diapozitiv 12

Dvocevni ogrevalni sistem v stanovanjska stavba je lahko odprta in zaprta, vendar omogoča ohranjanje hladilne tekočine v enakem temperaturnem režimu za radiatorje katere koli ravni. V dvocevnem ogrevalnem krogu se ohlajena voda iz radiatorja ne vrača več v isto cev, temveč se odvaja v povratni kanal oziroma v »povratek«. Poleg tega sploh ni pomembno, ali je radiator priključen iz dvižnega voda ali z ležalnika - glavna stvar je, da temperatura hladilne tekočine ostane nespremenjena skozi celotno pot skozi dovodno cev. Pomembna prednost dvocevnega tokokroga je dejstvo, da lahko vsako baterijo regulirate posebej in nanjo celo namestite termostatske pipe za samodejno vzdrževanje temperature. Tudi v takem vezju lahko uporabite naprave s stranskimi in spodnjimi priključki, uporabite slepo ulico in povezano gibanje hladilne tekočine.

diapozitiv 13

Priključni načrt za radiatorje dvocevnega ogrevalnega sistema

Diapozitiv 14

Prednosti daljinskega ogrevanja:

odvzem eksploziva tehnološko opremo iz stanovanjskih zgradb; točkovna koncentracija škodljivih emisij pri virih, kjer se je mogoče učinkovito boriti proti njim; Možnost uporabe poceni goriva, delo naprej različni tipi goriva, vključno z lokalnimi, smeti in obnovljivimi viri energije; možnost zamenjave enostavnega zgorevanja goriva (pri temperaturi 1500-2000 ° C za ogrevanje zraka do 20 ° C) s toplotnimi odpadki iz proizvodnih ciklov, predvsem iz toplotnega cikla proizvodnje električne energije v termoelektrarni; relativno veliko višji električni izkoristek velikih SPTE in toplotni izkoristek velikih kotlov na trda goriva. Enostaven za uporabo. Ni vam treba spremljati opreme - radiatorji za centralno ogrevanje vedno oddajajo stabilno temperaturo (ne glede na vremenske razmere

diapozitiv 15

Slabosti daljinskega ogrevanja:

Velika količina porabniki toplote, ki imajo lasten režim oskrbe s toploto, kar skoraj popolnoma izključuje možnost regulacije oskrbe s toploto; Stroški na enoto sistema DH, ki so odvisni od gostote obremenitve Precenjevanje stroškov toplote v nekaterih mestih; Zapleten, drag, birokratski postopek za priključitev na DH; Nezmožnost uravnavanja količine porabe; Nezmožnost stanovalcev, da samostojno urejajo vklop in izklop ogrevanja; Dolgoročno poletni izpadi sanitarna voda. Ogrevalna omrežja v večini mest so dotrajana, toplotne izgube presegajo normo.

diapozitiv 16

Decentraliziran sistem oskrbe s toploto

Diapozitiv 17

Sistem oskrbe s toploto se imenuje decentraliziran, če sta vir toplote in hladilno telo praktično združena, torej je toplotno omrežje zelo majhno ali odsotno.

Takšna oskrba s toploto je lahko individualna, če se v vsakem prostoru uporabljajo ločene ogrevalne naprave.Decentralizirano ogrevanje se razlikuje od daljinsko ogrevanje lokalna distribucija proizvedene toplote

Diapozitiv 18

Glavne vrste decentraliziranega ogrevanja

Električna direktna akumulacija toplotne črpalke Peč Mali kotli

Diapozitiv 19

Pechnoye Mala kotlovnica

Diapozitiv 20

Vrste sistemov, ki vključujejo netradicionalno energijo:

oskrba s toploto na osnovi toplotnih črpalk; oskrba s toploto na podlagi avtonomnih generatorjev toplote vode.

diapozitiv 21

Toplotne ČRPALKE ZA OGREVANJE se lahko namesti

V vodnjakih, ki so vgrajeni navpično v zemljo do globine 100 m V podzemnih horizontalnih kolektorjih

diapozitiv 22

Načelo delovanja

Termalna energija vstopi v toplotni izmenjevalec in segreje hladilno tekočino (vodo) ogrevalnega sistema. Oddaja toploto se hladilno sredstvo ohladi in s pomočjo ekspanzijskega ventila ponovno preide v tekoče stanje. Cikel se zapre. Za "izvlečenje" toplote iz zemlje se uporablja hladilno sredstvo - plin z nizkim vreliščem. Tekoče hladilno sredstvo prehaja skozi sistem cevi, zakopanih v zemljo. Temperatura zemlje na globini več kot 1,5 metra je poleti in pozimi enaka in je enaka 8 stopinjam. Ta temperatura je dovolj, da hladilno sredstvo, ki prehaja v tla, "vre" in preide v plinasto stanje. Ta plin vsesa črpalka kompresorja, na tej točki se stisne in toplota se sprosti. Enako se zgodi, ko pnevmatiko napolnimo s kolesarsko črpalko - zaradi močnega stiskanja zraka se črpalka segreje.

