antigelul este folosit ca purtător de căldură. Apa este condusă de la sursa de căldură la radiatoarele de încălzire. În sistemele centralizate, temperatura este reglată la punctul de încălzire, iar în sistemele individuale - automat (folosind termostate) sau manual (robinete).

Tipuri de sisteme de apă

În funcție de tipul de conectare a dispozitivelor de încălzire, sistemele sunt împărțite în:

• cu o singură țeavă,
• cu două conducte,
• bifilar (cu două trageri).

În funcție de metoda de cablare, se disting:

• top;
• partea de jos;
• vertical;
• sistem de încălzire orizontal.

În sistemele cu o singură conductă, dispozitivele de încălzire sunt conectate în serie. Pentru a compensa pierderea de căldură care are loc odată cu trecerea secvențială a apei de la un radiator la altul, se folosesc dispozitive de încălzire cu diferite suprafețe de transfer de căldură. De exemplu, pot fi folosite baterii din fontă cu un număr mare de secțiuni. În două conducte, se utilizează o schemă de conectare paralelă, care vă permite să instalați aceleași radiatoare.

Regimul hidraulic poate fi constant și variabil. În sistemele bifilare, dispozitivele de încălzire sunt conectate în serie, ca și în sistemele cu o singură conductă, dar condițiile de transfer de căldură ale radiatoarelor sunt aceleași ca în sistemele cu două conducte. Ca dispozitive de încălzire se folosesc convectoarele, radiatoarele din oțel sau fontă.

Schema de încălzire a apei cu două conducte a unei case de țară

Avantaje și dezavantaje

Încălzirea apei este larg răspândită datorită disponibilității mediului de încălzire. Un alt avantaj este capacitatea de a echipa sistemul de încălzire cu propriile mâini, ceea ce este important pentru compatrioții noștri, care sunt obișnuiți să se bazeze doar pe propriile puteri. Cu toate acestea, dacă bugetul vă permite să nu economisiți bani, este mai bine să încredințați proiectarea și instalarea încălzirii unor specialiști.

Acest lucru vă va salva de multe probleme în viitor - scurgeri, erupții etc. Dezavantaje - înghețarea sistemului atunci când este oprit, timp lung de încălzire a încăperii. Pentru lichidul de răcire sunt impuse cerințe speciale. Apa din sisteme trebuie să fie lipsită de impurități, cu un conținut minim de săruri.

Pentru încălzirea lichidului de răcire se poate folosi orice tip de boiler: combustibil solid, lichid, gaz sau electricitate. Cel mai adesea se folosesc cazane pe gaz, ceea ce presupune conectarea la rețea. Dacă acest lucru nu este posibil, atunci sunt instalate de obicei cazane cu combustibil solid. Sunt mai economice decât modelele care funcționează cu energie electrică sau combustibili lichizi.

Notă! Experții recomandă alegerea unui cazan pe baza unei puteri de 1 kW la 10 mp. Aceste cifre sunt orientative. Dacă înălțimea tavanului este mai mare de 3 m, casa are ferestre mari, există consumatori suplimentari sau spațiile nu sunt bine izolate, toate aceste nuanțe trebuie luate în considerare în calcule.

Sistem de incalzire a locuintei inchis

În conformitate cu SNiP 2.04.05-91 „Încălzire, ventilație și aer condiționat”, utilizarea sistemelor de abur este interzisă în clădirile rezidențiale și publice. Motivul este nesiguranța acestui tip de încălzire a spațiului. Încălzitoarele se încălzesc până la aproape 100 ° C, ceea ce poate provoca arsuri.

Instalarea este complexă, necesită abilități și cunoștințe speciale; în timpul funcționării, apar dificultăți cu reglarea transferului de căldură; la umplerea sistemului cu abur, este posibil zgomotul. Astăzi, încălzirea cu abur este folosită într-o măsură limitată: în spații industriale și nerezidențiale, în trecerile de pietoni, puncte de încălzire. Avantajele sale sunt ieftinitatea relativă, inerția scăzută, compactitatea elementelor de încălzire, transferul ridicat de căldură, lipsa de căldură. Toate acestea au dus la popularitatea încălzirii cu abur până la mijlocul secolului al XX-lea, ulterior a fost înlocuită cu încălzirea cu apă. Cu toate acestea, în fabricile în care aburul este folosit în scopuri industriale, este încă utilizat pe scară largă pentru încălzirea spațiilor.

Cazan de incalzire cu abur

Incalzire electrica

Este cel mai fiabil și cel mai simplu tip de încălzire de utilizat. Dacă suprafața casei nu depășește 100 m2, electricitatea este o opțiune bună, dar încălzirea unei suprafețe mai mari nu este viabilă din punct de vedere economic.

