Slide 12

Sistem de incalzire cu doua conducte in bloc de apartamente Poate fi deschis sau închis, dar vă permite să mențineți lichidul de răcire la o anumită temperatură pentru caloriferele de orice nivel. Într-un circuit de încălzire cu două conducte, apa răcită de la calorifer nu se mai întoarce în aceeași conductă, ci este evacuată în canalul de retur sau „retur”. Mai mult, nu contează deloc dacă radiatorul este conectat de la un ridicător sau de la un șezlong - principalul lucru este că temperatura lichidului de răcire rămâne neschimbată de-a lungul întregului traseu de-a lungul conductei de alimentare. Un avantaj important într-un circuit cu două conducte este faptul că poți regla fiecare baterie separat și chiar să instalezi robinete cu termostat pe ea pentru a menține automat temperatura. De asemenea, într-un astfel de circuit puteți folosi dispozitive cu conexiuni laterale și inferioare, puteți utiliza mișcarea în fund și paralel a lichidului de răcire.

Slide 13

Schema de conectare pentru radiatoarele unui sistem de încălzire cu două conducte

Slide 14

Avantajele încălzirii centralizate:

ieșire de exploziv echipamente tehnologice din clădiri rezidențiale; concentrarea punctuală a emisiilor nocive la surse în care acestea pot fi combatete eficient; Posibilitatea de a folosi combustibil ieftin, lucrați diferite tipuri combustibili, inclusiv cei locali, deșeuri, precum și resurse regenerabile de energie; capacitatea de a înlocui arderea simplă a combustibilului (la o temperatură de 1500-2000 °C pentru a încălzi aerul la 20 °C) cu deșeuri termice din ciclurile de producție, în primul rând ciclul termic de producere a energiei electrice la centralele termice; eficienta electrica relativ mult mai mare a centralelor termice mari si randamentul termic al cazanelor mari care functioneaza pe combustibil solid. Usor de folosit. Nu trebuie să monitorizați echipamentul - radiatoarele de încălzire centrală produc întotdeauna o temperatură stabilă (indiferent de condițiile meteorologice

Slide 15

Dezavantajele încălzirii centralizate:

Număr imens consumatorii de căldură care au propriul regim de alimentare cu căldură, ceea ce elimină aproape complet posibilitatea de reglare a furnizării de căldură; Costul unitar al sistemului de termoficare, care, la rândul său, depinde de densitatea sarcinii Supraestimarea costului căldurii în unele orașe; Procedura complexa, costisitoare, birocratica de conectare la centrala termica; Lipsa capacității de reglare a volumelor de consum; Incapacitatea rezidenților de a regla în mod independent încălzirea pornire și oprită; Pe termen lung pene de curent de vară ACM. Rețelele de încălzire din majoritatea orașelor sunt uzate, pierderi de căldură le depăşesc pe cele normative.

Slide 16

Sistem de incalzire descentralizat

Slide 17

Un sistem de alimentare cu căldură se numește descentralizat dacă sursa de căldură și radiatorul sunt practic combinate, adică rețeaua de căldură este fie foarte mică, fie absentă.

O astfel de furnizare de căldură poate fi individuală, atunci când în fiecare cameră sunt utilizate dispozitive de încălzire separate de încălzirea descentralizată incalzire centrala distribuția locală a căldurii generate

Slide 18

Principalele tipuri de încălzire descentralizată

Pompă de căldură electrică cu acumulare directă Cuptor Case de cazane mici

Slide 19

Cuptor Cazană mică

Slide 20

Tipuri de sisteme care implică energie netradițională:

furnizare de căldură pe bază de pompe de căldură; furnizare de căldură pe bază de generatoare autonome de căldură cu apă.

Slide 21

Pot fi amplasate POMPE DE CĂLDURĂ PENTRU ÎNCĂLZIRE

În colectoarele de foraj care sunt instalate vertical în pământ până la o adâncime de până la 100 m În colectoarele orizontale subterane

Slide 22

Principiul de funcționare

Energie termică intră în schimbătorul de căldură, încălzind lichidul de răcire (apa) al sistemului de încălzire. Eliberând căldură, agentul frigorific se răcește și, cu ajutorul unei supape de expansiune, este din nou transformat în stare lichidă. Ciclul este finalizat. Pentru a „extrage” căldura din sol, se folosește un agent frigorific - un gaz cu un punct de fierbere scăzut. Agentul frigorific lichid curge printr-un sistem de conducte îngropate în pământ. Temperatura pământului la o adâncime mai mare de 1,5 metri este aceeași vara și iarna și este egală cu 8 grade. Această temperatură este suficientă pentru ca agentul frigorific care trece prin pământ să „fierbe” și să se transforme în stare gazoasă. Acest gaz este aspirat în pompa compresorului, moment în care este comprimat și căldură este eliberată. Același lucru se întâmplă atunci când umflați o anvelopă cu o pompă de bicicletă - comprimarea bruscă a aerului face ca pompa să se încălzească.

Slide 23

Generatoare autonome de căldură pentru apă

Generatoarele de căldură fără combustibil se bazează pe principiul cavitației. În acest caz, este nevoie de electricitate pentru a acționa motorul pompei, iar depunerile nu se formează deloc. Procesele de cavitație în lichidul de răcire apar ca urmare a acțiunii mecanice asupra lichidului într-un volum închis, ceea ce duce inevitabil la încălzirea acestuia. Instalațiile moderne au un cavitator în circuit, adică. Încălzirea lichidului se realizează datorită circulației repetate de-a lungul circuitului „pompă – cavitator – recipient (radiator) – pompă”. Prin includerea unui cavitator în schema de instalare, este posibilă creșterea duratei de viață a pompei datorită transferului proceselor de cavitație din camera de lucru a pompei în cavitatea cavitatorului. În plus, această unitate este principala sursă de încălzire, deoarece în ea energia cinetică a unui fluid în mișcare este transformată în energie termică.