diapozitiv 23

Avtonomni generatorji toplote vode

Generatorji toplote brez goriva temeljijo na principu kavitacije. V tem primeru je za delovanje motorja črpalke potrebna električna energija in vodni kamen se sploh ne tvori. Kavitacijski procesi v hladilni tekočini nastanejo kot posledica mehanskega delovanja na tekočino v zaprti prostornini, kar neizogibno vodi do njenega segrevanja. Sodobne inštalacije imajo v tokokrogu kavitator, t.j. segrevanje tekočine se izvaja zaradi večkratnega kroženja vzdolž tokokroga "črpalka - kavitator - rezervoar (radiator) - črpalka". Z vključitvijo kavitatorja v shemo namestitve je mogoče podaljšati življenjsko dobo črpalke zaradi prenosa kavitacijskih procesov iz delovne komore črpalke v votlino kavitatorja. Poleg tega je to vozlišče glavni vir ogrevanja, saj se v njem kinetična energija gibljive tekočine pretvori v toplotno energijo.

diapozitiv 24

Glavna črpalka Kavitator Cirkulacijska črpalka Elektromagnetni ventil Ventil Ekspanzijska posoda Radiator ogrevanja

Diapozitiv 25

Druge tehnologije za varčevanje z energijo

Posamezni sistemi ogrevanje Konvektorsko ogrevanje (plinski grelniki zraka, vključno z gorilnikom, toplotnim izmenjevalnikom in ventilatorjem) Plinsko sevalno ogrevanje ("svetli" in "temni" infrardeči grelci)

diapozitiv 26

Najpogostejša avtonomna (decentralizirana) shema oskrbe s toploto vključuje: enokrožni ali dvokrožni kotel, obtočne črpalke za ogrevanje in oskrbo s toplo vodo, povratne ventile, zaprte ekspanzijske posode, varnostne ventile. Pri kotlu z enim krogom se za pripravo tople vode uporablja kapacitivni ali ploščni toplotni izmenjevalec.

Diapozitiv 27

Ogrevanje stanovanja

Ogrevanje stanovanj - decentralizirano (avtonomno) individualno zagotavljanje ločenega stanovanja v stanovanjski hiši s toploto in toplo vodo

Diapozitiv 28

Dvojni krog stenski kotli zagotavljajo, skupaj z ogrevanjem, kuhanje vroča voda za gospodinjske potrebe. Zaradi majhnih dimenzij, nekoliko večjih od velikosti običajnega gejzirja, kotlu ni težko najti mesta v katerem koli prostoru, tudi ne posebej prilagojenem za kotlovnico: v kuhinji, na hodniku, hodniku, itd. Individualni ogrevalni sistemi vam omogočajo, da v celoti rešite problem varčevanja s plinskim gorivom, medtem ko si vsak prebivalec z uporabo zmogljivosti nameščene opreme ustvarja udobne življenjske pogoje zase. Uvedba sistema stanovanjskega ogrevanja takoj odpravi težavo merjenja toplote: ne upošteva se toplota, temveč le poraba plina. Stroški plina odražajo komponente toplote in tople vode.

Diapozitiv 29

Ogrevanje in prezračevanje zraka

diapozitiv 30

Plinsko sevalno ogrevanje

Za organizacijo sevalnega ogrevanja v zgornjem delu prostora (pod stropom) so nameščeni infrardeči oddajniki segrevajo od znotraj s produkti izgorevanja plina. Pri uporabi SHLO se toplota prenaša iz oddajnikov neposredno na delovno območje s toplotnim infrardečim sevanjem. Všeč mi je sončni žarki, skoraj v celoti doseže delovno območje, ogrevanje osebja, površine delovnih mest, tal, sten. In že iz teh toplih površin se segreva zrak v prostoru. Glavni rezultat sevanja infrardeče ogrevanje je možnost znatnega znižanja povprečne temperature zraka v prostoru brez poslabšanja delovnih pogojev. Povprečno sobno temperaturo je mogoče znižati do 7°C, kar zagotavlja prihranke do 45 % v primerjavi s tradicionalnimi konvekcijskimi sistemi.

Diapozitiv 31

Prednosti decentraliziranega sistema oskrbe s toploto:

zmanjšanje toplotnih izgub zaradi odsotnosti zunanjih ogrevalnih omrežij, zmanjšanje izgub vode v omrežju, zmanjšanje stroškov obdelave vode; ni potrebe po zemljiščih za ogrevalna omrežja in kotlovnice; popolna avtomatizacija, vključno z načini porabe toplote (ni treba nadzorovati temperature povratne omrežne vode, toplotne moči vira itd.); prilagodljivost pri nadzoru nastavljene temperature neposredno v delovnem območju; neposredni stroški ogrevanja in obratovalni stroški sistema so nižji; ekonomičnost pri porabi toplote.

diapozitiv 32

Slabosti decentraliziranega sistema oskrbe s toploto:

Malomarnost uporabnika. Vsak sistem zahteva redne preventivne preglede in vzdrževanje. Problem odstranjevanja dima. Potreba po ustvarjanju visokokakovostnega prezračevalnega sistema in negativni vpliv na okolje. Zmanjšana učinkovitost sistema zaradi neogrevanih sosednjih prostorov. Pri ogrevanju stanovanj v večnadstropni stavbi je potrebna organizacijska in tehnična rešitev vprašanja ogrevanja stopnišča in drugih mestih javne rabe kotlovnica je skupna last stanovalcev; Neobračunana amortizacija in dolgo obdobje zbiranja sredstev za potrebna večja popravila; Pomanjkanje sistema za hitro dobavo rezervnih delov.

Sanitarne in tehnične naprave stavb, vključene v lokalni sistem oskrbe s toploto. Takšne naprave vključujejo avtonomne kotlovnice in generatorje toplote s toplotno močjo od 3-20 kW do 3000 kW (vključno s strešnimi in blokovnimi - mobilnimi) in individualnimi stanovanjskimi generatorji toplote. Ta oprema je namenjen oskrbi s toploto samostojnega objekta (včasih manjše skupine bližnjih objektov) ali posameznega stanovanja, koče.

