Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергосбережение в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологиях. Учебное пособие.pdf
– применение эффективных способов регулирования мощности
систем;
– внедрение системы автоматизации процессов теплоснабжения
и воздухоподготовки;
– интенсификация процессов тепло- и массообмена для оборудования, обеспечивающего соответствующий микроклимат в помещении.
Использование ВЭР. Применение природной теплоты и холода.
Это направление включает следующие мероприятия:
– использование природной теплоты и холода воды, грунта, воздуха с применением теплонасосной установки (ТНУ);
– использование солнечной энергии;
– утилизация ВЭР (тепловой энергии и холода удаляемого воздуха, источников освещения, сточных вод и т.д.);
– применение ТНУ в целях повышения потенциала природных
источников тепловой энергии и ВЭР.
Все мероп
–
долгосрочные со сроком окупаемости более 5 лет (например,
иятия этой группы подразделяются на:
р
утепление наружных стеновых панелей с применением современных
теплоизоляционных материалов, замена оконных блоков и т.д.), требующие значительных финансовых затрат и времени;
–
среднесрочные со сроком окупаемости 2…5 лет (внедрение ав-
томатизированных систем регулирования расхода, температуры теплоносителя, заделка швов и стыков панелей и др.);
–
первоочередные со сроком окупаемости до 2 лет (например,
работа с потребителями тепловой энергии о необходимости экономии
энергоресурсов и т.д.).
7.3. ТИПОВЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ
1. Установка приборов учёта и контроля за расходованием
энергоресурсов даёт экономию энергии от 30 до 50% по сравнению с
проектом.
2.
Регулирование мощности систем отопления. Различают
регулирование
в котельных),
местное регулирование (осуществляется в ИТП), индивидуальное
регулирование (осуществляется непосредственно у отопительных
приборов).
центральное (осуществляется либо на ТЭЦ, либо
групповое регулирование (осуществляется на ЦТП),
101
Из указанных видов регулирования наибольшее распространение
получило центральное регулирование –
качественное регулирование,
когда изменяется температура теплоносителя при постоянном расходе.
Количественное регулирование предусматривает изменение расхода
теплоносителя при неизменной его температуре.
качественное
регулирование предусматривает совместное изменение
Количественно-
параметров теплоносителя в зависимости от температуры наружного
воздуха.
Среди энергосберегающих методов местного и индивидуального
регулирования расхода теплоносителя практикуются следующие
[29 – 31]:
– методы, учитывающие поступление тепловой энергии от ис-
точников внутри здания;
– методы, учитывающие особенности внутренних систем ото-
пления (тип применяемого отопительного прибора, например);
– методы, учитывающие ветровую и солнечную нагр
редн
юю часть здания (пофасадное регулирование).
3.
Местное пофасадное регулирование расхода теплоносителя
узку на пе-
в ИТП применяется при условии разделения системы отопления по
фасадам здания. Если такого разделения нет, то применяется индивидуальное регулирование.
Технически пофасадное отопление осуществляется путём внедрения на ИТП системы автоматического регулирования расхода теплоносителя по фасадам здания.
4.
Индивидуальное количественное регулирование. Такой ме-
тод регулирования расхода теплоносителя в отопительной системе
возможен с использованием терморегуляторов. Принцип работы терморегулятора заключается в автоматическом регулировании подачи
теплоносителя в отопительный прибор в зависимости от температуры
воздуха внутри помещения. Терморегуляторы устанавливаются на каждый прибор.
В зависимости от типа отопительной системы применяют терморегуляторы соответствующей конструкции, отличающиеся величи
создавае
мого гидравлического сопротивления. Для однотрубных ото-
ной
пительных систем применяют терморегуляторы пониженного гидравлического сопротивления, а для двухтрубных – повышенного гидравлического сопротивления. Выбор термоэлемента зависит от условий
размещения отопительного прибора и терморегулятора.