Slide 24

Pompă principală Cavitator Pompă de circulație Electrovalvă Supapă Vas de expansiune Radiator de încălzire

Slide 25

Alte tehnologii de economisire a energiei

Sisteme personalizateîncălzire Încălzire cu convector (încălzitoare de aer pe gaz, inclusiv un arzător, schimbător de căldură și ventilator) Încălzire cu radiație pe gaz (încălzitoare cu infraroșu „luminoase” și „întunecate”)

Slide 26

Cea mai comună schemă de alimentare cu căldură autonomă (descentralizată) include: un cazan cu un singur circuit sau cu dublu circuit, pompe de circulație pentru încălzire și alimentare cu apă caldă, supape de reținere, rezervoare de expansiune închise, supape de siguranță. Cu un cazan cu un singur circuit, pentru prepararea apei calde se folosește un schimbător de căldură capacitiv sau cu plăci.

Slide 27

Incalzire apartament

Încălzire apartament - asigurare individuală descentralizată (autonomă) a unui apartament separat într-un bloc de locuințe cu căldură și apă caldă

Slide 28

Circuit dublu cazane de perete asigură, împreună cu încălzirea, gătitul apă fierbinte Pentru nevoile casnice. Datorită dimensiunilor sale mici, nu cu mult mai mari decât dimensiunea unui încălzitor obișnuit de apă pe gaz, nu este dificil să găsești un loc pentru cazan în orice cameră, chiar dacă nu este special adaptat pentru un cazan: în bucătărie, pe coridor. , hol etc. Sistemele individuale de încălzire fac posibilă rezolvarea completă a problemei economisirii combustibilului gazos, în timp ce fiecare rezident, folosind capacitățile echipamentului instalat, își creează condiții confortabile de viață. Introducerea unui sistem de încălzire a apartamentului elimină imediat problema contabilității căldurii: nu se ia în calcul căldura, ci doar consumul de gaz. Costul gazului reflectă componentele căldurii și apei calde.

Slide 29

Incalzire si ventilatie cu aer

Slide 30

Încălzire cu radiație pe gaz

Pentru a organiza încălzirea radiantă în partea superioară a încăperii (sub tavan) emițători în infraroșu, încălzit din interior cu produse de ardere a gazelor. Când se utilizează SGLO, căldura este transferată de la emițători direct în zona de lucru prin radiație infraroșie termică. Ca razele solare, ajunge aproape în întregime zona de lucru, personal de incalzire, suprafata locurilor de munca, pardoseli, pereti. Și din aceste suprafețe calde aerul din cameră este încălzit. Principalul rezultat al radiantului încălzire cu infraroșu este posibilitatea reducerii semnificative a temperaturii medii a aerului interior fără a deteriora condițiile de lucru. Temperatura medie a camerei poate fi redusă cu 7°C, oferind economii de până la 45% în comparație cu sistemele tradiționale de convecție.

Slide 31

Avantajele unui sistem de încălzire descentralizat:

reducerea pierderilor de căldură din cauza lipsei rețelelor externe de încălzire, minimizarea pierderilor de apă din rețea, reducerea costurilor pentru tratarea apei; nu este nevoie de alocații de teren pentru rețele de încălzire și cazane; automatizare completă, inclusiv moduri de consum de căldură (nu este nevoie să controlați temperatura apei rețelei de retur, puterea de căldură a sursei etc.); flexibilitate in controlul temperaturii setate direct in zona de lucru; costurile directe de încălzire și costurile de operare pentru întreținerea sistemului sunt mai mici; eficienta in consumul de caldura.

Slide 32

Dezavantajele unui sistem descentralizat de alimentare cu căldură:

Neglijența utilizatorului. Orice sistem necesită inspecție și întreținere preventivă periodică Problemă de îndepărtare a fumului. Necesitatea de a crea un sistem de ventilație de înaltă calitate și impactul negativ asupra mediu. Eficiență redusă a sistemului datorită încăperilor învecinate neîncălzite. Atunci când furnizați energie termică apartament cu apartament într-o clădire cu mai multe etaje, este necesară o soluție organizatorică și tehnică la problema încălzirii casele scărilor si alte locuri publice, lipsa unui proprietar clar, pentru ca cazanul este proprietatea colectivă a locuitorilor; Fără amortizare și colectare pe termen lung a fondurilor pentru reparațiile majore necesare; Lipsa unui sistem de furnizare rapidă a pieselor de schimb.

Instalații sanitare și tehnice ale clădirilor incluse în sistemul local de alimentare cu căldură. Astfel de dispozitive includ centrale termice autonome și generatoare de căldură cu putere termică de la 3-20 kW până la 3000 kW (inclusiv cele de pe acoperiș și bloc-mobile) și generatoare individuale de căldură de apartament. Acest echipament destinat furnizării de căldură la un obiect separat (uneori un grup mic de obiecte din apropiere) sau un apartament individual, cabană.

Caracteristici ale proiectării și construcției cazanelor autonome pt diverse tipuri instalațiile civile sunt reglementate de un set de reguli SP 41-104-2000 „Proiectarea surselor autonome de alimentare cu căldură”.