Značilnosti načrtovanja in gradnje avtonomnih kotlovnic za različne vrste civilne objekte ureja sklop pravil SP 41-104-2000 "Načrtovanje avtonomnih virov oskrbe s toploto".

Avtonomne kotlovnice glede na umestitev v prostor delimo na samostojne, pritrjene na objekte drugega namena, vgrajene v objekte drugega namena, ne glede na lokacijsko etažo, streho. Toplotna moč vgradnega, prizidnega in strešnega kotla ne sme presegati toplotne potrebe stavbe, za katero je namenjen oskrbi s toploto. Toda skupna toplotna moč avtonomne kotlovnice ne sme presegati: 3,0 MW za streho in vgrajeno kotlovnico s kotli na tekoča in plinasta goriva; 1,5 MW za vgradno kotlovnico s kotli na trda goriva.

Ni dovoljeno načrtovati strešnih, vgrajenih in pritrjenih kotlovnic na zgradbe vrtcev in šolskih ustanov, na zdravstvene zgradbe bolnišnic in klinik s 2-urnim bivanjem bolnikov, na spalne zgradbe sanatorij in rekreacijo. objektov.

Možnost namestitve strešnega kotla na zgradbe katerega koli namena nad oznako 26,5 m je treba uskladiti z lokalnimi organi državne gasilske službe.

Shema z avtonomnimi viri oskrbe s toploto deluje na naslednji način. Voda, segreta v kotlu (primarnem krogu), vstopi v grelnike, kjer segreje vodo sekundarnega kroga, ki vstopi v ogrevalne, prezračevalne, klimatske in toplovodne sisteme ter se vrača v kotel. V tej shemi je krog kroženja vode v kotlih hidravlično izoliran od obtočnih krogov naročniških sistemov, kar omogoča zaščito kotlov pred njihovim napajanjem. vode slabe kakovosti ob prisotnosti puščanja in v nekaterih primerih popolnoma opustite čiščenje vode in zagotovite zanesljiv režim kotlov brez vodnega kamna.

Območja za popravila v avtonomnih in strešnih kotlovnicah niso predvidena. Popravila opreme, armature, krmilnih in regulacijskih naprav izvajajo specializirane organizacije, ki imajo ustrezne licence, z uporabo svojih dvižnih naprav in podstavkov.

Oprema avtonomnih kotlovnic naj bo nameščena v ločena soba, nedostopen za nepooblaščen vstop. Za vgrajene in prigrajene avtonomne kotlovnice so predvidena zaprta skladišča za shranjevanje trdnih ali tekočih goriv, ​​ki se nahajajo zunaj kotlovnice in objekta, za katerega je namenjena oskrba s toploto.

Oprema za avtonomne vire oskrbe s toploto, ki vključujejo kotle iz litega železa, manjše jeklene in litoželezne sekcijske kotle, majhne modularne kotle, horizontalne sekcijske školjke in ploščne grelnike vode, parne grelnike vode in rezervoarjev . Trenutno domača industrija proizvaja kotle iz litega železa in jekla, zasnovane za kurjenje plina, tekočega kotla in kurilnega goriva, za stratificirano zgorevanje razvrščenih trdo gorivo na rešetkah in v suspendiranem (vortex, fluidiziranem) stanju. Če je potrebno kotli na trda goriva lahko preopremimo za kurjenje plinastih in tekočih goriv z vgradnjo ustreznih plinskih gorilnikov ali šob in avtomatizacije zanje na čelno ploščo.

Od majhnih sekcijskih kotlov iz litega železa se najpogosteje uporabljajo kotli znamke KChM različnih modifikacij.

Majhne jeklene kotle proizvajajo številna strojegradna podjetja različnih oddelkov, predvsem kot potrošniško blago. So manj vzdržljivi kot kotli iz litega železa(življenjska doba litoželeznih kotlov do 20 let, jeklenih kotlov 8-10 let), vendar manj kovinsko intenzivna in ne tako delovno intenzivna za izdelavo in nekoliko cenejša na trgu kotlov in opreme.

Povsem varjeni jekleni kotli so bolj neprepustni za plin kot kotli iz litega železa. Zaradi gladke površine je njihova onesnaženost s strani plina med delovanjem manjša kot pri litoželeznih kotlih, jih je lažje popravljati in vzdrževati. Donosnost (učinkovitost) jeklenih kotlov je blizu kotlov iz litega železa.

Poleg domačih kotlov na trgu kotlov in kotlovsko pomožne opreme v Zadnja leta pojavili so se številni kotli tujih podjetij, med drugim: PROTHERM (Slovaška), Buderus (podjetje, ki pripada skupini podjetij Bosch, Nemčija), Vapor Finland Oy (Finska). Ta podjetja proizvajajo kotlovsko opremo z zmogljivostjo od 10 kW do 1 MW za industrijska podjetja, skladišča, zasebne hiše, koče in manjšo industrijo. Vse jih odlikuje visoka kakovost izdelave, dobra avtomatizacija in krmilne naprave, odličen dizajn. Toda njihove maloprodajne cene so z enakimi toplotnimi lastnostmi 3-5 krat višje od cen ruske opreme, zato so manj dostopne množičnemu kupcu.

Vodovodni horizontalni sekcijski lupino-cevni in ploščni grelniki vode (slika spodaj), ki se uporabljajo v kotlovnicah, se vklopijo po protitočnih vzorcih tokov toplotnih nosilcev.

