Компания ооо "галит-эксперт". Децентрализованные системы теплоснабжения

Слайд 12

Двухтрубная система отопления в многоквартирном доме может быть открытой и закрытой, но она позволяет сохранять теплоноситель в оном температурном режиме для радиаторов любого уровня. В двухтрубном контуре отопления остывшая вода из радиатора уже не возвращается в ту же трубу, а отводится в возвратный канал или в «обратку». Причём, совершенно не имеет значения, подключен ли радиатор со стояка или с лежака – главное, что температура теплоносителя остаётся неизменной на всём пути его следования по трубе подачи. Немаловажным преимуществом в двухтрубном контуре является тот факт, что вы можете регулировать отдельно каждую батарею и даже установить на ней краны с термостатом для автоматического поддержания температурного режима. Также в таком контуре вы можете использовать приборы с боковым и нижним подключением, использовать тупиковое и попутное движение теплоносителя.

Слайд 13

Схема подключения радиаторов двухтрубной системы отопления

Слайд 14

Преимущества централизованного теплоснабжения:

вывод взрывоопасного технологического оборудования из жилых домов; точечная концентрация вредных выбросов на источниках, где с ними можно эффективно бороться; Возможность использовать дешевое топливо, работа на разных видах топлива, включая местное, мусоре, а также возобновляемых энергоресурсах; возможность замещать простое сжигание топлива (при температуре 1500-2000 °С для подогрева воздуха до 20 °С) тепловыми отходами производственных циклов, в первую очередь теплового цикла производства электроэнергии на ТЭЦ; относительно гораздо более высокий электрический КПД крупных ТЭЦ и тепловой КПД крупных котельных работающих на твердом топливе. Простота в использовании. Вам не нужно следить за оборудованием – радиаторы центрального отопления всегда выдают стабильную температуру (вне зависимости от погодных условий

Слайд 15

Недостатки централизованного теплоснабжения:

Огромное количество потребителей тепла, которые имеют свой режим теплоснабжения, что практически полностью исключает возможность регулирования теплоподачи; Удельная стоимость системы ЦТ, которая в свою очередь зависит от плотности нагрузки Завышение стоимости тепла в некоторых городах; Сложный, дорогой, забюрократизированный порядок подключения к ЦТ; Отсутствие возможности регулирования объемов потребления; Невозможность жителям самостоятельно регулировать включение и отключение отопления; Длительный срок летних отключений ГВС. Тепловые сети в большинстве городов изношены, тепловые потери в них превышают нормативные.

Слайд 16

Децентрализованная система теплоснабжения

Слайд 17

Систему теплоснабжения называют децентрализованной, если источник теплоты и теплоприёмник практически совмещены, то есть тепловая сеть или очень маленькая, или отсутствует.

Такое теплоснабжение может быть индивидуальным, когда в каждом помещении используются отдельные отопительные приборы Децентрализованное отопление отличается от централизованного отопления локальным распределением производимого тепла

Слайд 18

Основные виды децентрализованного отопления

Электрическое Прямое Аккумуляционное Теплонасосное Печное Малые котельные

Слайд 19

Печное Малая котельная

Слайд 20

Виды систем с вовлечением нетрадиционной энергетики:

теплоснабжение на базе тепловых насосов; теплоснабжение на базе автономных водяных теплогенераторов.

Слайд 21

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ могут размещаться

В скважинных коллекторах, которые устанавливаются вертикально в грунт на глубину до 100 м В подземных горизонтальных коллекторах

Слайд 22

Принцип действия

Тепловая энергия поступает на теплообменник, нагревая теплоноситель (воду) системы отопления. Отдавая тепло, хладагент остывает, и с помощью расширительного клапана вновь переводится в жидкое состояние. Цикл замыкается. Для «извлечения» тепла из земли используется хладагент - газ с низкой температурой кипения. Хладагент в жидком состоянии проходит по системе труб, закопанных в землю. Температура земли на глубине более 1,5 метров одинакова летом и зимой и равна 8 градусам. Такой температуры хватает, чтобы проходящий в земле хладагент "закипел" и перешел в газообразное состояние. Этот газ всасывается компрессорным насосом, в этот момент происходит его сжатие и выделение тепла. Тоже самое происходит когда велосипедным насосом накачивают шину – от резкого сжатия воздуха насос становится теплым.

Слайд 23

Автономные водяные теплогенераторы

Бестопливныетеплогенераторы основаны на принципе кавитации. Электричество в этом случае нужно для работы электродвигателя насоса, а накипь не образовывается вовсе. Кавитационные процессы в теплоносителе возникают в результате механического воздействия на жидкость в замкнутом объеме, что неизбежно приводит к ее нагреву. Современные установки имеют в контуре кавитатор, т.е. нагрев жидкости осуществляется за счет многократной циркуляции по контуру «насос – кавитатор – емкость (радиатор) – насос». Включением в схему установки кавитатора удается увеличить срок службы насоса благодаря переносу кавитационных процессов из рабочей камеры насоса в полость кавитатора. Кроме того данный узел является основным источником нагрева, поскольку именно в нем происходит преобразование кинетической энергии движущейся жидкости в тепловую.

Слайд 24

Основной насос Кавитатор Циркуляционный насос Клапан электромагнитный Вентиль Расширительный бак Радиатор отопления

Слайд 25

Другие технологии энергосбережения

Индивидуальные системы отопления Конвекторное отопление (газовые воздухонагреватели, включающие горелку, теплообменник и вентилятор) Газо-лучистое отопление («светлые» и «темные» инфракрасные обогреватели)

Слайд 26

Наиболее распространенная схема автономного (децентрализованного) теплоснабжения включает в себя: одноконтурный или двухконтурный котел, циркуляционные насосы для отопления и горячего водоснабжения, обратные клапаны, закрытые расширительные баки, предохранительные клапаны. При одноконтурном котле для приготовления горячего водоснабжения применяется емкостной или пластинчатый теплообменник.

Слайд 27

Поквартирное отопление

Поквартирное отопление - децентрализованное (автономное) индивидуальное обеспечение отдельной квартиры в многоквартирном доме теплом и горячей водой

Слайд 28

Двухконтурные настенные котлы обеспечивают, наряду с отоплением, приготовление горячей воды для бытовых нужд. Благодаря малым габаритам, ненамного превышающим размеры обычной газовой колонки, для котла нетрудно найти место в любом помещении, даже специально не приспособленном под котельную: на кухне, в коридоре, прихожей и т.д. Индивидуальные системы отопления позволяют полностью решить проблему экономии газового топлива, при этом каждый житель, используя возможности установленного оборудования, создает себе комфортные условия проживания. Внедрение системы поквартирного отопления сразу исключает проблему учета тепла: учитывается не тепло, а только расход газа. В стоимости же газа отражаются составляющие тепла и горячей воды.