102
Как показывает практика, экономия тепловой энергии в случае
применения индивидуального регулирования (уменьшение расхода
теплоносителя в отопительной системе) достигается если:
– имеет место поступление теплоты от бытовых приборов;
– имеет место поступление тепла от солнечного излучения;
– установлен ночной режим в жилых помещениях, администра-
тивных и общественных зданиях (пониженная температура).
В системах вентиляции и ко
ндиционирования во
здуха в целях
экономии энергоресурсов можно отметить следующие энергосберегающие мероприятия:
– смешанное (совместное) использование местной и общеоб-
менной вентиляции;
– утилизация тепловой энергии вентиляционных выбросов;
– применение ТНУ (использование природной теплоты и хо-
лода);
– выбор оптимальной конструкции вентилятора с частотно-
регулируемым электроприводом;
– прокладка воздуховодов с теплоизоляцией в местах с по
женно
й температурой воздуха.
Система местной вентиляции. Среди мероприятий по эко-
5.
ни-
номии энергоресурсов наиболее распространены воздушные завесы
[29]. Они применяются в местах, где невозможно (по технологическим
причинам) полностью изолировать поступление наружного воздуха
внутрь помещения (например, производственные цеха и т.д.). Различают одностороннюю и двухстороннюю завесы.
Совместное применение общеобменной и местной вентиляции
позволяет сэкономить до 20% энергоресурсов по сравнению с пр
нением
только общеобменной вентиляции.
Рециркуляция. Это метод снижения расхода тепловой энер-
6.
име-
гии, поступающей от внешних источников, который не требует больших капитальных вложений. Суть метода заключается в подмешивании части удаляемого из помещения воздуха к воздуху, подаваемому в
помещение.
Метод имеет ограничения. Он не может быть применим в случа-
ез-
ях, когда в удаляемом воздухе присутствуют вредные вещест
ва, бол
нетворные бактерии и т.д. Он также не может быть применим для
взрыво- и пожароопасных объектов.
При невозможности применения рециркуляции тепловая энергия
и холод удаляемого воздуха могут передаваться приточному воздуху
через теплообменники-утилизаторы. В этом случае может извлекаться
как явная, так и скрытая теплота.
103
Для утилизации скрытой теплоты применяются конденсационные
теплообменники-утилизаторы различной конструкции.
7.
Соблюдение установленного графика работы и регулиро-
вание мощности.
Метод даёт реальную экономию энергоресурсов.
Соблюдение установленного графика работы приточными вентиляционными системами позволяет экономить тепловую энергию, а регулирование мощности – электроэнергию.
Варианты регулирования расхода воздуха вентиляционной сис-
темой:
– применение шибера (дросселирование);
– применение частотно-регулируемого привода вентилятора;
– применение трансформаторов напряжения питания электро-
привода.
При дросселировании регулирование расхода осуществляется пу-
тём изменения ко
эффициен
та аэродинамической характеристики вен-
тиляционной сети.
Применение частотно-регулируемого привода или трансформатора напряжения позволяет регулировать расход за счёт изменения частоты вращения вала рабочего колеса вентилятора.
8.
Восстановление пропускной способности внутридомовых
отопительных систем и систем горячего водоснабжения.
Это мероприятие по энергосбережению не требует больших затрат, но даёт хорошие результаты.
Данный метод заключается в удалении отложений с внутренней
поверхности труб в отопительных системах и системах горячего водоснабжения, которые являются причиной:
– уменьшения коэффициента теплопередачи отопительных приборов;
– уменьшения расхода теплоносителя (а, значит, и тепловой нагрузки) по о
топлению
при неизменной температуре теплоносителя;
– увеличения гидравлического сопротивления сети и электрической мощности, подаваемой на привод насосов.
Очистка труб позволяет исключить, или, по крайней мере, существенно уменьшить незапланированные расходы электроэнергии на
перемещение теплоносителя (непроизводительные расходы).
Наиболее прогрессивными методами очистки внутренней поверхности труб от отложений являются пневмогидроимпульсные и
э
л
ектрогидроимпульсные. Указанные методы дают хорошие результа-
ты, причём не требуют демонтажа трубопроводной системы.