Zasnova grelnikov vode voda-voda sekcijskih (a) in ploščnih (b) grelnikov vode

1 - dovodna cev; 2 - cevni listi; 3 - cevi; 4 - telo; 5 - paket; 6 - vijaki; 7 - plošče

V parnih kotlih se uporabljajo parni in vodni grelniki. Opremljeni so z varnostnimi ventili na strani ogrevanega medija ter zračnimi in odtočnimi napravami. Vsak grelnik parne vode mora biti opremljen s parnim lovilcem ali regulatorjem preliva za odvajanje kondenzata, armaturami z zapornimi ventili za izpust zraka in odvod vode ter varnostni ventil na voljo v skladu z zahtevami PB 10-115-96 Gosgortekhnadzor Rusije.

V kotlovnicah je priporočljiva uporaba netemeljnih črpalk, katerih pretok in tlak se določita s toplotno-hidravličnim izračunom. Število črpalk v primarnem krogu kotlovnice mora biti najmanj dve, od katerih je ena rezervna. Dovoljene so dvojne črpalke.

Avtonomni viri oskrbe s toploto so majhni, zato mora biti število enot zapornih in regulacijskih ventilov na cevovodih minimalno potrebno za zagotovitev zanesljivega in brezhibnega delovanja. Mesta namestitve zapornih in regulacijskih ventilov morajo biti opremljena z umetno razsvetljavo.

Ekspanzijske posode morajo biti opremljene z varnostnimi ventili, na dovodnem cevovodu na vhodu (takoj za prvim ventilom) in na povratnem cevovodu pred regulacijskimi napravami, črpalkami, vodo in toplotnimi števci pa je en zbiralnik (ali feromagnetni filter). nameščen).

V avtonomnih kotlovnicah, ki delujejo na tekoča in plinasta goriva, je treba zagotoviti ogradne konstrukcije, ki jih je enostavno ponastaviti (v primeru eksplozije) s hitrostjo 0,03 m 2 na 1 m 3 prostornine prostora, v katerem so kotli. se nahajajo.

Oskrba s stanovanjsko toploto - zagotavljanje toplote v sistemih ogrevanja, prezračevanja in oskrbe s toplo vodo za stanovanja v stanovanjski stavbi. Sistem je sestavljen iz posameznega vira toplote - generatorja toplote, cevovodov za toplo vodo z vodnimi armaturami, ogrevalnih cevovodov z grelne naprave in toplotni izmenjevalci prezračevalnih sistemov.

Individualni generatorji toplote - avtomatski kotli popolne tovarniške pripravljenosti za različne vrste cevi za gorivo, vključno s tistimi, ki delujejo na zemeljski plin, ki delujejo brez stalnih spremljevalcev.

Toplotne generatorje z zaprto (zatesnjeno) zgorevalno komoro je treba uporabljati za večstanovanjske stanovanjske stavbe in vgrajene javne zgradbe (temperatura toplotnega nosilca do 95 ° C, tlak toplotnega nosilca do 1,0 MPa). Opremljeni so z varnostno avtomatiko, ki zagotavlja, da se med izpadom električne energije prekine dovod goriva, če zaščitni tokokrogi odpovejo, plamen gorilnika ugasne, tlak hladilne tekočine pade pod maksimalno dovoljeno temperaturo, doseže se najvišja dovoljena temperatura hladilne tekočine, in odstranjevanje dima je moteno.

Toplotni generatorji z odprto zgorevalno komoro za sisteme tople vode se uporabljajo v stanovanjih stanovanjskih stavb do višine 5 nadstropij.

Generatorji toplote s skupno toplotno močjo do 35 kW se lahko namestijo v kuhinjah, hodnikih, v nestanovanjskih prostorih stanovanj in v vgrajenih javnih prostorih - v prostorih brez stalnega prebivališča ljudi. Generatorji toplote s skupno toplotno močjo več kot 35 kW (vendar do 100 kW) naj bodo nameščeni v posebej za to določenem prostoru.

Dovod zraka, potrebnega za zgorevanje goriva, je treba izvesti: za generatorje toplote z zaprtimi zgorevalnimi komorami po zračnih kanalih zunaj stavbe; za generatorje toplote z odprte kamere zgorevanje - iz prostorov, v katerih so nameščeni.

Pri postavitvi toplotnega generatorja v javne prostore je potrebno namestiti sistem za nadzor onesnaževanja s plinom samodejni izklop oskrba s plinom za generator toplote, ko je dosežena nevarna koncentracija plina v zraku - več kot 10 % spodnje meje koncentracije širjenja plamena zemeljskega plina.

Izvaja se vzdrževanje in popravila toplotnih generatorjev, plinovoda, dimnika in zračnega kanala za dovod zunanjega zraka specializirane organizacije imajo svojo dispečersko službo za nujne primere.

dr. A.V. Martynov, izredni profesor,
Oddelek "Industrijski toplotni in energetski sistemi",
Moskovski energetski inštitut (TU)

(poročilo na drugi znanstveno-praktični konferenci »Sistemi oskrbe s toploto. Sodobne rešitve«, Zvenigorod, 16.-18. maj 2006).

Decentralizirani odjemalci, ki jih zaradi velike oddaljenosti od SPTE ne moremo pokriti z daljinskim ogrevanjem, morajo imeti racionalno (učinkovito) oskrbo s toploto, ki ustreza sodobnemu tehničnemu nivoju in udobju.