Слайд 29

Воздушное отоплении и вентиляция

Слайд 30

Газо-лучистое отопление

Для организации лучистого отопления в верхней части помещения (под потолком) размещаются инфракрасные излучатели, обогреваемые изнутри продуктами сгорания газа. При применении СГЛО тепло передается от излучателей непосредственно в рабочую зону тепловым инфракрасным излучением. Подобно солнечным лучам, оно практически целиком доходит до рабочей зоны, обогревая персонал, поверхность рабочих мест, пола, стен. А уже от этих теплых поверхностей происходит нагрев воздуха в помещении. Главным результатом лучистого инфракрасного отопления является возможность значительного снижения средней температуры воздуха в помещении без ухудшения условий труда. Средняя температура в помещении может быть снижена на 7оС, обеспечивая только за счет этого экономию до 45% по сравнению с традиционными конвектными системами.

Слайд 31

Преимущества децентрализованной системы теплоснабжения:

снижение потерь тепла из-за отсутствия внешних тепловых сетей, сведение к минимуму потерь сетевой воды, снижение затрат на водоподготовку; отсутствие необходимости землеотводов под тепловые сети и котельные; полная автоматизация, в том числе и режимов теплопотребления (не нужен контроль температуры обратной сетевой воды, теплопроизводительности источника и т.д.); гибкость в управлении заданной температурой непосредственно в рабочей зоне; прямые затраты на отопление и эксплуатационные расходы на содержание системы ниже; экономичность в расходовании тепла.

Слайд 32

Недостатки децентрализованной системы теплоснабжения:

Халатность пользователей. Любая система требует периодического профилактического осмотра и обслуживания Проблема дымоудаления. Необходимость создания качественной вентиляционной системы и отрицательное воздействие на окружающую среду. Снижение эффективности работы системы из-за неотапливаемых соседних помещений. При поквартирном теплоснабжении в многоэтажном здании необходимо организационно-техническое решение вопроса отопления лестничных клеток и других мест общественного пользованияотсутствие внятного собственника, т.к. котельная является коллективной собственностью жителей; Не начисление амортизации и длительной срок сбора средств на необходимые крупные ремонты; Отсутствие системы быстрой поставки запасных частей.

Санитарно-технические устройства зданий, входя-щие в систему местного теплоснабжения. К таким устройствам можно отнести автономные котельные и теплогенераторы теп-ловой мощностью от 3-20 кВт до 3000 кВт (включая крышные и блочные - мобильные), и индивидуальные квартирные теп-логенераторы. Данное оборудование предназначено для теп-лоснабжения отдельного объекта (иногда небольшой группы рядом расположенных объектов) или индивидуальной кварти-ры, коттеджа.

Особенности проектирования и сооружения автономных котельных для различных типов гражданских объектов регла-ментированы сводом правил СП 41-104-2000 «Проектирова-ние автономных источников теплоснабжения».

По размещению их в пространстве автономные котельные подразделяют на отдельно стоящие, пристроенные к зданиям другого назначения, встроенные в здания другого назначения независимо от этажа размещения, крышные. Тепловая мощ-ность встроенной, пристроенной и крышной котельной не должна превышать потребности в теплоте того здания, для теп-лоснабжения которого она предназначена. Но общая тепловая мощность автономной котельной не должна превышать: 3,0 МВт для крышной и встроенной котельной с котлами на жидком и газообразном топливе; 1,5 МВт для встроенной ко-тельной с котлами на твердом топливе.

Не допускается проектирование крышных, встроенных и пристроенных котельных к зданиям детских дошкольных и школьных учреждений, к лечебным корпусам больниц и поли-клиник с круглосуточным пребыванием больных, к спальным корпусам санаториев и учреждений отдыха.

Возможность установки крышной котельной на зданиях любого назначения выше отметки 26,5 м должна согласовы-ваться с местными органами Государственной противопожар-ной службы.

Схема с автономными источниками теплоснабжения работа-ет следующим образом. Нагретая в котле вода (первичный кон-тур) поступает в подогреватели, где нагревает воду вторичного контура, поступающую в системы отопления, вентиляции, кон-диционирования и ГВС, и возвращается в котел. В этой схеме контур циркуляции воды в котлах гидравлически изолирован от контуров циркуляции абонентских систем, что позволяет защи-тить котлы от подпитки их некачественной водой при наличии утечек, а в ряде случае вообще отказаться от водоподготовки и обеспечить надежный безнакипный режим котлов.

В автономных и крышных котельных ремонтные участки не предусматриваются. Ремонт оборудования, арматуры, при-боров контроля и регулирования производится специализиро-ванными организациями, имеющими соответствующие ли-цензии, с использованием их грузоподъемных устройств и баз.

Оборудование автономных котельных должно распола-гаться в отдельном помещении, недоступном для несанкцио-нированного проникновения. Для встроенных и пристроен-ных автономных котельных предусматривают закрытые скла-ды хранения твердого или жидкого топлива, расположенные вне помещения котельной и здания, для теплоснабжения кото-рого она предназначена.

Оборудование автономных источников теплоснабжения, к кото-рым относятся чугунные стальные котлы, малометражные сталь-ные и чугунные секционные котлы, малогабаритные модульные котлы, горизонтальные секционные кожухотрубные и пластин-чатые водонагреватели, пароводяные и емкостные подогревате-ли. В настоящее время отечественная промышленность выпуска-ет чугунные и стальные котлы, предназначенные для сжигания газа, жидкого котельно-печного топлива, для слоевого сжигания сортированного твердого топлива на колосниковых решетках и во взвешенном (вихревом, псевдосжиженном) состоянии. При необходимости твердотопливные котлы могут быть переобору-дованы для сжигания газообразного и жидкого топлива путем установки на фронтальной плите соответствующих газогорелочных устройств или форсунок и автоматики к ним.

Из малометражных чугунных секционных котлов наиболь-шее распространение получили котлы марки КЧМ различных модификаций.

Малометражные стальные котлы выпускаются многими машиностроительными предприятиями различных ведомств в основном в качестве товаров народного потребления. Они ме-нее долговечны, чем чугунные котлы (срок службы чугунных котлов до 20 лет, стальных 8-10 лет), но менее металлоемки и не столь трудоемки в изготовлении и несколько дешевле на рынке котлов и оборудования.

Цельносварные стальные котлы более газоплотны, чем чу-гунные. Благодаря гладкой поверхности их загрязнение с газо-вой стороны в процессе эксплуатации меньше, чем у чугунных котлов, они проще в ремонте и обслуживании. Экономичность (КПД) стальных котлов близка к показателям чугунных.

Кроме отечественных котлов на рынке котлов и котельно-вспомогательного оборудования в последние годы появи-лось много котлов зарубежных фирм, в том числе: PROTHERM (Словакия), Buderus (предприятие, входящее в группу компа-ний Bosch, Германия), Vapor Finland Оу (Финляндия). Эти фирмы выпускают котельное оборудование мощностью от 10 кВт до 1 МВт для промышленных предприятий, складов, ча-стных домов, коттеджей, небольших производств. Все они от-личаются высоким качеством исполнения, хорошей автомати-кой и приборами управления, отличным дизайном. Но их роз-ничные цены при тех же теплотехнических характеристиках в 3-5 раз выше цен на российское оборудование, поэтому они менее доступны для массового покупателя.

Водоводяные горизонтальные секционные кожухотрубные и пластинчатые водоподогреватели (рисунок ниже), применяемые в ко-тельных, включаются по противоточным схемам потоков теп-лоносителей.