Pe baza amplasării lor în spațiu, cazanele autonome sunt împărțite în autoportante, atașate clădirilor în alte scopuri, construite în clădiri în alte scopuri, indiferent de etajul locației și montate pe acoperiș. Puterea termică a cazanului încorporat, atașat și de pe acoperiș nu trebuie să depășească necesarul de căldură al clădirii pentru care este destinat să furnizeze căldură. Dar puterea termică totală a unei centrale autonome nu trebuie să depășească: 3,0 MW pentru o centrală de acoperiș și încorporată cu cazane pe combustibil lichid și gazos; 1,5 MW pentru o camera de cazane incorporata cu cazane pe combustibil solid.

Nu este permisă proiectarea cazanelor montate pe acoperiș, încorporate și atașate la clădirile instituțiilor preșcolare și școlare pentru copii, la clădirile medicale ale spitalelor și clinicilor cu șederea non-stop a pacienților, la clădirile cămine ale sanatoriilor și de agrement. instituţiilor.

Posibilitatea instalării unei camere de cazane de acoperiș pe clădiri cu orice scop peste nivelul de 26,5 m trebuie convenită cu autoritățile locale ale Serviciului de Pompieri de Stat.

Schema cu surse autonome de alimentare cu căldură funcționează după cum urmează. Apa încălzită în cazan (circuit primar) intră în încălzitoare, unde încălzește apa din circuitul secundar care intră în sistemele de încălzire, ventilație, aer condiționat și apă caldă menajeră, și revine în cazan. În această schemă, circuitul de circulație a apei în cazane este izolat hidraulic de circuitele de circulație ale sistemelor de abonat, ceea ce face posibilă protejarea cazanelor de reumplerea acestora. apă de proastă calitateîn prezența scurgerilor și, în unele cazuri, renunțați cu totul la tratarea apei și asigurați funcționarea fiabilă a cazanului fără calcar.

Zonele de reparații nu sunt prevăzute în cazanele autonome și pe acoperiș. Reparațiile echipamentelor, armăturilor, dispozitivelor de control și reglare se efectuează de către organizații specializate care dețin licențe corespunzătoare, folosind dispozitivele și bazele lor de ridicare.

Echipamentele cazanelor autonome trebuie să fie amplasate în camera separata, inaccesibil pentru intrarea neautorizată. Pentru cazanele autonome incorporate si atasate sunt prevazute depozite inchise pentru depozitarea combustibilului solid sau lichid, situate in afara cazanelor si a cladirii pentru care este destinata furnizarea de energie termica.

Echipamente pentru surse autonome de alimentare cu căldură, care includ cazane din oțel din fontă, cazane secționale din oțel și fontă de dimensiuni mici, cazane modulare de dimensiuni mici, încălzitoare de apă secționate orizontale cu tub și plăci, încălzitoare de apă cu abur și capacitive . În prezent, industria autohtonă produce cazane din fontă și oțel destinate arderii gazelor, cazanelor lichide și combustibilului pentru cuptor, pentru arderea stratificată a sortatelor. combustibil solid pe grătare și în stare suspendată (vortex, fluidizat). Dacă este necesar cazane cu combustibil solid pot fi convertite în arderea combustibililor gazoși și lichizi prin instalarea unor dispozitive de arzător cu gaz sau duze adecvate și automatizări pentru acestea pe placa frontală.

Dintre cazanele secționale din fontă de dimensiuni mici, cele mai utilizate sunt cazanele marca KChM cu diferite modificări.

Cazanele din oțel de dimensiuni mici sunt produse de multe întreprinderi de construcție de mașini din diferite departamente, în principal ca bunuri de larg consum. Sunt mai puțin rezistente decât cazane din fontă(durata de viață a cazanelor din fontă este de până la 20 de ani, oțel 8-10 ani), dar sunt mai puțin intense în metal și nu atât de multă muncă de fabricare și sunt oarecum mai ieftine pe piața cazanelor și echipamentelor.

Cazanele din oțel sudate sunt mai etanșe la gaz decât cazanele din fontă. Datorită suprafeței lor netede, contaminarea lor din partea de gaz în timpul funcționării este mai mică decât cea a cazanelor din fontă și sunt mai ușor de reparat și întreținut. Eficiența (eficiența) cazanelor din oțel este apropiată de cea a cazanelor din fontă.

În plus față de cazanele de uz casnic pe piața de cazane și echipamente auxiliare pentru cazane în ultimii ani Au apărut multe cazane de la companii străine, printre care: PROOTHERM (Slovacia), Buderus (o întreprindere parte a grupului de companii Bosch, Germania), Vapor Finland Oy (Finlanda). Aceste companii produc echipamente pentru cazane cu o capacitate de la 10 kW la 1 MW pentru întreprinderi industriale, depozite, case particulare, cabane și industrii mici. Toate se disting prin manopera de înaltă calitate, dispozitive bune de automatizare și control, design grozav. Dar prețurile lor de vânzare cu amănuntul, cu aceleași caracteristici termice, sunt de 3-5 ori mai mari decât prețurile pentru echipamentele rusești, deci sunt mai puțin accesibile cumpărătorului în masă.

Încălzitoarele de apă în secțiune orizontală cu tub și tub și apă-apă (figura de mai jos), utilizate în cazane, sunt pornite conform tiparelor de curgere a lichidului de răcire în contracurent.

Proiectare încălzitoare de apă: încălzitoare de apă secționale apă-apă (a) și plăci (b).