Obseg porabe goriva za oskrbo s toploto je zelo velik. Trenutno oskrbo s toploto industrijskih, javnih in stanovanjskih zgradb izvaja približno 40 + 50 % kotlovnic, kar pa zaradi nizke učinkovitosti ni učinkovito (v kotlovnicah je temperatura zgorevanja goriva približno 1500 °C, toplota je potrošniku na voljo pri bistveno nižjih temperaturah (60+100 OS)).

Tako neracionalna poraba goriva, ko del toplote uide v dimnik, vodi v izčrpavanje gorivnih in energetskih virov (FER).

Postopno izčrpavanje virov goriva in energije v evropskem delu naše države je nekoč zahtevalo razvoj gorivnega in energetskega kompleksa v njenih vzhodnih regijah, kar je močno povečalo stroške pridobivanja in prevoza goriva. V tej situaciji je treba rešiti najpomembnejšo nalogo varčevanja in racionalne rabe gorivnih in energetskih virov, ker njihove rezerve so omejene in ko se bodo zmanjšale, se bodo stroški goriva vztrajno povečevali.

V zvezi s tem je učinkovit ukrep za varčevanje z energijo razvoj in implementacija decentraliziranih sistemov oskrbe s toploto z razpršenimi avtonomnimi viri toplote.

Trenutno so najbolj primerni decentralizirani sistemi oskrbe s toploto, ki temeljijo na netradicionalnih virih toplote, kot so sonce, veter, voda.

V nadaljevanju obravnavamo le dva vidika vključevanja netradicionalne energije:

Oskrba s toploto na osnovi toplotnih črpalk;

Oskrba s toploto temelji na avtonomnih generatorjih toplote vode.

Oskrba s toploto na osnovi toplotnih črpalk

Glavni namen toplotnih črpalk (TČ) je ogrevanje in oskrba s toplo vodo z uporabo naravnih nizkokakovostnih virov toplote (LPHS) in odpadne toplote iz industrijskega in gospodinjskega sektorja.

Prednosti decentraliziranih toplotnih sistemov vključujejo večjo zanesljivost oskrbe s toploto, tk. niso povezani s toplotnimi omrežji, ki pri nas presegajo 20 tisoč km, večina cevovodov pa obratuje preko standardne življenjske dobe (25 let), kar vodi v nesreče. Poleg tega je gradnja dolgih toplovodov povezana z znatnimi kapitalskimi stroški in velikimi toplotnimi izgubami. Toplotne črpalke po principu delovanja spadajo med toplotne transformatorje, pri katerih pride do spremembe toplotnega potenciala (temperature) zaradi dela, dovajanega od zunaj.

Energetsko učinkovitost toplotnih črpalk ocenjujemo s transformacijskimi razmerji, ki upoštevajo dobljeni "učinek", povezan z opravljenim delom in izkoristkom.

Dobljeni učinek je količina toplote Qv, ki jo proizvede HP. Količina toplote Qv, povezana z močjo, porabljeno Nel na pogonu HP, kaže, koliko enot toplote se pridobi na enoto porabljene električne energije. To razmerje μ=0Β/Νelι

imenujemo koeficient toplotne pretvorbe ali transformacije, ki je za HP vedno večji od 1. Nekateri avtorji temu pravijo koeficient izkoristka, vendar izkoristek ne more biti večji od 100 %. Napaka je v tem, da je toplota Qv (kot neorganizirana oblika energije) deljena z Nel (električna, torej organizirana energija).

Učinkovitost ne bi smela upoštevati le količine energije, temveč učinkovitost določene količine energije. Zato je učinkovitost razmerje med delovnimi zmogljivostmi (ali eksergijami) katere koli vrste energije:

kjer je: Eq - izkoristek (eksergija) toplote Qв; E N - zmogljivost (eksergija) električne energije Nel.

Ker je toplota vedno povezana s temperaturo, pri kateri se ta toplota pridobi, je zmogljivost (eksergija) toplote odvisna od temperaturnega nivoja T in je določena z:

kjer je τ koeficient toplotne učinkovitosti (ali "Carnotov faktor"):

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

kjer je Toc temperatura okolice.

Za vsako toplotno črpalko so te številke enake:

1. Razmerje toplotne transformacije:

μ=qv/l=Qv/Nel■

η=ΡΒ(τς)Β//=Ι*(τς)Β>

kjer je: qv - specifična količina toplote, kJ / kg;

Qw je skupna količina toplote, kJ/s;

/ - specifični stroški dela, kJ/kg;

1\1EL - električna moč, kW;

(tq)B - faktor toplotne učinkovitosti =

1-Tos/Tv.

Za realne HP je razmerje transformacije μ=3-!-4, medtem ko je η=30-40%. To pomeni, da se za vsako porabljeno kWh električne energije dobi QB=3-i-4 kWh toplote. To je glavna prednost HP pred drugimi načini pridobivanja toplote (električno ogrevanje, kotlovnica itd.).

V zadnjih nekaj desetletjih se je proizvodnja toplotnih črpalk po vsem svetu močno povečala, pri nas pa HP še niso našle široke uporabe.

Razlogov je več.

1. Tradicionalna usmeritev v daljinsko ogrevanje.

2. Neugodno razmerje med stroški električne energije in goriva.

3. Proizvodnja HP ​​se praviloma izvaja na podlagi parametrov najbližjih hladilnih strojev, kar ne vodi vedno do optimalnih lastnosti HP. Zasnova serijskih TČ za specifične lastnosti, sprejeta v tujini, bistveno poveča tako obratovalne kot energijske lastnosti TČ.