Încălzirea electrică poate fi utilizată ca suplimentară în caz de oprire sau reparare a sistemului principal. Este o soluție bună și pentru casele de țară în care proprietarii locuiesc doar periodic. Ca surse de căldură suplimentare sunt folosite încălzitoarele electrice cu ventilator, încălzitoarele cu infraroșu și uleiul.

Ca dispozitive de încălzire sunt folosite convectoarele, șemineele electrice, cazanele electrice, cablurile de alimentare pentru încălzire prin pardoseală. Fiecare tip are propriile sale limitări. Deci, convectoarele încălzesc camerele în mod neuniform. Semineele electrice sunt mai potrivite ca element decorativ, iar functionarea cazanelor electrice necesita un consum semnificativ de energie. Pardoseala caldă se montează ținând cont de planul de amenajare a mobilierului în prealabil, deoarece la mutarea acestuia se poate deteriora cablul de alimentare.

Schema de incalzire traditionala si electrica a cladirilor

Sisteme de încălzire inovatoare

Separat, trebuie menționate sistemele de încălzire inovatoare care câștigă popularitate. Cele mai frecvente sunt:

• podele cu infraroșu;
• pompe de căldură;
• colectoare solare.

Podele cu infraroșu

Aceste sisteme de încălzire au apărut abia recent pe piață, dar au devenit deja destul de populare datorită eficienței și eficienței lor mai mari decât încălzirea electrică convențională. Încălzirea în pardoseală funcționează de la sursa de alimentare, acestea sunt instalate într-un adeziv pentru șapă sau faianță. Elementele de încălzire (carbon, grafit) emit unde infraroșii care trec prin pardoseala, încălzesc corpurile oamenilor și ale obiectelor și din acestea, la rândul lor, încălzește aerul.

Covorașele și foliile de carbon auto-ajustabile pot fi montate sub picioarele mobilei fără teama de deteriorare. Podelele inteligente reglează temperatura datorită proprietății speciale a elementelor de încălzire: la supraîncălzire, distanța dintre particule crește, rezistența crește - iar temperatura scade. Costurile cu energia sunt relativ mici. Când podelele cu infraroșu sunt pornite, consumul de energie este de aproximativ 116 wați pe metru de rulare, după încălzire, acesta scade la 87 wați. Controlul temperaturii este asigurat de termoregulatoare, ceea ce reduce consumul de energie cu 15-30%.

Covorașele de carbon cu infraroșu sunt confortabile, fiabile, economice, ușor de instalat

Pompe de căldură

Acestea sunt dispozitive pentru transferul energiei termice de la o sursă la un purtător de căldură. Ideea unui sistem de pompă de căldură în sine nu este nouă; a fost propusă de Lord Kelvin încă din 1852.

Cum funcționează: O pompă de căldură de la sol preia căldură din mediu și o transferă în sistemul de încălzire. Sistemele pot funcționa și pentru răcirea clădirilor.

Cum funcționează pompa de căldură

Se face o distincție între pompele cu buclă deschisă și cea închisă. In primul caz, instalatiile preiau apa din curentul subteran, o transfera in sistemul de incalzire, iau energia termica si o returneaza la locul de admisie. În al doilea, un lichid de răcire este pompat prin conducte speciale din rezervor, care transferă / elimină căldura din apă. Pompa poate folosi energia termică a apei, pământului, aerului.

Avantajul sistemelor este că pot fi instalate în case care nu sunt conectate la o alimentare cu gaz. Pompele de căldură sunt complexe și costisitoare de instalat, dar pot economisi costurile de energie în timpul funcționării.

Pompa de căldură este proiectată să utilizeze căldura mediului înconjurător în sistemele de încălzire

Colectori solari

Instalațiile solare sunt sisteme pentru colectarea energiei termice solare și transferarea acesteia într-un lichid de răcire

Apa, uleiul sau antigelul pot fi folosite ca purtător de căldură. Designul include încălzitoare electrice suplimentare care se pornesc dacă eficiența instalației solare scade. Există două tipuri principale de colectoare - plate și vid. Cele plate au un absorbant cu invelis transparent si termoizolatie. În cele cu vid, această acoperire este multistrat; în colectoarele închise ermetic se creează un vid. Acest lucru vă permite să încălziți lichidul de răcire până la 250-300 de grade, în timp ce instalațiile plate îl pot încălzi doar până la 200 de grade. Avantajele unităților includ ușurința de instalare, greutatea redusă și potențial eficiență ridicată.

Totuși, există un „dar”: eficiența colectorului solar depinde prea mult de diferența de temperatură.