Конструкция водоподогревателей водоводяного секционного (а) и пластинчатого (б) водонагревателей

1 - входной патрубок; 2 - трубные решетки; 3 - трубки; 4 - корпус; 5 - пакет; 6 - болты; 7 - пластины

Пароводяные и емкостные подогреватели применяются в па-ровых котельных. Они оборудуются предохранительными кла-панами со стороны нагреваемой среды, а также воздушными и спускными устройствами. Каждый пароводяной подогрева-тель должен быть оборудован конденсатоотводчиком или регу-лятором перелива для отвода конденсата, штуцерами с запор-ной арматурой для выпуска воздуха и спуска воды и предохранительным клапаном, предусматриваемым в соответствии с требованиями ПБ 10-115-96 Госгортехнадзора России.

В котельных рекомендуется применять бесфундаментные насосы, подачу и напор которых определяют теплогидравлическим расчетом. Число насосов первичного контура котельной следует принимать не менее двух, один из которых является ре-зервным. Допускается применение сдвоенных насосов.

Автономные источники теплоснабжения имеют малые га-бариты, поэтому число единиц запорной и регулирующей ар-матуры на трубопроводах должно быть минимально необходи-мым, обеспечивающим надежную и безаварийную работу. Места установки запорной и регулирующей арматуры должны оборудоваться искусственным освещением.

Расширительные баки должны быть снабжены предохрани-тельными клапанами, а на подающем трубопроводе при вводе (непосредственно после первой задвижки) и на обратном тру-бопроводе перед регулирующими устройствами, насосами, приборами учета расхода воды и теплоты установлены по од-ному грязевику (или ферромагнитному фильтру).

В автономных котельных, работающих на жидком и газооб-разном топливе, следует предусматривать легкосбрасываемые (при взрыве) ограждающие конструкции из расчета 0,03 м 2 на 1 м 3 объема помещения, в котором находятся котлы.

Поквартирное теплоснабжение - обеспечение теплотой систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения квартир в жилом здании. Система состоит из индивидуального источника теплоты - теплогенератора, трубопроводов горяче-го водоснабжения с водоразборной арматурой, трубопроводов отопления с отопительными приборами и теплообменников систем вентиляции.

Индивидуальные теплогенераторы - автоматизированные котлы полной заводской готовности на различных видах топ-лива, в том числе на природном газе, работающие без постоян-ного обслуживающего персонала.

Теплогенераторы с закрытой (герметичной) камерой сгора-ния следует применять для многоквартирных жилых домов и встроенных помещений общественного назначения (темпера-тура теплоносителя до 95 °С, давление теплоносителя до 1,0 МПа). Они снабжены автоматикой безопасности, обеспе-чивающей прекращение подачи топлива при перерыве в пода-че электроэнергии, при неисправности цепей защиты, погаса-нии пламени горелки, падении давления теплоносителя ниже предельно допустимого, достижении предельно допустимой температуры теплоносителя, нарушении дымоудаления.

Теплогенераторы с открытой камерой сгорания для систем горячего водоснабжения применяют в квартирах жилых домов высотой до 5 этажей.

Теплогенераторы общей теплопроизводительностью до 35 кВт можно устанавливать в кухнях, коридорах, в нежилых помещениях квартир, а во встроенных помещениях общест-венного назначения - в помещениях без постоянного пребы-вания людей. Теплогенераторы общей теплопроизводитель-ностью свыше 35 кВт (но до 100 кВт) следует размещать в спе-циально отведенном помещении.

Забор воздуха, необходимого для горения топлива, должен осуществляться: для теплогенераторов с закрытыми камерами сгорания воздуховодами снаружи здания; для теплогенерато-ров с открытыми камерами сгорания - из помещений, в кото-рых они установлены.

При размещении теплогенератора в помещениях общест-венного назначения предусматривают установку системы кон-троля загазованности с автоматическим отключением подачи газа для теплогенератора при достижении опасной концентра-ции газа в воздухе - свыше 10 % нижнего концентрационного предела распространения пламени природного газа.

Техническое обслуживание и ремонт теплогенераторов, га-зопровода, дымохода и воздуховода для забора наружного воз-духа осуществляются специализированными организациями, имеющими свою аварийно-диспетчерскую службу.

Рациональное использование ресурсов является одним из важнейших стабилизаторов экономики и жизнеобеспечения общества в целом. Сохранение действующих норм потребления энергоресурсов неизбежно поставит задачу по решению вопроса дефицита энергетических ресурсов.

Крупнейшим их потребителем является жилищно-коммунальный сектор. Теплоснабжение?- это наиболее специфичная и самая затратная из всех систем жизнеобеспечения. Социальная обстановка в настоящее время не позволяет в полной мере окупать все издержки путем взимания платы за поставляемое тепло. Расходы государства на поддержание жилищно-коммунальных затрат составляют очень большую долю?- около 17% федерального бюджета. Изменить эту ситуацию может лишь переход к стопроцентной оплате жилищно-коммунальных услуг, предусмотренный концепцией реформы отрасли.

По статистике, удельный расход воды и тепла на одного жителя России превышает общеевропейские нормы в 2 3 раза. Поэтому энергосбережение в настоящих экономических условиях является ключевым элементом реформы ЖКХ.

Повседневной практикой должно стать проектирование и строительство квартир, оборудованных индивидуальными системами отопления, приборами учета газа, воды и тепла. В настоящее время получила развитие газификация жилья с установкой отопительных котлов только при строительстве жилых домов. Есть уже опыт по внедрению автономных систем отопления и горячего водоснабжения в многоквартирных жилых домах, т.е. строительство пристроенных, крышных котельных. Они позволяют отказаться от наружных сетей теплоснабжения, а в дальнейшем?- от их ремонта и перекладки. При этом экономия средств по сравнению с централизованным отоплением составляет около 35%. Одновременно исключаются теплопотери в наружных сетях (от 15 до 30%), зависящие от технического состояния сетей и степени их подтопления грунтовыми водами.

Существующий опыт эксплуатации пристроенных котельных в жилых домах выявил некоторые недостатки их использования. Это прежде всего снабжение потребителей без учета необходимой температуры воздуха в квартирах, необходимость дотаций за использованные теплоносители и проблемы сбора денег с жильцов.

При этом котельные не решают и главной проблемы?- экономичного отношения жителей к теплу. Происходит это из за отсутствия поквартирного учета расхода тепла и горячей воды. Поэтому все равно 60 70% расходов оплачивает бюджет. Установка приборов учета в каждой квартире, как правило,?- дорогое удовольствие, а срок окупаемости их иногда даже сложно представить.

Опыт показывает, что наиболее эффективно использование пристроенных котельных при отоплении и горячем водоснабжении административных зданий, объектов здравоохранения, культуры.

Индивидуальные системы отопления

В последние годы во многих регионах России стали внедрять новую технологию?- поквартирную систему отопления и горячего водоснабжения в многоквартирных, многоэтажных домах. Дома с поквартирной системой теплоснабжения уже построены в Смоленске, Серпухове, Брянске, Санкт-Петербурге, Самаре, Саратове, Ульяновске.