Proizvodnja toplotne črpalke v ZDA, na Japonskem, v Nemčiji, Franciji, Angliji in drugih državah temelji na proizvodnih zmogljivostih hladilne tehnike. HP se v teh državah uporabljajo predvsem za ogrevanje in oskrbo s toplo vodo v stanovanjskih, poslovnih in industrijskih sektorjih.

V ZDA na primer deluje več kot 4 milijone enot toplotnih črpalk z majhno toplotno zmogljivostjo do 20 kW, ki temelji na batnih ali rotacijskih kompresorjih. Oskrbo s toploto šol, trgovskih centrov, bazenov izvaja HP ​​s toplotno močjo 40 kW, ki se izvaja na osnovi batnih in vijačnih kompresorjev. Oskrba s toploto okrožja, mesta - velike HP na osnovi centrifugalnih kompresorjev s Qv nad 400 kW toplote. Na Švedskem ima več kot 100 od 130 tisoč delujočih HP toplotno moč 10 MW ali več. V Stockholmu 50 % oskrbe s toploto prihaja iz toplotnih črpalk.

V industriji toplotne črpalke izkoriščajo toploto nizke kakovosti iz proizvodnih procesov. Analiza možnosti uporabe HP-ja v industriji, izvedena v podjetjih 100 švedskih podjetij, je pokazala, da so najprimernejše področje za uporabo HP-ja podjetja kemične, živilske in tekstilne industrije.

Pri nas so se z uporabo HP začeli ukvarjati leta 1926. Od leta 1976 TN delajo v industriji v tovarni čaja (Samtredia, Gruzija), v Kemijsko-metalurški tovarni Podolsk (PCMZ) od leta 1987 v mlečni tovarni Sagarejo v Gruziji na mlečni kmetiji Gorki-2 v bližini Moskve. "od leta 1963. Poleg industrije se je HP takrat začel uporabljati v nakupovalnem centru (Sukhumi) za oskrbo s toploto in hladom, v stanovanjski stavbi (vas Bucuria, Moldavija), v penzionu Druzhba (Jalta), klimatološka bolnišnica (Gagra), letoviška dvorana Pitsunda.

V Rusiji trenutno HP-je izdelujejo po posameznih naročilih različna podjetja v Nižnjem Novgorodu, Novosibirsku in Moskvi. Tako na primer podjetje "Triton" v Nižnjem Novgorodu proizvaja HP ​​s toplotno močjo od 10 do 2000 kW z močjo kompresorja Nel od 3 do 620 kW.

Kot nizkokakovostni viri toplote (LPHS) za HP se najbolj uporabljata voda in zrak. Zato sta najpogosteje uporabljeni HP shemi "voda-zrak" in "zrak-zrak". Po takšnih shemah HP proizvajajo podjetja: Carrig, Lennox, Westinghous, General Electric (ZDA), Nitachi, Daikin (Japonska), Sulzer (Švedska), CKD (Češka), "Klimatechnik" (Nemčija). V zadnjem času se kot NPIT uporabljajo odpadne industrijske in kanalizacijske odplake.

V državah s težjimi podnebnimi razmerami je priporočljiva uporaba HP skupaj s tradicionalnimi viri toplote. Hkrati se v ogrevalnem obdobju oskrba stavb s toploto izvaja predvsem iz toplotne črpalke (80-90 % letne porabe), konične obremenitve (pri nizkih temperaturah) pa pokrivajo električni kotli ali kotli na fosilna goriva.

Uporaba toplotnih črpalk vodi do prihranka fosilnih goriv. To še posebej velja za oddaljene regije, kot so severne regije Sibirije, Primorje, kjer so hidroelektrarne, prevoz goriva pa je težaven. Pri povprečnem letnem transformacijskem razmerju m=3-4 je prihranek goriva pri uporabi TČ v primerjavi s kotlovnico 30-5-40 %, t.j. povprečno 6-5-8 kgce/GJ. Ko se m poveča na 5, se poraba goriva poveča na približno 20+25 kgce/GJ v primerjavi s kotli na fosilna goriva in na 45+65 kgce/GJ v primerjavi z električnimi kotli.

Tako je HP 1,5-5-2,5-krat donosnejši od kotlovnic. Stroški toplote toplotnih črpalk so približno 1,5-krat nižji od stroškov toplote iz daljinskega ogrevanja in 2-5-3 krat nižji od kotlov na premog in kurilno olje.

Ena najpomembnejših nalog je izraba toplote odpadne vode iz termoelektrarn. Najpomembnejši predpogoj za uvedbo HP so velike količine toplote, ki se sprošča v hladilne stolpe. Tako je na primer skupna količina odpadne toplote v mestnih in sosednjih moskovskih termoelektrarnah v obdobju od novembra do marca kurilne sezone 1600-5-2000 Gcal / h. S pomočjo HP je možno večino te odpadne toplote (približno 50-5-60%) prenesti v ogrevalno omrežje. pri čemer:

Za proizvodnjo te toplote ni potrebno dodatno gorivo;

Ekološka situacija bi se izboljšala;

Z znižanjem temperature krožeče vode v turbinskih kondenzatorjih se bo podtlak znatno izboljšal in proizvodnja električne energije se bo povečala.