1 - conducta de admisie; 2 - foi tubulare; 3 - tuburi; 4 - corp; 5 - pachet; 6 - șuruburi; 7 - farfurii

În cazanele cu abur se folosesc încălzitoare cu abur-apă și capacitive. Sunt echipate cu supape de siguranță pe partea mediului încălzit, precum și dispozitive de aer și de evacuare. Fiecare încălzitor de apă cu abur trebuie să fie echipat cu un regulator de scurgere a condensului sau de preaplin pentru evacuarea condensului, fitinguri cu supape de închidere pentru eliberarea aerului și scurgerea apei și supapa de siguranta, furnizat în conformitate cu cerințele PB 10-115-96 al Supravegherii Miniere și Tehnice de Stat din Rusia.

În cazanele, se recomandă utilizarea pompelor fără fundație, al căror debit și presiune sunt determinate de calcule termo-hidraulice. Numărul de pompe din circuitul primar al cazanului ar trebui să fie de cel puțin două, dintre care una este una de rezervă. Este permisă utilizarea pompelor duble.

Sursele autonome de alimentare cu căldură au dimensiuni reduse, prin urmare numărul de supape de închidere și de control de pe conducte ar trebui să fie minim necesar pentru a asigura o funcționare fiabilă și fără probleme. Locurile de instalare pentru supapele de închidere și control trebuie să fie echipate cu iluminat artificial.

Rezervoarele de expansiune trebuie să fie echipate cu supape de siguranță, iar un filtru de colector (sau filtru feromagnetic) trebuie instalat pe conducta de alimentare la admisie (direct după prima supapă) și pe conducta de retur în fața dispozitivelor de control, pompe, apă și dispozitive de măsurare a căldurii).

În cazanele autonome care funcționează cu combustibili lichizi și gazoși, este necesar să se prevadă structuri de închidere ușor demontabile (în caz de explozie) la o rată de 0,03 m 2 la 1 m 3 din volumul încăperii în care sunt cazanele. situat.

Furnizare de căldură apartament cu apartament - furnizarea de căldură la sistemele de încălzire, ventilație și alimentare cu apă caldă pentru apartamentele dintr-o clădire rezidențială. Sistemul constă dintr-o sursă individuală de căldură - un generator de căldură, conducte de alimentare cu apă caldă cu robinete de apă, conducte de încălzire cu dispozitive de încălzireși schimbătoare de căldură ale sistemelor de ventilație.

Generatoare individuale de căldură - cazane automate pregătite complet din fabrică diverse tipuri combustibil, inclusiv gaze naturale, care funcționează fără personal permanent de întreținere.

Generatoarele de căldură cu o cameră de ardere închisă (sigilată) trebuie utilizate pentru clădiri rezidențiale cu mai multe apartamente și spații publice încorporate (temperatura lichidului de răcire până la 95 °C, presiunea lichidului de răcire până la 1,0 MPa). Sunt echipate cu un sistem automat de siguranță care asigură oprirea alimentării cu combustibil în cazul unei întreruperi de curent, al unei defecțiuni a circuitelor de protecție, se stinge flacăra arzătorului, presiunea lichidului de răcire scade sub valoarea maximă admisă, valoarea maximă admisă. temperatura lichidului de răcire este atinsă sau eliminarea fumului este întreruptă.

Generatoarele de căldură cu cameră de ardere deschisă pentru sistemele de alimentare cu apă caldă sunt utilizate în apartamentele clădirilor rezidențiale de până la 5 etaje.

Generatoarele de căldură cu o capacitate totală de încălzire de până la 35 kW pot fi instalate în bucătării, coridoare, în spații nerezidențiale ale apartamentelor și în spații publice încorporate - în camere fără ocupare permanentă. Generatoarele de căldură cu o putere termică totală de peste 35 kW (dar până la 100 kW) trebuie amplasate într-o încăpere special amenajată.

Admisia de aer necesar arderii combustibilului trebuie efectuată: pentru generatoarele de căldură cu camere de ardere închise, prin conducte de aer din exteriorul clădirii; pentru generatoare de caldura cu camere deschise ardere - din incinta în care sunt instalate.

Când amplasați un generator de căldură în spații publice, este necesar să instalați un sistem de control al gazului cu oprire automată alimentarea cu gaz pentru generatorul de căldură atunci când o concentrație de gaz periculoasă în aer atinge - peste 10% din limita inferioară de concentrație a propagării flăcării de gaz natural.

Se efectuează întreținerea și repararea generatoarelor de căldură, conductelor de gaz, coșurilor de fum și conductelor de aer pentru admisia aerului exterior. organizatii specializate având propriul serviciu de expediere de urgență.

Ph.D. A.V. Martynov, profesor asociat,
Departamentul „Sisteme industriale de căldură și energie”,
Institutul Energetic din Moscova (TU)

(raport la a doua conferință științifică și practică „Sisteme de alimentare cu căldură. Soluții moderne", Zvenigorod, 16-18 mai 2006).

Consumatorii descentralizati, care, din cauza distantelor mari fata de centralele termice, nu pot fi acoperiti cu alimentarea centralizata cu energie termica, trebuie sa aiba o alimentare rationala (eficienta) cu energie termica, care sa corespunda nivelului tehnic si confortului modern.

Consumul de combustibil pentru furnizarea de căldură este foarte mare. În prezent, furnizarea de căldură către clădirile industriale, publice și rezidențiale se realizează în proporție de aproximativ 40+50% din casele de cazane, ceea ce este ineficient datorită eficienței scăzute a acestora (în cazanele temperatura de ardere a combustibilului este de aproximativ 1500 °C, iar căldura este furnizate consumatorului la temperaturi semnificativ mai scăzute (60+100 OS)).