Двухконтурные настенные котлы обеспечивают, наряду с отоплением, приготовление горячей воды для бытовых нужд. Благодаря малым габаритам, ненамного превышающим размеры обычной газовой колонки, для котла нетрудно найти место в любом помещении, даже специально не приспособленном под котельную: на кухне, в коридоре, прихожей и т.д. Индивидуальные системы отопления позволяют полностью решить проблему экономии газового топлива, при этом каждый житель, используя возможности установленного оборудования, создает себе комфортные условия проживания. Внедрение системы поквартирного отопления сразу исключает проблему учета тепла: учитывается не тепло, а только расход газа. В стоимости же газа отражаются составляющие тепла и горячей воды.

Поквартирное отопление многократно снижает затраты. По результатам эксплуатации систем индивидуального отопления в г. Смоленске (свыше тысячи квартир в домах различной этажности) стоимость коммунальных услуг за тепло и горячее водоснабжение на семью из четырех человек уменьшилась в 6 раз, а с учетом дотаций?- в 15 раз по сравнению с централизованной системой. Потребитель при этом получает возможность достичь максимального комфорта и сам определяет уровень использования тепла и горячей воды. При этом снимается проблема перебоев с подачей горячей воды и тепла по техническим, организационным и сезонным причинам.

Для газоснабжающих организаций поквартирное отопление позволяет получить экономию газа на 30 40% и приобрести в лице конечных потребителей исправных плательщиков за газ и сервисные услуги.

Поквартирное отопление значительно удешевляет жилищное строительство, отпадает необходимость в дорогостоящих теплосетях, тепловых пунктах, приборах учета; погашение стоимости оборудования происходит в момент покупки жилья; снижаются затраты бюджетов разных уровней на энергетическое обеспечение.

Конвекторное отопление

В связи с дефицитом энергоресурсов и ростом цен на энергоносители проблема с обеспечением теплом актуальна и для промышленных предприятий.

Одним из перспективных энергоэффективных направлений по децентрализации систем теплоснабжения промышленных предприятий стало внедрение на объектах воздушных обогревателей различной мощности, конвекторов, а также высокоэффективных лучистых газовых обогревателей. Данные системы не нуждаются в материальном теплоносителе.

Газовый конвектор?- прекрасное средство отопления небольших особняков, дач, квартир, магазинов, киосков и офисов. Важным преимуществом конвекторного отопления является экономичность и ликвидация угрозы промерзания отопительной системы (отсутствие теплоносителя при неполадках в электросети, остановка насоса).

Принципиальные отличия конвекторов фронтального типа от большинства отопительных и обогревательных приборов, работающих на газе, следующие: воздух,?- необходимый для процесса горения, поступает снаружи отапливаемого помещения, продукты сгорания также выводятся наружу, следовательно, кислород в воздухе помещения не выгорает; конвектор автоматически поддерживает заданную- температуру в пределах от 10 до 30 o С.

Применение газовых отопительных конвекторов вместо электрических такой же мощности позволяет снизить расходы на отопление в несколько раз. Изоляционная форма декоративной панели и лакокрасочное покрытие, выполненное по современной технологии, легко вписывается в любой интерьер. Отопительные конвекторы имеют российский сертификат соответствия и разрешены к применению Госгортехнадзором РФ.

Газо-лучистое отопление

Применение систем газо-лучистого отопления (СГЛО) позволяет изменить физические основы передачи тепла в рабочую зону.

При установке инфракрасного лучистого отопления:

• отпадает необходимость строительства помещения, как в случае с котельной;
• минимализируются потери тепла;
• имеется возможность обогревать отдельные зоны или рабочие места, причем с поддержанием разной температуры для разных зон (например, в зале- 20 o С, на сцене- 17 o С);
• отсутствует движение воздуха и пыли, за счет чего повышается комфортность помещения;
• отсутствует постоянный обслуживающий персонал;
• осуществляется быстрый монтаж (или демонтаж), а также перенос приборов в нужное место;
• исключается замерзание системы (из за отсутствия воды);
• снижается инерционность систем (прогрев помещений за 15-30 мин), ночью помещение может не обогреваться;
• уменьшаются эксплуатационные расходы (денежные затраты на отопление за сезон сокращаются в 6 раз);
• уменьшаются сроки окупаемости отопительной системы (до одного года).

Фактически в настоящее время только СГЛО способны обеспечить нормальное отопление помещений большой высоты (до 35 метров) и неограниченной площади.

Для организации лучистого отопления в верхней части помещения (под потолком) размещаются инфракрасные излучатели, обогреваемые изнутри продуктами сгорания газа. При применении СГЛО тепло передается от излучателей непосредственно в рабочую зону тепловым инфракрасным излучением. Подобно солнечным лучам, оно практически целиком доходит до рабочей зоны, обогревая персонал, поверхность рабочих мест, пола, стен. А уже от этих теплых поверхностей происходит нагрев воздуха в помещении.

Главным результатом лучистого инфракрасного отопления является возможность значительного снижения средней температуры воздуха в помещении без ухудшения условий труда. Средняя температура в помещении может быть снижена на 7 о С, обеспечивая только за счет этого экономию до 45% по сравнению с традиционными конвектными системами.

Дополнительная экономия обеспечивается рациональным распределением температуры по помещению, удобством регулирования температуры и снижением эксплуатационных расходов.

В целом экономия может достигать 80% по сравнению с системами конвектного отопления от централизованной котельной.

При этом в течение отопительного сезона СГЛО работает в автоматическом режиме, не требуя каких либо затрат на ее эксплуатацию.

Таким образом, внедрение новых систем децентрализованного теплоснабжения позволяет хотя бы частично решить проблему сбережения ресурсов. Следует еще раз отметить, что эффективность этих систем уже подтверждена практикой их использования.

Сергей КОЧЕРГИН

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ РОССИИ

Необходимо осуществление целостной системы правовых, административных и экономических мер, стимулирующих эффективность использование энергии. В рамках этой системы предусматриваются:

• проведение регулярного энергоаудита предприятий (обязательного для предприятий бюджетной сферы);
• создание дополнительных хозяйственных стимулов энергосбережения, превращающих его в эффективную сферу бизнеса.

Ориентация российской энергетики на теплофикацию и централизованное теплоснабжение как основной способ удовлетворения тепловых потребностей городов и промышленных центров технически и экономически себя оправдали. Однако в работе систем централизованного теплоснабжения и теплофикации имеется много недостатков, неудачных технических решений, неиспользованных резервов, которые снижают экономичность и надежность функционирования таких систем . Производственный характер структуры систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) с ТЭЦ и котельными, необоснованность масштабов подключения потребителей и практическая неуправляемость режимами работы СЦТ (источники — тепловые сети — потребители) во многом обесценили преимущества централизованного теплоснабжения.