Obseg uvedbe HP samo v OAO Mosenergo je lahko zelo pomemben in njihova uporaba na "odpadni" toploti gradienta

ren lahko doseže 1600-5-2000 Gcal/h. Tako je uporaba TČ v SPTE koristna ne le tehnološko (izboljšanje vakuuma), ampak tudi okoljsko (pravi prihranek goriva ali povečanje toplotne moči SPTE brez dodatnih stroškov goriva in kapitalskih stroškov). Vse to bo omogočilo povečanje priključene obremenitve v toplotnih omrežjih.

sl.1. Shematski diagram sistema za oskrbo s toploto WTG:

1 - centrifugalna črpalka; 2 - vrtinčna cev; 3 - merilnik pretoka; 4 - termometer; 5 - tripotni ventil; 6 - ventil;

7 - baterija; 8 - grelec.

Oskrba s toploto temelji na avtonomnih generatorjih toplote vode

Avtonomni generatorji toplote vode (ATG) so zasnovani za proizvodnjo ogrevane vode, ki se uporablja za oskrbo s toploto različnim industrijskim in civilnim objektom.

ATG vključuje centrifugalno črpalko in posebno napravo, ki ustvarja hidravlični upor. Posebna naprava ima lahko drugačno zasnovo, katere učinkovitost je odvisna od optimizacije režimskih faktorjev, določenih z razvojem znanja.

Ena od možnosti za posebno hidravlično napravo je vrtinčna cev, vključena v decentraliziran ogrevalni sistem na vodni pogon.

Uporaba decentraliziranega sistema oskrbe s toploto je zelo obetavna, ker. voda, ki je delovna snov, se uporablja neposredno za ogrevanje in toplo vodo

oskrbe, s čimer so ti sistemi okolju prijazni in zanesljivi pri delovanju. Takšen decentraliziran sistem oskrbe s toploto je bil nameščen in preizkušen v laboratoriju Osnov toplotne transformacije (OTT) Oddelka za industrijske toplotno-energetske sisteme (PTS) MPEI.

Sistem za oskrbo s toploto je sestavljen iz centrifugalne črpalke, vrtinčne cevi in ​​standardnih elementov: baterije in grelnika. Ti standardni elementi so sestavni deli vseh sistemov za oskrbo s toploto, zato njihova prisotnost in uspešno delovanje dajejo podlago za uveljavitev zanesljivega delovanja katerega koli sistema za oskrbo s toploto, ki vključuje te elemente.

Na sl. 1 prikazuje shematski diagram sistema za oskrbo s toploto. Sistem je napolnjen z vodo, ki ob segrevanju vstopi v baterijo in grelec. Sistem je opremljen s preklopnimi armaturami (trosmerne pipe in ventili), kar omogoča serijsko in vzporedno preklapljanje akumulatorja in grelnika.

Delovanje sistema je potekalo na naslednji način. Preko ekspanzijske posode se sistem napolni z vodo tako, da se iz sistema odstrani zrak, ki ga nato nadzira manometer. Po tem se na omaro krmilne enote dovede napetost, temperatura vode, ki se dovaja v sistem (50-5-90 °C), se nastavi s temperaturnim izbirnikom in centrifugalna črpalka se vklopi. Čas za vstop v način je odvisen od nastavljene temperature. Pri danem tv=60 OS je čas za vstop v način t=40 min. Temperaturni graf delovanja sistema je prikazan na sl. 2.

Začetno obdobje sistema je bilo 40+45 min. Hitrost dviga temperature je bila Q=1,5 stopinj/min.

Za merjenje temperature vode na vstopu in izstopu iz sistema so nameščeni termometri 4, za določanje pretoka pa se uporablja merilnik pretoka 3.

Centrifugalna črpalka je bila nameščena na lahko premično stojalo, ki ga lahko izdelamo v kateri koli delavnici. Preostala oprema (baterija in grelec) je standardna, kupljena v specializiranih trgovskih podjetjih (trgovinah).

V trgovinah se kupujejo tudi armature (trosmerne pipe, ventili, kotniki, adapterji itd.). Sistem je sestavljen iz plastičnih cevi, katerih varjenje je izvedla posebna varilna enota, ki je na voljo v laboratoriju OTT.

Razlika v temperaturah vode v direktnem in povratnem vodu je bila približno 2 °C (Δt=tnp-to6=1,6). Čas delovanja centrifugalne črpalke VTG je bil 98 s v vsakem ciklu, premori so trajali 82 s, čas enega cikla je bil 3 min.

Sistem za oskrbo s toploto, kot so pokazali testi, deluje stabilno in samodejno (brez sodelovanja vzdrževalca) vzdržuje prvotno nastavljeno temperaturo v območju t=60-61 °C.

Sistem za oskrbo s toploto je deloval, ko sta bila baterija in grelec vklopljena zaporedno z vodo.

Učinkovitost sistema se ocenjuje:

1. Razmerje toplotne transformacije

μ=(Ο6+Οκ)/νν=ΣΟ/νν;

2. Učinkovitost

kjer je: 20 =Q6+QK - količina toplote, ki jo oddaja sistem;

W - količina električne energije, porabljene za pogon centrifugalne črpalke; tq=1-T0C/TB - koeficient toplotne učinkovitosti;

TV - temperaturni nivo dane toplote; Tos - temperatura okolice.

S porabljeno električno energijo W=2 kWh je količina proizvedene toplote v tem obdobju znašala 20=3816,8 kcal. Razmerje transformacije je: μ=3816,8/1720=2,22.

Učinkovitost je η=μτ =2.22.0.115=0.255 (~25%), kjer je: tq=1 -(293/331)=0.115.