Astfel, utilizarea irațională a combustibilului, atunci când o parte din căldură zboară în coș, duce la epuizarea resurselor de combustibil și energie (FER).

Epuizarea treptată a resurselor de combustibil și energie în partea europeană a țării noastre a necesitat la un moment dat dezvoltarea complexului de combustibil și energie în regiunile sale de est, care a crescut brusc costurile de producție și transport de combustibil. În această situație, este necesar să se rezolve cea mai importantă problemă a economisirii și utilizării raționale a combustibilului și a resurselor energetice, deoarece rezervele lor sunt limitate și, pe măsură ce scad, costul combustibilului va crește constant.

În acest sens, o măsură eficientă de economisire a energiei este dezvoltarea și implementarea sistemelor descentralizate de alimentare cu căldură cu surse de căldură autonome dispersate.

În prezent, cele mai potrivite sunt sistemele descentralizate de alimentare cu căldură bazate pe surse de căldură netradiționale, precum soarele, vântul, apa.

Mai jos vom lua în considerare doar două aspecte ale implicării energiei netradiționale:

Furnizare de căldură pe bază de pompe de căldură;

Furnizare de căldură pe bază de generatoare autonome de căldură cu apă.

Furnizare de căldură pe bază de pompe de căldură

Scopul principal al pompelor de căldură (CP) este încălzirea și furnizarea de apă caldă folosind surse naturale de căldură cu potențial scăzut (LPHS) și căldura reziduală din sectoarele industrial și casnic.

Avantajele sistemelor de încălzire descentralizate includ fiabilitatea sporită a furnizării de căldură, deoarece nu sunt conectate prin rețele de încălzire, care la noi depășesc 20 de mii de km, iar majoritatea conductelor sunt în funcțiune peste durata de viață standard (25 de ani), ceea ce duce la accidente. În plus, construcția unei rețele lungi de încălzire este asociată cu costuri de capital semnificative și cu pierderi mari de căldură. Potrivit principiului lor de funcționare, pompele de căldură sunt transformatoare de căldură în care se produce o modificare a potențialului termic (temperatură) ca urmare a muncii furnizate din exterior.

Eficiența energetică a pompelor de căldură este evaluată prin coeficienți de transformare care țin cont de „efectul” rezultat legat de munca cheltuită și de eficiență.

Efectul rezultat este cantitatea de căldură Qw produsă de HP. Cantitatea de căldură Qв, raportată la puterea consumată Nel pe unitatea VT, arată câte unități de căldură sunt obținute per unitate de putere electrică consumată. Acest raport este μ=0Β/Νelι

se numește coeficient de conversie sau transformare a căldurii, care pentru HP este întotdeauna mai mare de 1. Unii autori numesc acest coeficient de eficiență, dar eficiența nu poate fi mai mare de 100%. Greșeala aici este că căldura Qв (ca formă neorganizată de energie) este împărțită în Nel (electrică, adică energie organizată).

Eficiența trebuie să ia în considerare nu doar cantitatea de energie, ci și performanța unei cantități date de energie. Prin urmare, eficiența este raportul dintre capacitățile de muncă (sau exergiile) oricărui tip de energie:

unde: Eq - eficienta termica (exergie) Qв; E N - randamentul (exergia) energiei electrice Neel.

Deoarece căldura este întotdeauna asociată cu temperatura la care se obține această căldură, atunci lucrabilitatea (exergia) căldurii depinde de nivelul de temperatură T și este determinată de:

unde τ este coeficientul de eficiență termică (sau „factorul Carnot”):

q=(T-Tos)/T=1-Tos/

unde Toc este temperatura mediului ambiant.

Pentru fiecare pompă de căldură, acești indicatori sunt egali:

1. Coeficientul de transformare a căldurii:

μ=qв/l=Qв/Nel■

η=ΡΒ(τς)Β//=Ι*(τς)Β>

unde: qв - cantitate specifică de căldură, kJ/kg;

Qв - cantitatea totală de căldură, kJ/s;

/ - costul specific al lucrării, kJ/kg;

1\1EL - putere electrică, kW;

(tq)B - coeficientul de eficienta termica =

1-Tos/TV.

Pentru VT reale, raportul de transformare este μ=3-!-4, în timp ce η=30-40%. Aceasta înseamnă că pentru fiecare kWh de energie electrică cheltuită, se obține QB = 3-i-4 kWh de căldură. Acesta este principalul avantaj al HP față de alte metode de generare a căldurii (încălzire electrică, cazane etc.).

În ultimele decenii, producția de pompe de căldură a crescut brusc în întreaga lume, dar pompele de căldură nu și-au găsit încă o utilizare largă în țara noastră.

Există mai multe motive pentru aceasta.

1. Accentul tradițional pe furnizarea centralizată a căldurii.

2. Raport nefavorabil între costul energiei electrice și al combustibilului.

3. Producția de pompe de căldură se realizează, de regulă, pe baza mașinilor frigorifice care sunt cele mai apropiate ca parametri, ceea ce nu duce întotdeauna la caracteristici optime ale pompei de căldură. Proiectarea HP-urilor seriale pentru caracteristici specifice, adoptate în străinătate, mărește semnificativ atât caracteristicile operaționale, cât și cele energetice ale HP.