104
Пневмогидроимпульсный метод очистки отложений. В основе
метода лежит создание кинетической волны давления, распространяющейся с огромной скоростью (до 1500 м/с). Эта волна создаётся коротким импульсом сжатого воздуха. Воздушная пробка взаимодействует
с жидкостью, находящейся внутри трубы. Как показали исследования,
98% энергии возникшей ударной волны воздействует на жидкость и
только 2% – на материал трубы. В результате происходит отделение
ний со стенок трубы (и отопительного прибора – радиатора).
е
отлож
Электрогидроимпульсный метод очистки отложений. Метод
основан на эффекте Юткина. Электрический разряд высокого напряжения создаёт в жидкости, находящейся в трубе, динамическую волну
с давлением до 7 атмосфер (0,7 МПа). Вследствие разности распространения этой ударной волны в жидкости и стенке трубы, на поверхности контакта отложений со стенкой трубы возникает сильная деформация, приводящая к разрушению этих о
преимуществам метода можно отнести:
К
тложений.
– удаление всех типов отложений до полной очистки поверхности;
– экологическую безопасность;
– возможность очистки труб различной конфигурации и слож-
ности.
Электрогидроимпульсный метод очистки отложений в трубах,
так же как и рассмотренный выше пневмогидроимпульсный метод,
не требует демонтажа системы.
Применение ТНУ для горячего водоснабжения и холодо-
9.
снабжения здания.
Эффективность ТНУ оценивается величиной коэффициента преобразования, который определяется как отношение
тепловой энергии, полученной в конденсаторе, к тепловому эквиваленту электроэнергии, затраченной на привод компрессора. Как правило, этот коэффициент составляет 3…4, т.е. на единицу мощности
привода приходится три-четыре единицы тепловой мощности низкопотенциального природного источника теплоты.
В целях тепло- и холод
оснабжения здания могут бы
ть использо-
ваны следующие природные источники тепловой энергии:
– вода естественных и искусственных водоёмов (рек, озёр, во-
дохранилищ и т.д.);
– наружный воздух (при положительных температурах);
– геотермальные природные источники;
– грунт;
– вода подземная;
– энергия солнца.
105
На рисунке 7.1 представлена принципиальная схема применения
ТНУ для горячего водоснабжения и холодоснабжения типового здания, где в качестве природного низкопотенциального источника тепловой энергии используется наружный воздух [32].
В систему ГВС
6
7
2
3
4
Система
отопления
1
5
Тепловая
сеть Из водопровода
Рис. 7.1. Принципиальная схема теплового пункта
с тепловым насосом [32]:
1 – насос циркуляционный отопительный;
2 – водоподогреватель системы ГВС; 3 – бак-аккумулятор;
4 – насос вторичного контура теплообменника; 5 – тепловой насос;
6 – калорифер; 7 – насос циркуляционный системы ГВС
106
Зимний период. Теплоноситель поступает из тепловой сети.
Регулирование тепловой мощности системы отопления осуществляется с помощью трёхходового клапана и циркуляционного насоса
подготовки горячей воды включает в себя водоподогреватель
аккумулятор
воды меньше, чем подача насоса
баке
3.
3 и циркуляционный насос 4. Если водоразбор горячей
4, то горячая вода накапливается в
1. Блок
2, бак-
При увеличении потребления горячей воды часть холодной воды
из водопровода поступает в бак
3 и вытесняет накопившуюся там го-
рячую воду в систему ГВС.
Летний период. Система ГВС полностью отключена от тепло-
вой сети. В качестве источника теплоты для ГВС используется внутренний воздух помещения зданий (или наружный воздух). Используя
потенциал теплоты воздуха, функционирует тепловой насос
5, рабо-
тающий по схеме вода–вода. К испарителю теплового насоса тепловая энергия подводится с водой, циркулирующей через радиаторы
системы отопления здания (в жаркое время) или через калорифер
(в прохладное время). Циркуляция обеспечивается циркуляционным
насосом
1.