Если источники тепловой энергии еще сопоставимы с мировым уровнем, то анализ в целом СЦТ показывает, что:

• техническая оснащенность и уровень технологических решений при строительстве тепловых сетей соответствуют состоянию 1960-х годов, в то время как резко увеличились радиусы теплоснабжения, и произошел переход на новые типоразмеры диаметров труб;
• качество металла теплопроводов, теплоизоляция, запорная и регулировочная арматура, конструкции и прокладка теплопроводов значительно уступает зарубежным аналогам, что приводит к большим потерям тепловой энергии в сетях;
• плохие условия теплогидроизоляции теплопроводов и каналов тепловых сетей способствовали повышению повреждаемости подземных теплопроводов, что привело к серьезным проблемам замены оборудования тепловых сетей;
• отечественное оборудование крупных ТЭЦ соответствует среднему зарубежному уровню 1980-х годов, и в настоящее время паротурбинные ТЭЦ характеризуются высокой аварийностью, так как практически половина установленной мощности турбин выработала расчетный ресурс;
• на действующих угольных ТЭЦ отсутствуют системы очистки дымовых газов от NOX и SOX, а эффективность улавливания твердых частиц часто не достигает требуемых значений;
• конкурентоспособность СЦТ на современном этапе можно обеспечить только внедрением специально новых технических решений, как по структуре систем, так и по схемам, оборудованию энергоисточников и тепловых сетей.

Кроме того, принимаемые на практике традиционные режимы работы централизованного теплоснабжения имеют следующие недостатки:

• практическое отсутствие регулирование отпуска теплоты на отопление зданий в переходные периоды, когда особенно большое влияние на тепловой режим отапливаемых помещений оказывают ветер, солнечная радиация, бытовые тепловыделения;
• перерасход топлива и перетоп зданий в теплые периоды отопительного сезона;
• большие потери теплоты при его транспортировке (около 10%), а во многих случаях — намного больше;
• нерациональный расход электроэнергии на перекачку теплоносителя, обусловленный самим принципом центрального качественного регулирования;
• длительная эксплуатация подающих трубопроводов теплосети в неблагоприятном режиме температур, характеризующимся нарастанием коррозионных процессов и др.

Современная система децентрализованного теплоснабжения представляет сложный комплекс функционально взаимосвязанного оборудования, включающего автономную теплогенерирующую установку и инженерные системы здания (горячее водоснабжение, системы отопления и вентиляции).

В последнее время многие регионы России проявляют интерес к внедрению энергоэффективной технологии поквартирного теплоснабжения многоэтажных домов, представляющего собой вид децентрализованного теплоснабжения, при котором каждая квартира в многоквартирном доме оборудуется автономной системой обеспечения теплотой и горячей водой. Основными элементами системы поквартирного отопления являются отопительный котел, отопительные приборы, системы подачи воздуха и отвода продуктов сгорания. Разводка выполняется с применением стальной трубы или современных теплопроводных систем — пластиковых или металлопластиковых.

Объективными предпосылками внедрения автономных (децентрализованных) систем теплоснабжения является:

• отсутствие в ряде случаев свободных мощностей на централизованных источниках;
• уплотнение застройки городских районов объектами жилья;
• кроме того, значительная часть застройки приходится на местности с неразвитой инженерной инфраструктурой;
• более низкие капиталовложения и возможность поэтапного покрытия тепловых нагрузок;
• возможность поддержания комфортных условий в квартире по своему собственному желанию, что в свою очередь является более привлекательным по сравнению с квартирами при централизованном теплоснабжении, температура в которых зависит от директивного решения о начале и окончании отопительного периода;
• появление на рынке большого количества различных модификаций отечественных и импортных (зарубежных) теплогенераторов малой мощности.

Теплогенераторы могут размещаться на кухне, в отдельном помещении на любом этаже (в том числе чердачном или подвальном) или в пристройке. Наиболее распространенная схема автономного (децентрализованного) теплоснабжения включает в себя: одноконтурный или двухконтурный котел, циркуляционные насосы для отопления и горячего водоснабжения, обратные клапаны, закрытые расширительные баки, предохранительные клапаны. При одноконтурном котле для приготовления горячего водоснабжения применяется емкостной или пластинчатый теплообменник.

Достоинствами децентрализованного теплоснабжения являются:

• отсутствие необходимости отводов земли под тепловые сети и котельные;
• снижение потерь теплоты из-за отсутствия внешних тепловых сетей, снижение потерь сетевой воды, уменьшение затрат на водоподготовку;
• значительное снижение затрат на ремонт и обслуживание оборудование;
• полная автоматизация режимов потребления. В автономных системах теплоснабжения не рекомендуется использовать неподготовленную воду из водопровода в виду ее агрессивного воздействия на элементы котла, что вызывает необходимость в фильтрах и других устройствах водоподготовки.

Среди экспериментальных зданий, построенных в российских регионах, есть как элитные дома, так и дома массовой застройки. Квартиры в них стоят дороже аналогичного жилья с централизованным теплоснабжением. Однако уровень комфорта дает им преимущества на рынке недвижимости. Их владельцы получают возможность самостоятельно решить, сколько им нужно теплоты и горячей воды; исчезает проблема сезонных и других перебоев в теплоснабжении.

Децентрализованные системы любого вида позволяют исключить потери энергии при ее транспортировке (в результате снижается стоимость теплоты для конечного потребителя), повысить надежность систем отопления и горячего водоснабжения, вести жилищное строительство там, где нет развитых тепловых сетей. При всех этих достоинствах децентрализованного теплоснабжения имеются и негативные стороны. У мелких котельных, в том числе и «крышных», высота дымовых труб, как правило, значительно ниже, чем у крупных.

При суммарном равенстве тепловой мощности величины выбросов не изменяются, однако резко ухудшаются условия рассеивания. Кроме того, небольшие котельные располагаются, как правило, вблизи жилой зоны. В пользу централизованного теплоснабжения следует также рассматривать комбинированную выработку тепловой и электрической энергии на ТЭЦ. Дело заключается в том, что рост количества автономных котельных однозначно не приведет к снижению потребления топлива на ТЭЦ (при условии неизменной выработки электроэнергии). Это говорит о том, что в целом по городу возрастает потребление топлива, и уровень загрязнения воздушного бассейна увеличивается . При сравнении вариантов одними из основных показателей являются следующие виды затрат.

Они наглядно представлены в таблице 1. В качестве подтверждения вышеизложенного нами был произведен расчет двух вариантов систем с централизованным и децентрализованным теплоснабжением одного квартала. Рассматриваемый квартал представляет собой четыре 3-секционных 5-этажных жилых здания. На этаже каждой секции расположены по четыре квартиры общей площадью 70 м2 (Таблица ~4~). Допустим, что данный район отапливается котельной с котлами КВГМ-4 на природном газе (I — вариант). В качестве II варианта — индивидуальный газовый котел со встроенным проточным теплообменником для приготовления горячей воды. Зависимость удельной стоимости котла (DM/кВт) от установленной мощности приведена на рис. . Расчет нами был произведен в соответствии с .

При анализе зависимостей использовались данные для импортных котлов. Котлы российского производства на 20-40 % дешевле, в зависимости от фирмы производителя и фирмы посредника. При определении основных техникоэкономических показателей для децентрализованных систем теплоснабжения необходимо учитывать расходы, связанные с увеличением величины диаметров газопроводов низкого давления, так как в этом случае возрастают потери газа.