Producția de echipamente pentru pompe de căldură în SUA, Japonia, Germania, Franța, Anglia și alte țări se bazează pe capacitățile de producție ale ingineriei frigorifice. HP-urile din aceste țări sunt utilizate în principal pentru încălzire și alimentare cu apă caldă în sectoarele rezidențiale, comerciale și industriale.

În SUA, de exemplu, sunt în funcțiune peste 4 milioane de unități de pompe de căldură cu putere termică mică, de până la 20 kW, bazată pe compresoare cu piston sau rotative. Alimentarea cu căldură a școlilor, centrelor comerciale și piscinelor este asigurată de pompe de căldură cu o capacitate de încălzire de 40 kW, bazate pe compresoare cu piston și șurub. Alimentare cu căldură raioane și orașe - pompe de căldură mari bazate pe compresoare centrifuge cu Qw peste 400 kW de căldură. În Suedia, din 130 de mii de CP în funcțiune, peste 100 au o capacitate de încălzire de 10 MW sau mai mult. În Stockholm, 50% din furnizarea de căldură provine de la HP.

În industrie, pompele de căldură recuperează căldura de calitate scăzută din procesele de producție. O analiză a posibilității de utilizare a HP în industrie, efectuată la întreprinderile a 100 de companii suedeze, a arătat că domeniile cele mai potrivite pentru utilizarea HP sunt întreprinderile din industria chimică, alimentară și textilă.

În țara noastră, problemele utilizării TN au început să fie abordate în 1926. În industrie, din 1976, TN-urile au lucrat la o fabrică de ceai (Samtredia, Georgia), la Uzina chimică și metalurgică din Podolsk (PCMP) din 1987, la Fabrica de produse lactate Sagarejoy, Georgia, la ferma Gorki-2 de lactate și animale. lângă Moscova „din 1963. Pe lângă industrie, TN la acea vreme a început să fie folosit într-un centru comercial (Sukhumi) pentru aprovizionarea cu căldură și frig, într-o clădire rezidențială (satul Bukuria, Moldova), în pensiunea Druzhba (Ialta). ), și un spital climatologic (Gagra), sala de stațiune din Pitsunda.

În Rusia, TN-urile sunt fabricate în prezent la comenzi individuale de diferite companii din Nijni Novgorod, Novosibirsk și Moscova. De exemplu, compania Triton din Nizhny Novgorod produce CP cu o capacitate de încălzire de la 10 la 2000 kW cu puterea compresorului Nel de la 3 la 620 kW.

Cele mai comune surse de căldură cu potențial scăzut (LPHS) pentru HP sunt apa și aerul. Prin urmare, circuitele HP cel mai frecvent utilizate sunt „apă-aer” și „aer-aer”. Conform unor astfel de scheme, VT-urile sunt produse de următoarele companii: "Cargrid", "Lennox", Westinghous", "General Electric" (SUA), "Hitachi", "Daikin" (Japonia), "Sulzer" (Suedia), „ČKD” (Republica Cehă) , „Klimatechnik” (Germania). Recent, apele uzate industriale și de canalizare au fost utilizate ca NPIT.

În țările cu condiții climatice mai severe, este recomandabil să utilizați HP împreună cu sursele tradiționale de căldură. În același timp, în timpul sezonului de încălzire, alimentarea cu căldură a clădirilor se realizează în principal de la o pompă de căldură (80-90% din consumul anual), iar sarcinile de vârf (la temperaturi scăzute) sunt acoperite de cazane electrice sau cazane care utilizează organice. combustibil.

Utilizarea pompelor de căldură duce la economii de combustibili fosili. Acest lucru este valabil mai ales pentru regiunile îndepărtate, cum ar fi regiunile de nord ale Siberiei și Primorye, unde există centrale hidroelectrice și transportul combustibilului este dificil. Cu un coeficient de transformare anual mediu m = 3-4, economiile de combustibil din utilizarea HP comparativ cu o camera de cazane este de 30-5-40%, i.e. în medie 6-5-8 kg echivalent combustibil/GJ. Cu o creștere de la m la 5, economiile de combustibil cresc la aproximativ 20+25 kg.t./GJ comparativ cu centralele care utilizează combustibil organic și până la 45+65 kg.t./GJ față de cazanele electrice.

Astfel, HP este de 1,5-5-2,5 ori mai profitabil decât centralele. Costul căldurii de la HP este de aproximativ 1,5 ori mai mic decât costul căldurii de la alimentarea centralizată cu încălzire și de 2-5-3 ori mai mic decât cazanele pe cărbune și păcură.

Una dintre cele mai importante sarcini este recuperarea căldurii din apele uzate de la centralele termice. Cea mai importantă condiție prealabilă pentru introducerea HP este cantitățile mari de căldură degajate în turnurile de răcire. De exemplu, cantitatea totală de căldură reziduală la centralele termice urbane și adiacente în perioada noiembrie-martie a sezonului de încălzire este de 1600-5-2000 Gcal/h. Folosind HP, puteți transfera cea mai mare parte a acestei călduri reziduale (aproximativ 50-5-60%) în rețeaua de încălzire. În acest caz:

Nu este nevoie să cheltuiți combustibil suplimentar pentru a produce această căldură;

Situația de mediu s-ar îmbunătăți;

Prin scăderea temperaturii apei circulante în condensatoarele turbinei, vidul se va îmbunătăți semnificativ și generarea de energie electrică va crește.