Colector solar în sistemele de alimentare cu apă caldă și de încălzire a locuințelor Comparația sistemelor de încălzire arată că nu există o metodă ideală de încălzire

Compatrioții noștri preferă în continuare încălzirea cu apă caldă. De obicei, îndoielile apar doar cu privire la ce sursă de căldură anume să alegeți, cum să conectați cel mai bine cazanul la sistemul de încălzire etc. Și totuși nu există rețete gata făcute potrivite pentru absolut toată lumea. Este necesar să cântăriți cu atenție argumentele pro și contra, luați în considerare caracteristicile clădirii pentru care este selectat sistemul. Dacă aveți îndoieli, ar trebui să consultați un specialist.

Video: tipuri de sisteme de încălzire

Sistemele moderne de încălzire se bazează pe diferite metode de încălzire, ceea ce vă permite să alegeți cea mai potrivită opțiune pentru casa dvs. de țară. Tehnologiile dovedite de-a lungul anilor vor asigura nu numai încălzirea eficientă a încăperilor, ci și controlul independent al temperaturii în fiecare cameră, economia de consum de combustibil, controlul automat și de la distanță.

Încălzirea și furnizarea de căldură utilizate astăzi în casele de țară pot fi împărțite condiționat în două grupuri - clasice și inovatoare. Fiecare grup este suficient de larg, astfel încât încălzirea modernă a locuinței vă permite să alegeți opțiunea care este cea mai eficientă pentru dvs.

Sisteme clasice de incalzire

Incalzirea cazanului cu agent de caldura lichida apartine celei clasice. Preluând căldură din cazan, lichidul de răcire încălzește caloriferele, care la rândul lor degajă căldură încăperii prin convecție a aerului. Cazanul poate folosi drept combustibil gaz, electricitate, motorină sau lemne.

Unele tipuri de încălzire clasică au opțiuni mai bune, transformându-se în sisteme de încălzire moderne. De exemplu, încălzirea electrică poate fi directă - energia este imediat convertită în căldură fără utilizarea unui cazan, agent de căldură, sistem complex de țevi și radiatoare. Încălzirea electrică directă cu infraroșu nu prezintă dezavantajele inerente încălzirii prin convecție standard. Razele infrarosii incalzesc corpurile fizice, nu aerul. Aerul încălzit nu se acumulează sub tavan, camera este încălzită mai rapid și mai uniform. Sistemul de încălzire electrică directă necesită cele mai mici costuri de instalare și întreținere.

De asemenea, încălzirea cu aer nu utilizează un mediu de încălzire intermediar. Aerul încălzit de centrală prin conductele de aer intră imediat în încăperea încălzită. Concomitent cu încălzirea, această metodă permite aerul condiționat și ventilația spațiilor.

Sistemele moderne de încălzire se întorc uneori în trecut cu oarecare succes. De exemplu, inginerii au reușit să îmbunătățească încălzirea învechită cu combustibil solid. Într-un cazan cu combustibil solid cu piroliză, lemnul de foc este ars conform unei scheme complexe cu formarea de gaz de piroliză combustibil. Gazul este post-ars într-un cuptor separat, ca urmare, eficiența totală a cazanului crește.

Cel mai important indicator al eficienței încălzirii autonome moderne este posibilitatea controlului automat, programat și de la distanță flexibil. Cea mai simplă și eficientă automatizare se pretează la încălzirea cu gaz, electric și aer. Datorită controlului flexibil, sistemele moderne de încălzire pot fi integrate cu ușurință în „casa inteligentă”, sporind confortul general al locuinței.

Sisteme de încălzire inovatoare

Sistemele moderne de încălzire sunt inseparabile de căutarea de noi soluții. Categoria inovatoare include toate tehnologiile de încălzire nevolatile care folosesc surse regenerabile de energie - radiații solare, energie eoliană și a valurilor, pompă de căldură etc. Astăzi este încă prea scump, dificil din punct de vedere tehnologic și nu întotdeauna eficient să faci sistemele moderne de încălzire a unei case de vară sau a unei cabane nevolatile. Dar în fiecare an tehnologiile se îmbunătățesc, aducând mai aproape posibilitatea organizării unei încălziri complet independente. În prezent, tehnologiile nevolatile sunt folosite pentru a organiza încălzirea suplimentară, de rezervă și de urgență.

Indiferent de sistemul de încălzire al unei case de țară pe care îl alegeți, mai întâi trebuie să minimizați cât mai mult posibil pierderile de căldură ale clădirii. Pentru aceasta, în proiectarea și construcția unei case, se folosesc soluții arhitecturale speciale, materiale și tehnologii care economisesc energie. Acumulatoarele de căldură sunt utilizate în mod activ, care permit stocarea căldurii pe timp de noapte la tarife reduse la energie electrică.