Iz energetske bilance sistema je razvidno, da je bila dodatna količina proizvedene toplote v sistemu 2096,8 kcal. Do danes obstajajo različne hipoteze, ki poskušajo pojasniti, kako se pojavi dodatna količina toplote, vendar ni enoznačne splošno sprejete rešitve.

sklepi

1. Decentralizirani sistemi za oskrbo s toploto ne zahtevajo dolgih ogrevalnih cevi in ​​zato - velikih kapitalskih stroškov.

2. Z uporabo decentraliziranih sistemov za oskrbo s toploto se lahko znatno zmanjšajo škodljivi izpusti pri zgorevanju goriva v ozračje, kar izboljša okoljsko stanje.

3. Uporaba toplotnih črpalk v sistemih decentralizirane oskrbe s toploto za industrijski in civilni sektor omogoča v primerjavi s kotlovnicami prihranek goriva v količini 6 + 8 kg referenčnega goriva. na 1 Gcal proizvedene toplote, kar je približno 30-5-40%.

4. Decentralizirani sistemi, ki temeljijo na HP-ju, se uspešno uporabljajo v številnih tujih državah (ZDA, Japonska, Norveška, Švedska itd.). Več kot 30 podjetij se ukvarja s proizvodnjo HP.

5. V laboratoriju OTT Oddelka PTS MPEI je bil vgrajen avtonomni (decentraliziran) sistem za oskrbo s toploto na osnovi centrifugalnega generatorja toplote vode.

Sistem deluje v avtomatskem načinu in vzdržuje temperaturo vode v dovodnem vodu v katerem koli območju od 60 do 90 °C.

Koeficient toplotne transformacije sistema je m=1,5-5-2, izkoristek pa je približno 25%.

6. Za nadaljnje izboljšanje energetske učinkovitosti decentraliziranih sistemov oskrbe s toploto so potrebne znanstvene in tehnične raziskave za določitev optimalnih načinov delovanja.

Literatura

1. Sokolov E. Ya in drugi Hladen odnos do toplote. Novice od 17.6.1987.

2. Mikhelson V. A. O dinamičnem ogrevanju. Uporabna fizika. T.III, št. Z-4, 1926.

3. Yantovsky E.I., Pustovalov Yu.V. Parne kompresijske toplotne črpalke. - M.: Energoizdat, 1982.

4. Vezirishvili O.Sh., Meladze N.V. Energetsko varčni sistemi toplotne črpalke za oskrbo s toploto in hladom. - M.: Založba MPEI, 1994.

5. Martynov A. V., Petrakov G. N. Dvonamenska toplotna črpalka. Industrijska energija št. 12, 1994.

6. Martynov A. V., Yavorovsky Yu. V. Uporaba VER v podjetjih kemične industrije, ki temelji na HE. Kemična industrija št. 4, 2000.

7. Brodyansky V.M. itd. Eksergetična metoda in njene uporabe. - M.: Energoizdat, 1986.

8. Sokolov E.Ya., Brodyansky V.M. Energetske osnove procesov toplotne transformacije in hlajenja - M.: Energoizdat, 1981.

9. Martynov A.V. Inštalacije za transformacijo toplote in hlajenja. - M.: Energoatomizdat, 1989.

10. Devyanin D.N., Pishchikov S.I., Sokolov Yu.N. Toplotne črpalke - razvoj in testiranje v SPTE-28. // "Novice o oskrbi s toploto", št. 1, 2000.

12. Kalinichenko A.B., Kurtik F.A. Toplotni generator z najvišjo učinkovitostjo. // "Ekonomija in proizvodnja", št. 12, 1998.

13. Martynov A.V., Yanov A.V., Golovko V.M. Decentraliziran sistem oskrbe s toploto, ki temelji na avtonomnem generatorju toplote. // "Gradbeni materiali, oprema, tehnologije 21. stoletja", št. 11, 2003.

Uredništvo: Na drugi znanstveno-praktični konferenci “Sistemi oskrbe s toploto. Moderne rešitve", ki ga tradicionalno vodi Nekomercialno partnerstvo " Ruska oskrba s toploto«, po vrsti poročil o vrtinčni generatorji vročine, je sledila burna razprava. Udeleženci so ugotovili, da prejem toplote v količini, ki presega porabljeno električno energijo, kaže, da sodobna znanostše ne more navesti vira te energije in njene narave, kar pomeni, da je treba ta pojav uporabljati skrajno previdno, ker. Vpliv te naprave na okolje in ljudi ni bil raziskan.

To potrjujejo sodobne raziskave. Na primer, na mednarodni konferenci "Anomalni fizični pojavi v energetskem sektorju in možnosti za ustvarjanje netradicionalnih virov energije", ki je potekala od 15. do 16. junija 2005 v Harkovu, je več skupin raziskovalcev iz različnih mest Ukrajine poročalo, da so odkrili sevanje, ki ga ustvarja vrtinčni toplotni generator.

Tako so na primer strokovnjaki z Inštituta za tehnično toplotno fiziko Nacionalne akademije znanosti Ukrajine našli odsek na koncu vrtinčne cevi s povečanim (1,3-1,9-krat) gama sevanjem v primerjavi z vrednostjo ozadja. Informacije o tem poskusu so bile objavljene tudi v reviji "Industrial Heat Engineering" (Kijev) št. 6, 2002 v članku Khalatov A.A., Kovalenko A.S., Shevtsov S.V. "Določanje koeficienta pretvorbe energije v vrtinčnem generatorju toplote tipa TPM 5.5-1." Avtorji članka so ugotovili, da narava tega sevanja še vedno ni povsem jasna in zahteva nadaljnje študije.