Но в этом есть положительный фактор, выступающий в пользу децентрализованного теплоснабжения: отпадает необходимость в прокладке тепловых сетей. Расчетные данные наглядно представлены на рис. 2 и 3, из которых видно, что: — годовой расход топлива при децентрализованном теплоснабжении снижается в среднем на 40-50 %; — снижаются затраты на обслуживание примерно в 2,5-3 раза; — затраты на электрическую энергию в 3 раза; — эксплуатационные расходы при децентрализованном теплоснабжении также меньше, чем при централизованном теплоснабжении.

Применение поквартирной системы теплоснабжения многоэтажных жилых домов позволяет полностью исключить потери тепла в тепловых сетях и при распределении между потребителями, и значительно снизить потери на источнике. Позволит организовать индивидуальный учет и регулирование потребления теплоты в зависимости от экономических возможностей и физиологических потребностей.

Поквартирное теплоснабжение приведет к снижению единовременных капитальных вложений и эксплуатационных затрат, а также позволяет экономить энергетические и сырьевые ресурсы на выработку тепловой энергии и как следствие этого, приводит к уменьшению нагрузки на экологическую обстановку. Поквартирная система теплоснабжения является экономически, энергетически, экологически эффективным решением вопроса теплоснабжения для многоэтажных домов. И все-таки, необходимо проводить всесторонний анализ эффективности применения той или иной системы теплоснабжения, принимая во внимание множество факторов.

По материалам 5-го Московского Международного Форума по проблемам проектирования и строительства систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и охлаждения в рамках международной выставки HEAT&VENT’2003 MOSCOW (стр. 95-100), Издатель ITE Group PLC, под редакцией профессора, к.т.н. Махова Л. М., 2003 г.

К.т.н. А.В. Мартынов, доцент,
кафедра «Промышленные теплоэнергетические системы»,
Московский энергетический институт (ТУ)

(доклад на второй научно-практической конференции «Системы теплоснабжения. Современные решения», г. Звенигород, 16-18 мая 2006 г.).

Децентрализованные потребители, которые из-за больших расстояний от ТЭЦ не могут быть охвачены централизованным теплоснабжением, должны иметь рациональное (эффективное) теплоснабжение, отвечающее современному техническому уровню и комфортности.

Масштабы потребления топлива на теплоснабжение весьма велики. В настоящее время теплоснабжение промышленных, общественных и жилых зданий осуществляется примерно на 40+50% от котельных, что является не эффективным из-за их низкого КПД (в котельных температура сгорания топлива составляет примерно 1500 ОС, а тепло потребителю выдается при существенно более низких температурах (60+100 ОС)).

Таким образом, нерациональное использование топлива, когда часть тепла вылетает в трубу, приводит к истощению запасов топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).

Постепенное истощение запасов топливно-энергетических ресурсов в европейской части нашей страны потребовало в свое время развития топливно-энергетического комплекса в ее восточных районах, что резко увеличило затраты на добычу и транспорт топлива. В этой ситуации необходимо решить важнейшую задачу по экономии и рациональному использованию ТЭР, т.к. запасы их ограничены и по мере их уменьшения стоимость топлива будет неуклонно расти.

В связи с этим эффективным энергосберегающим мероприятием является разработка и внедрение децентрализованных систем теплоснабжения с рассеянными автономными источниками тепла.

В настоящее время наиболее целесообразным являются децентрализованные системы теплоснабжения, базирующиеся на нетрадиционных источниках тепла, таких как: солнце, ветер, вода.

Ниже рассмотрим только два аспекта вовлечения нетрадиционной энергетики:

Теплоснабжение на базе тепловых насосов;

Теплоснабжение на базе автономных водяных теплогенераторов.

Теплоснабжение на базе тепловых насосов

Основное назначение тепловых насосов (ТН) -отопление и горячее водоснабжение с использованием природных низкопотенциальных источников тепла (НПИТ) и сбросного тепла промышленного и коммунально-бытового сектора.

К достоинствам децентрализованных тепловых систем относится повышенная надежность теплоснабжения, т.к. они не связаны тепловыми сетями, которые в нашей стране превышают 20 тыс. км, причем большая часть трубопроводов находится в эксплуатации сверх нормативного срока службы (25 лет), что приводит к авариям . Кроме этого, строительство протяженных теплотрасс сопряжено со значительными капитальными затратами и большими потерями тепла. Тепловые насосы по принципу действия относятся к трансформаторам тепла, в которых изменение потенциала тепла (температуры) происходит в результате подведенной извне работы .

Энергетическая эффективность тепловых насосов оценивается коэффициентами трансформации, учитывающими полученный «эффект», отнесенный к затраченной работе и КПД.

Полученный эффект - это количество тепла Qв, которое производит ТН. Количество тепла Qв, отнесенное к затраченной мощности Nэл на привод ТН, показывает, сколько единиц тепла получается на единицу затраченной электрической мощности. Это отношение μ=0Β/Νэлι

называют коэффициентом преобразования или трансформации тепла, который для ТН всегда больше 1. Некоторые авторы называют этот коэффициент КПД, но коэффициент полезного действия не может быть больше 100%. Ошибка здесь в том, что тепло Qв (как неорганизованная форма энергии) делится на Nэл (электрическую, т.е. организованную энергию) .

КПД же должен учитывать не просто количество энергии, а работоспособность данного количества энергии. Следовательно, КПД - это отношение работоспособностей (или эксергий) любых видов энергии :

где: Еq - работоспособность (эксергия) тепла Qв; Е N - работоспособность (эксергия) электрической энергии Nэл.

Так как тепло всегда связано с температурой, при которой это тепло получается, то следовательно работоспособность (эксергия) тепла зависит от температурного уровня T и определяется:

где τ - коэффициент работоспособности тепла (или «фактор Карно»):

q=(Т-Тос)/Т=1-Тос/

где Тос - температура окружающей среды.

Для каждого теплового насоса эти показатели равны:

1. Коэффициент трансформации тепла:

μ=qв/l=Qв/Nэл■

η=ΡΒ(τς)Β//=Ι*(τς)Β>

где: qв - удельное количество тепла, кДж/кг;

Qв - полное количество тепла, кДж/с;

/ - удельная затрата работы, кДж/кг;

1\1ЭЛ - электрическая мощность, кВт;

(tq)B - коэффициент работоспособности тепла =

1-Тос/Тв.

Для реальных ТН коэффициент трансформации составляет μ=3-!-4, в то время как η=30-40%. Это означает, что на каждый затраченный кВт.ч электрической энергии получается QB=3-i-4 кВт.ч тепла. Это является основным преимуществом ТН перед другими способами получения тепла (электрический нагрев, котельная и т.п.).

За несколько последних десятков лет во всем мире резко возросло производство тепловых насосов, но в нашей стране ТН до настоящего времени не нашли широкого применения.

Причин здесь несколько.

1. Традиционная ориентация на централизованное теплоснабжение.

2. Неблагоприятное соотношение между стоимостью электроэнергии и топлива.

3. Изготовление ТН проводится, как правило, на базе наиболее близких по параметрам холодильных машин, что не всегда приводит к оптимальным характеристикам ТН. Проектирование серийных ТН на конкретные характеристики, принятое за рубежом, существенно повышает как эксплуатационные, так и энергетические характеристики ТН.