Încălzirea modernă a unei case de țară se caracterizează nu numai prin eficiență, economie, ci și prin caracteristici de înaltă performanță. Un sistem de încălzire proiectat și asamblat profesional are o durată lungă de viață, vă permite să reparați, să reparați și să actualizați rapid echipamentele.

Ministerul Educației al Federației Ruse

Instituția de învățământ bugetar de stat federal de învățământ profesional superior „Universitatea Tehnică de Stat Magnitogorsk

lor. G.I. Nosov "

(FGBOU VPO „MSTU”)

Departamentul de Sisteme Termice și Energetice

abstract

la disciplina „Introducere în regie”

pe tema: „Alimentarea centralizată și descentralizată de căldură”

Completat de: student Sultanov Ruslan Salikhovici

Grupa: zEATB-13 „Inginerie termică și inginerie termică”

Cod: 140100

Verificat de: Evgeniy Borisovich Agapitov, doctor în științe tehnice

Magnitogorsk 2015

1. Introducere 3

2.Încălzire centralizată 4

3.Încălzire descentralizată 4

4. Tipuri de sisteme de încălzire și principii de funcționare a acestora 4

5. Sisteme moderne de încălzire și alimentare cu apă caldă în Rusia 10

6. Perspective pentru dezvoltarea furnizării de căldură în Rusia 15

7.Concluzia 21

1. Introducere

Trăind în latitudini temperate, unde cea mai mare parte a anului este rece, este necesar să se asigure alimentarea cu căldură a clădirilor: clădiri rezidențiale, birouri și alte spații. Furnizarea de căldură asigură un trai confortabil, dacă este un apartament sau o casă, muncă productivă, dacă este un birou sau depozit.

Mai întâi, să ne dăm seama ce se înțelege prin termenul „furnizare de căldură”. Furnizarea de căldură este furnizarea sistemelor de încălzire a unei clădiri cu apă caldă sau abur. Centralele termice și cazanele sunt sursa obișnuită de alimentare cu căldură. Există două tipuri de alimentare cu căldură pentru clădiri: centralizată și locală. Cu unul centralizat, raioanele individuale (industriale sau rezidenţiale) sunt aprovizionate. Pentru funcționarea eficientă a unei rețele centralizate de alimentare cu căldură, este construită, împărțind-o pe niveluri, munca fiecărui element este de a îndeplini o singură sarcină. Cu fiecare nivel, sarcina elementului scade. Furnizare locală de căldură - furnizarea de căldură către una sau mai multe case. Rețelele de încălzire centralizată au o serie de avantaje: consum redus de combustibil și economii de costuri, utilizarea combustibilului de calitate scăzută și condiții sanitare îmbunătățite în zonele rezidențiale. Sistemul de termoficare include o sursă de căldură (CHP), o rețea de încălzire și instalații consumatoare de căldură. Centrala combinată de căldură și energie produce căldură și energie. Sursele locale de alimentare cu căldură sunt sobele, cazanele, boilerele.

Sistemele de încălzire diferă în funcție de temperaturi și presiuni ale apei. Depinde de cerințele clienților și de considerente economice. Odată cu creșterea distanței pe care este necesară „transferul” căldurii, costurile economice cresc. În prezent, distanța de transfer de căldură este măsurată în zeci de kilometri. Sistemele de alimentare cu căldură sunt împărțite în funcție de volumul sarcinilor termice. Sistemele de încălzire sunt clasificate ca fiind sezoniere, iar sistemele de alimentare cu apă caldă sunt clasificate ca permanente.

1. Incalzire centrala

Încălzirea centralizată se caracterizează prin prezența unei rețele extinse de încălzire a abonaților ramificate cu alimentarea cu energie a numeroase receptoare de căldură (fabrici, întreprinderi, clădiri, apartamente, spații rezidențiale etc.).

Principalele surse de termoficare sunt: ​​- centralele de termoficare (CHP), care generează și energie electrică pe parcurs; - camere cazane (in cald și abur).

1. Furnizare descentralizată de căldură

Furnizarea descentralizată de căldură este caracterizată printr-un sistem de alimentare cu căldură în care sursa de căldură este combinată cu un radiator, adică rețeaua de încălzire este nesemnificativă sau absentă cu totul. Dacă în incintă se utilizează colectoare de căldură electrice sau locale separate, atunci o astfel de furnizare de căldură va fi individuală (un exemplu este încălzirea camerei mici de cazane a întregii clădiri). Puterea unor astfel de surse de căldură, de regulă, este foarte mică și depinde de nevoile proprietarilor lor. Capacitatea de încălzire a acestor surse individuale de căldură nu este mai mare de 1 Gcal/h sau 1,163 MW.

Principalele tipuri de astfel de încălzire descentralizată:

Electrice si anume: - direct; - acumulare; - pompa de caldura; - cuptor. Cazane mici.