Amploarea implementării pompelor de căldură numai în Mosenergo OJSC poate fi foarte semnificativă, iar utilizarea lor asupra căldurii „deșeuri” a sistemului de răcire

ren poate ajunge la 1600-5-2000 Gcal/h. Astfel, utilizarea HP la centralele de cogenerare este benefică nu doar din punct de vedere tehnologic (îmbunătățirea vidului), ci și din punct de vedere al mediului (economii reale de combustibil sau creșterea puterii termice a centralelor de cogenerare fără consum suplimentar de combustibil și costuri de capital). Toate acestea vor permite creșterea sarcinii conectate în rețelele de încălzire.

Fig.1. Schema schematică a sistemului de alimentare cu căldură VTG:

1 - pompa centrifuga; 2 - tub vortex; 3 - debitmetru; 4 - termometru; 5 - supapă cu trei căi; 6 - supapă;

7 - baterie; 8 - încălzitor.

Furnizare de căldură pe bază de generatoare autonome de căldură cu apă

Generatoarele autonome de căldură cu apă (ATG) sunt proiectate pentru a produce apă încălzită, care este utilizată pentru a furniza căldură diferitelor instalații industriale și civile.

ATG include o pompă centrifugă și un dispozitiv special care creează rezistență hidraulică. Un dispozitiv special poate avea un design diferit, a cărui eficiență depinde de optimizarea factorilor de operare determinati de evoluțiile KNOW-HOW.

O opțiune pentru un dispozitiv hidraulic special este un tub vortex, inclus într-un sistem descentralizat de alimentare cu căldură care funcționează pe apă.

Utilizarea unui sistem descentralizat de alimentare cu căldură este foarte promițătoare, deoarece apa, fiind o substanta de lucru, este folosita direct pentru incalzire si apa calda

alimentare suplimentară, făcând astfel aceste sisteme ecologice și fiabile în funcționare. Un astfel de sistem descentralizat de alimentare cu căldură a fost instalat și testat în laboratorul de Fundamente ale transformării căldurii (OTT) al Departamentului de Sisteme Industriale de Căldură și Energie (ITS) al MPEI.

Sistemul de alimentare cu căldură constă dintr-o pompă centrifugă, un tub vortex și elemente standard: o baterie și un încălzitor. Elementele standard specificate sunt părți integrante ale oricăror sisteme de alimentare cu căldură și, prin urmare, prezența lor și funcționarea cu succes oferă motive pentru a afirma funcționarea fiabilă a oricărui sistem de alimentare cu căldură care include aceste elemente.

În fig. Figura 1 prezintă o diagramă schematică a sistemului de alimentare cu căldură. Sistemul este umplut cu apă, care, atunci când este încălzită, intră în baterie și încălzitor. Sistemul este echipat cu fitinguri de comutare (robinete și supape cu trei căi), care permite conectarea în serie și paralelă a bateriei și a încălzitorului de aer.

Sistemul a funcționat după cum urmează. Prin rezervorul de expansiune, sistemul este umplut cu apă, astfel încât aerul este eliminat din sistem, care este apoi monitorizat de un manometru. După aceasta, se aplică tensiune în dulapul unității de comandă, regulatorul de temperatură setează temperatura apei furnizate sistemului (50-5-90 °C), iar pompa centrifugă este pornită. Timpul necesar pentru a intra în modul depinde de temperatura setată. La un anumit sistem de operare tv=60, timpul pentru a ajunge la modul este t=40 minute. Graficul temperaturii funcționării sistemului este prezentat în Fig. 2.

Perioada de pornire a sistemului a fost de 40+45 de minute. Viteza de creștere a temperaturii a fost Q=1,5 grade/min.

Pentru a măsura temperatura apei la intrarea și la ieșirea sistemului, sunt instalate termometre 4 și este instalat un debitmetru 3 pentru a determina debitul.

Pompa centrifugă a fost instalată pe un suport mobil ușor, a cărui fabricare poate fi efectuată în orice atelier. Restul echipamentelor (baterie și încălzire) sunt standard, achiziționate de la firme comerciale (magazine) specializate.

Fitingurile (robinete cu trei căi, supape, colțuri, adaptoare etc.) se achiziționează și în magazine. Sistemul este asamblat din țevi de plastic, sudarea cărora a fost efectuată cu o unitate specială de sudură, care este disponibilă în laboratorul OTT.

Diferența de temperatură a apei în liniile înainte și retur a fost de aproximativ 2 °C (Δt=tnp-to6=1,6). Timpul de funcționare al pompei centrifuge VTG a fost de 98 s în fiecare ciclu, pauzele au durat 82 s, timpul unui ciclu a fost de 3 min.

Sistemul de alimentare cu căldură, după cum au arătat testele, funcționează stabil și automat (fără participarea personalului de întreținere) menține temperatura setată inițial în intervalul t = 60-61 °C.

Sistemul de încălzire a funcționat cu bateria și încălzitorul pornite în serie cu apa.

Eficacitatea sistemului este evaluată:

1. Coeficientul de transformare a căldurii

μ=(Ο6+Οκ)/νν=ΣΟ/νν;

2. Eficiență

unde: 20 =Q6+QK - cantitatea de căldură degajată de sistem;

W este cantitatea de energie electrică cheltuită pentru antrenarea pompei centrifuge; tq=1-T0C/TB - coeficient de eficienta termica;

TV - nivelul de temperatură al căldurii degajate; Тos - temperatura ambiantă.

Cu energia electrică consumată W=2 kWh, cantitatea de căldură produsă în această perioadă a fost de 20=3816,8 kcal. Coeficientul de transformare este egal cu: μ=3816,8/1720=2,22.

Eficiența este η=μτ =2,22,0,115=0,255 (~25%), unde: tq=1 -(293/331)=0,115.