Выпуск теплонасосного оборудования в США, Японии, ФРГ, Франции, Англии и других странах базируется на производственных мощностях холодильного машиностроения. ТН в этих странах применяются, в основном, для теплоснабжения и горячего водоснабжения жилищного, торгового и промышленного секторов.

В США, например, эксплуатируется свыше 4 млн единиц тепловых насосов небольшой, до 20 кВт, производительности тепла на базе поршневых или ротационных компрессоров. Теплоснабжение школ, торговых центров, бассейнов осуществляется ТН теплопроизводительностью 40 кВт, выполняемыми на базе поршневых и винтовых компрессоров. Теплоснабжение районов, городов - крупными ТН на базе центробежных компрессоров с Qв свыше 400 кВт тепла. В Швеции из 130 тыс. работающих ТН более 100 - теплопроизводительностью 10 МВт и более. В Стокгольме теплоснабжение на 50% производится от ТН.

В промышленности тепловые насосы утилизируют низкопотенциальное тепло производственных процессов. Анализ возможности применения ТН в промышленности, проведенный на предприятиях 100 шведских компаний, показал, что наиболее подходящей сферой для применения ТН являются предприятия химической, пищевой и текстильной промышленности.

В нашей стране вопросами применения ТН начали заниматься с 1926 г. . В промышленности с 1976 г. работали ТН на чайной фабрике (г. Самтредия, Грузия) , на Подольском химико-металлургическом заводе (ПХМЗ) с 1987 г. , на Сагареджойском молочном комбинате, Грузия, в подмосковном молочно-животноводческом совхозе «Горки-2» с 1963 г. Кроме промышленности ТН в то время начали применяться в торговом центре (г. Сухуми) для теплохладоснабжения, в жилом доме (пос. Бу-курия, Молдова), в пансионате «Дружба» (г. Ялта), климатологической больнице (г. Гагра), курортном зале Пицунды.

В России в настоящее время ТН изготавливаются по индивидуальным заказам различными фирмами в Нижнем Новгороде, Новосибирске, Москве. Так, например, фирмой «Тритон» в Нижнем Новгороде выпускаются ТН теплопроизводительностью от 10 до 2000 кВт с мощностью компрессоров Nэл от 3 до 620 кВт.

В качестве низкопотенциальных источников тепла (НПИТ) для ТН наибольшее распространение находит вода и воздух. Отсюда наиболее часто применяемыми схемами ТН являются «вода-воздух» и «воздух-воздух». По таким схемам ТН выпускают фирмы: «Сагriг«, «Lеnnох», Westinghous», «General Electrik» (США), «Нitachi», «Daikin» (Япония), «Sulzer» (Швеция), «ЧКД» (Чехия), «Klimatechnik» (Германия). В последнее время в качестве НПИТ используют сбросные промышленные и канализационные стоки.

В странах с более суровыми климатическими условиями целесообразно применять ТН совместно с традиционными источниками тепла. При этом в отопительный период теплоснабжение зданий осуществляется преимущественно от теплового насоса (80-90% годового потребления), а пиковые нагрузки (при низких температурах) покрываются электрокотлами или котельными на органическом топливе.

Применение тепловых насосов приводит к экономии органического топлива. Это особенно актуально для удаленных регионов, таких как северные районы Сибири, Приморья, где имеются гидроэлектростанции, а транспортировка топлива затруднена. При среднегодовом коэффициенте трансформации м=3-4 экономия топлива от применения ТН по сравнению с котельной составляет 30-5-40%, т.е. в среднем 6-5-8 кг у.т./ГДж. При увеличении м до 5, экономия топлива возрастает примерно до 20+25 кг у.т./ГДж по сравнению с котельными на органическом топливе и до 45+65 кгу.т./ГДж по сравнению с электрокотлами.

Таким образом, ТН в 1,5-5-2,5 раза выгоднее котельных. Стоимость тепла от ТН примерно в 1,5 раза ниже стоимости тепла от централизованного теплоснабжения и в 2-5-3 раза ниже угольных и мазутных котельных.

Одной из важнейших задач является утилизация тепла сбросной воды тепловых электростанций . Важнейшей предпосылкой внедрения ТН являются большие объемы тепла, выбрасываемые в градирни. Так, например, суммарная величина сбросного тепла на городских и прилегающих к Москве ТЭЦ в период с ноября по март отопительного сезона составляет 1600-5-2000 Гкал/ч. С помощью ТН можно передать большую часть этого сбросного тепла (около 50-5-60%) в теплосеть. При этом:

На производство этого тепла не надо затрачивать дополнительное топливо;

Улучшилась бы экологическая обстановка;

За счет снижения температуры циркуляционной воды в конденсаторах турбин существенно улучшится вакуум и повысится выработка электроэнергии.

Масштабы внедрения ТН только в ОАО «Мосэнерго» могут быть весьма значительны и применение их на «сбросном» тепле гради-

рен может достигать 1600-5-2000 Гкал/ч. Таким образом, применение ТН на ТЭЦ выгодно не только технологически (улучшение вакуума), но и экологически (реальная экономия топлива или повышение тепловой мощности ТЭЦ без дополнительных расходов топлива и капитальных затрат) . Все это позволит в тепловых сетях увеличить присоединенную нагрузку.

Рис.1. Принципиальная схема системы теплоснабжения ВТГ:

1 - центробежный насос; 2 - вихревая труба; 3 - расходомер; 4 - термометр; 5 - трехходовой кран; 6 - вентиль;

7 - батарея; 8 - калорифер.

Теплоснабжение на базе автономных водяных теплогенераторов

Автономные водяные теплогенераторы (АТГ) предназначены для получения нагретой воды, которая используется для теплоснабжения различных промышленных и гражданских объектов.

АТГ включает в свой состав центробежный насос и специальное устройство, создающее гидравлическое сопротивление. Специальное устройство может иметь различную конструкцию, эффективность работы которой зависит от оптимизации режимных факторов, определяемых НОУ-ХАУ-разработками.

Одним из вариантов специального гидравлического устройства является вихревая труба, включаемая в систему децентрализованного теплоснабжения, работающая на воде .

Применение системы децентрализованного теплоснабжения весьма перспективно, т.к. вода, являясь рабочим веществом, используется непосредственно для отопления и горячего во-

доснабжения, тем самым делая эти системы экологически чистыми и надежными в эксплуатации. Такая децентрализованная система теплоснабжения была смонтирована и испытана в лаборатории Основ трансформации тепла (ОТТ) кафедры Промышленных теплоэнергетических систем (ПТС) МЭИ.

Система теплоснабжения состоит их центробежного насоса, вихревой трубы и стандартных элементов: батареи и калорифера. Указанные стандартные элементы являются неотъемлемыми частями любых систем теплоснабжения и поэтому их наличие и успешная работа дают основания утверждать о надежной работе любой системы теплоснабжения, включающей эти элементы.

На рис. 1 представлена принципиальная схема системы теплоснабжения. Система заполнена водой, которая, нагреваясь, поступает в батарею и калорифер. Система снабжена переключающей арматурой (трехходовыми кранами и вентилями), которая позволяет осуществлять последовательное и параллельное включение батареи и калорифера.