Din bilanțul energetic al sistemului este clar că cantitatea suplimentară de căldură generată de sistem a fost de 2096,8 kcal. Astăzi, există diverse ipoteze care încearcă să explice modul în care apare căldura suplimentară, dar nu există o soluție clară, general acceptată.

Concluzii

1. Sistemele descentralizate de alimentare cu căldură nu necesită conducte lungi de încălzire și, prin urmare, costuri mari de capital.

2. Utilizarea sistemelor descentralizate de alimentare cu căldură poate reduce semnificativ emisiile nocive din arderea combustibilului în atmosferă, ceea ce îmbunătățește situația mediului.

3. Utilizarea pompelor de căldură în sistemele descentralizate de alimentare cu căldură pentru instalațiile din sectorul industrial și civil permite economii de combustibil de 6+8 kg combustibil echivalent comparativ cu cazanele. per 1 Gcal de căldură generată, care este de aproximativ 30-5-40%.

4. Sistemele descentralizate bazate pe TN sunt utilizate cu succes în multe țări străine (SUA, Japonia, Norvegia, Suedia etc.). Peste 30 de companii sunt angajate în producția de pompe de combustibil.

5. În laboratorul OTT al departamentului PTS din MPEI a fost instalat un sistem de alimentare cu căldură autonom (descentralizat) bazat pe un generator centrifugal de căldură cu apă.

Sistemul funcționează în modul automat, menținând temperatura apei în conducta de alimentare în orice interval dat de la 60 la 90 °C.

Coeficientul de transformare a căldurii al sistemului este m=1,5-5-2, iar randamentul este de aproximativ 25%.

6. Creșterea în continuare a eficienței energetice a sistemelor descentralizate de alimentare cu căldură necesită cercetări științifice și tehnice pentru a determina modurile optime de funcționare.

Literatură

1. Sokolov E. Ya și colab. Știri din 17 iunie 1987.

2. Mikhelson V. A. Despre încălzirea dinamică. Fizică aplicată. T.III, problema. Z-4, 1926.

3. Yantovsky E.I., Pustovalov Yu.V. Pompe de căldură cu compresie de vapori. - M.: Energoizdat, 1982.

4. Vezirishvili O.Sh., Meladze N.V. Sisteme de pompe de căldură cu economie de energie pentru alimentare cu căldură și frig. - M.: Editura MPEI, 1994.

5. Martynov A.V., Petrakov G.N. Pompă de căldură dublă. Energie Industrială Nr. 12, 1994.

6. Martynov A.V., Yavorovsky Yu.V. Utilizarea resurselor energetice de reducere a energiei la întreprinderile din industria chimică bazate pe TNU. Industria chimică nr. 4, 2000.

7. Brodyansky V.M. și altele. Metoda exergetică și aplicațiile sale. - M.: Energoizdat, 1986.

8. Sokolov E.Ya., Brodyansky V.M. Bazele energetice ale proceselor de transformare și răcire a căldurii - M.: Energoizdat, 1981.

9. Martynov A.V. Instalatii pentru transformarea caldura si racire. - M.: Energoatomizdat, 1989.

10. Devyanin D.N., Pishchikov S.I., Sokolov Yu.N. Pompe de căldură - dezvoltare și testare la CHPP-28. // „Heat Supply News”, nr. 1, 2000.

12. Kalinichenko A.B., Kurtik F.A. Generator de caldura cu cea mai mare eficienta. // „Economie și producție”, Nr. 12, 1998.

13. Martynov A.V., Yanov A.V., Golovko V.M. Sistem descentralizat de alimentare cu căldură bazat pe un generator de căldură autonom. // „Materiale de construcții, echipamente, tehnologii ale secolului XXI”, nr. 11, 2003.

De la redactor: La a doua conferință științifică și practică „Sisteme de alimentare cu căldură. Soluții moderne", care este realizată în mod tradițional de parteneriatul non-profit " Furnizarea Rusiei de caldura”, după o serie de reportaje dedicate generatoare de vortex caldă, a urmat o discuție aprinsă. Participanții au ajuns la concluzia că primirea de căldură într-o cantitate care depășește energia electrică consumată indică acest lucru stiinta moderna nu poate indica încă sursa acestei energii și natura ei, ceea ce înseamnă că acest fenomen trebuie utilizat cu extremă precauție, deoarece Impactul acestei instalații asupra mediului și asupra oamenilor nu a fost studiat.

Acest lucru este confirmat de cercetările moderne. De exemplu, la conferința internațională „Fenome fizice anomale în energie și perspective pentru crearea surselor de energie neconvenționale”, desfășurată în perioada 15-16 iunie 2005 la Harkov, mai multe grupuri de cercetători din diferite orașe ale Ucrainei au raportat că au descoperit radiații generat de un generator de căldură vortex.

De exemplu, specialiștii de la Institutul de Termofizică Tehnică al Academiei Naționale de Științe a Ucrainei au descoperit o secțiune la capătul tubului vortex cu radiații gamma crescute (de 1,3-1,9 ori) față de valoarea de fond. Informațiile despre acest experiment au fost publicate și în revista „Industrial Heat Engineering” (Kyiv) nr. 6, 2002 în articolul lui Khalatov A.A., Kovalenko A.S., Shevtsov S.V. „Determinarea coeficientului de conversie a energiei într-un generator de căldură vortex tip TPM 5.5-1.” Autorii articolului au remarcat că natura acestei radiații nu este încă complet clară și necesită studii suplimentare.