Работа системы осуществлялась следующим образом. Через расширительный бачок система заполняется водой таким образом, чтобы из системы был удален воздух, что затем контролируется по манометру. После этого на шкаф блока управления подается напряжение, задатчиком температуры устанавливается температура воды, подаваемой в систему (50-5-90 ОС), и включается центробежный насос. Время выхода на режим зависит от заданной температуры. При заданной tв=60 ОС время выхода на режим составляет t=40 мин. Температурный график работы системы представлен на рис. 2.

Пусковой период системы составил 40+45 мин. Темп повышения температуры составил Q=1,5 град/мин.

Для измерения температуры воды на входе и выходе из системы установлены термометры 4, а для определения расхода - расходомер 3.

Центробежный насос был установлен на легкой передвижной подставке, изготовление которой можно осуществить в любой мастерской. Остальное оборудование (батарея и калорифер) стандартное, приобретаются в специализированных торговых фирмах (магазинах).

Арматура (трехходовые краны, вентили, уголки, переходники и т.д.) также приобретаются в магазинах. Система смонтирована из пластиковых труб, сварка которых осуществлялась специальным сварочным агрегатом, который имеется в лаборатории ОТТ.

Разность температур воды в прямой и обратной магистралях составила примерно 2 ОС (Δt=tnp-to6=1,6). Время работы центробежного насоса ВТГ составляло в каждом цикле 98 с, паузы длились по 82 с, время одного цикла равнялось 3 мин.

Система теплоснабжения, как показали испытания, работает устойчиво и в автоматическом режиме (без участия обслуживающего персонала) поддерживает первоначально заданную температуру в интервале t=60-61 ОС.

Система теплоснабжения работала при последовательном по воде включении батареи и калорифера.

Эффективность системы оценивается:

1. Коэффициентом трансформации тепла

μ=(Ο6+Οκ)/νν=ΣΟ/νν;

2. Коэффициентом полезного действия

где: 20 =Q6+QK - количество тепла, отданное системой;

W - количество электрической энергии, затраченное на привод центробежного насоса; tq=1-T0C/TB - коэффициент работоспособности тепла;

Тв - температурный уровень отданного тепла; Тос - температура окружающей среды.

При затраченной электроэнергии W=2 кВт.ч, количество произведенного тепла за этот период составило 20=3816,8 ккал. Коэффициент трансформации равен: μ=3816,8/1720=2,22.

КПД равен η=μτ =2,22.0,115=0,255 (~25%), где: tq=1 -(293/331)=0,115.

Из энергетического баланса системы видно, что дополнительное количество теплоты, выработанное системой, составляло 2096,8 ккал. На сегодняшний день существуют различные гипотезы, пытающиеся объяснить, как появляется дополнительное количество теплоты, но однозначного общепризнанного решения нет.

Выводы

1. Децентрализованные системы теплоснабжения не требуют протяженных теплотрасс, а следовательно - больших капитальных затрат.

2. Использование децентрализованных систем теплоснабжения позволяет существенно сократить вредные выбросы от сгорания топлива в атмосферу, что улучшает экологическую обстановку.

3. Использование тепловых насосов в системах децентрализованного теплоснабжения для объектов промышленного и гражданского секторов позволяет по сравнению с котельными экономить топливо в количестве 6+8 кг у.т. на 1 Гкал выработанного тепла, что составляет примерно 30-5-40%.

4. Децентрализованные системы на базе ТН успешно применяются во многих зарубежных странах (США, Япония, Норвегия, Швеция и др.). Изготовлением ТН занимаются более 30 фирм.

5. В лаборатории ОТТ кафедры ПТС МЭИ смонтирована автономная (децентрализованная) система теплоснабжения на базе центробежного водяного теплогенератора.

Система работает в автоматическом режиме, поддерживая температуру воды в подающей магистрали в любом заданном интервале от 60 до 90 ОС.

Коэффициент трансформации тепла системы составляет м=1,5-5-2, а КПД равен около 25%.

6. Дальнейшее повышение энергетической эффективности децентрализованных систем теплоснабжения требует проведения научно-технических исследований с целью определения оптимальных режимов работы.

Литература

1. Соколов Е. Я. и др. Прохладное отношение к теплу. Известия от 17.06.1987.

2. Михельсон В. А. О динамическом отоплении. Прикладная физика. Т.III, вып. З-4, 1926.

3. Янтовский Е.И., Пустовалов Ю.В. Парокомпрессионные теплонасосные установки. - М.: Энергоиздат, 1982.

4. Везиришвили О.Ш., Меладзе Н. В. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло- и хладоснабжения. - М.: Издательство МЭИ, 1994.

5. Мартынов А. В., Петраков Г. Н. Двухцелевой тепловой насос. Промышленная энергетика № 12, 1994.

6. Мартынов А. В., Яворовский Ю. В. Использование ВЭР на предприятиях химической промышленности на базе ТНУ. Химическая промышленность № 4, 2000.

7. Бродянский В.М. и др. Эксергетический метод и его приложения. - М.: Энергоиздат, 1986.

8. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения - М.: Энергоиздат, 1981.

9. Мартынов А.В. Установки для трансформации тепла и охлаждения. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

10. ДевянинД.Н., ПищиковС.И., Соколов Ю.Н. Тепловые насосы - разработка и испытание на ТЭЦ-28. // «Новости теплоснабжения», № 1, 2000.

12. Калиниченко А.Б., Куртик Ф.А. Теплогенератор с самым высоким КПД. // «Экономика и производство», № 12, 1998.

13. Мартынов А.В., Янов А.В., Головко В.М. Система децентрализованного теплоснабжения на базе автономного теплогенератора. // «Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века», № 11, 2003.

От редакции : На второй научно-практической конференции «Системы теплоснабжения. Современные решения», которую уже традиционно проводит Некоммерческое Партнерство «Российское теплоснабжение», после ряда докладов, посвященных вихревым генераторам тепла, развернулась жаркая дискуссия. Собравшиеся пришли к выводу, что получение тепла в количестве, превышающем затраченную электроэнергию, свидетельствует о том, что современная наука еще не может указать источник этой энергии и его природу, а значит, пользоваться этим явлением следует с крайней осторожностью, т.к. влияние этой установки на окружающую среду и людей не изучены.

Это подтверждается и современными исследованиями. Например, на международной конференции «Аномальные физические явления в энергетике и перспективы создания нетрадиционных источников энергии», состоявшейся 15-16 июня 2005 г. в Харькове, несколько групп исследователей из разных городов Украины сообщили, что они обнаружили радиационное излучение, создаваемое вихревым теплогенератором.

Так, например, специалисты Института технической теплофизики НАН Украины обнаружили участок на торце вихревой трубы с повышенным (в 1,3-1,9 раза) гамма-излучением по сравнению с фоновым значением. Информация о данном эксперименте была также опубликована в журнале «Промышленная теплотехника» (Киев) № 6, 2002 г. в статье Халатова А.А., Коваленко А.С., Шевцова С.В. «Определение коэффициента преобразования энергии в вихревом теплогенераторе типа ТПМ 5,5-1». Авторами статьи отмечено, что природа этого излучения пока не совсем понятна и требует дальнейшего изучения.