Циркуляция водопроводной воды через конденсатор теплового
насоса осуществляется насосом
4. В баке-аккумуляторе 3 накапливает-
ся вода, подогретая в тепловом насосе. Работая по такой схеме, тепловой насос
5 обеспечивает нагрев водопроводной воды и охлаждение
помещений в жаркое время.
За счёт применения тепловых аккумуляторов и ТНУ обеспечивается тепловая мощность системы ГВС, равная 180 кВт. При этом
потребление тепловым насосом электрической мощности составляет
6,5 кВт.
1. Классификация энергосберегающих мероприятий в зданиях и
сооружениях.
2. Влияние учёта и контроля за расходованием энергоресурсов
на энергосбережение.
3. Каковы основные направления энергосбережения в зданиях и
сооружениях?
Контрольные вопросы для самопроверки
6
107
4. Назовите типовые мероприятия по энергосбережению в зда-
ниях и сооружениях.
5. Приведите примеры энергосберегающих мероприятий в зданиях, в основе которых лежит использование природных тепловой
энергии и холода.
6. Приведите примеры энергосберегающих мероприятий в зданиях, в основе которых лежит использование ВЭР.
7. Приведите примеры применения ТНУ с целью теплоснабжения и хо
лодоснабжения
зданий.
108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Учебная дисциплина «Энергосбережение в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологиях» является базовой при подготовке специалистов – бакалавров в области производства, преобразования, передачи и потребления тепловой энергии (направление подготовки
13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», профиль «Энергообеспечение предприятий»).
В учебном пособии «ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ, ТЕПЛОТЕХНИКЕ И ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЯХ» авторами
рассмотрены вопросы, с которыми сталкиваются специалисты, ра
тающие в об
ласти проектирования и эксплуатации теплоэнергетиче-
бо-
ского оборудования. Поэтому выпускники указанного направления
подготовки должны знать законодательную базу в области энергосбережения в Российской Федерации, которая постоянно совершенствуется; в совершенстве владеть и применять на практике приёмы и методы,
направленные на энерго- и ресурсосбережение как на стадии проектир
вания теплогенерирующего (или теплопотребляющего) энергетиче-
о
ского оборудования, так и при его эксплуатации; владеть методами
энергосбережения при транспортировке и распределении тепловой
энергии; знать и использовать на практике особенности в вопросах
энергосбережения в высокотемпературных и низкотемпературных теплотехнологических процессах; уметь применять энергосберегающие
мероприятия при проектировании зданий и сооружений по рациональному использованию энергии пр
и их экс
плуатации.
Каждый раздел учебного пособия заканчивается контрольными
вопросами для самопроверки, что, по мнению авторов, несомненно,
будет способствовать лучшему усвоению материала.
Авторы выражают уверенность, что данное учебное пособие будет полезным также аспирантам и специалистам, работающим в области проектирования, эксплуатации и совершенствования теплоэнергетического оборудования и инженерных систем.
109
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Молодежникова, Л. И. Энергосбережение в теплоэнергетике
и теплотехнологиях : учебное пособие / Л. И. Молодёжникова ; Томский политехнический университет. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 205 с.
Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях :
2.
учебник для вузов / О. Л. Данилов, А. Б. Гаряев, И. В. Яковлев и др. ;
под ред. А. В. Клименко. – 2-е изд., стер. – М. : Издательский дом
МЭИ, 2011. – 424 с. : ил.
Мунц, В. А. Энергосбережение в энергетике и теплотехноло-
3.
гиях : конспект лекций / В. А. Мунц. – Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. – 136 с.
Теплотехника : учебник для вузов / В. Н. Луканин,
4.
М. Г. Шатров, Г. М. Камфер и др. – М. : Высшая школа, 1999.
Топливно-энергетический комплекс в России 2000 – 2006 гг. :
5.
справочно-аналитический обзор. – М. : ИАЦ «Энергия», 2007.
Данилов, Н. И. Энциклопедия энергосбережения / Н. И. Да-
6.
нилов, Я. М. Щелоков. – Екатеринбург : Сократ, 2004.
Конституция Российской Федерации. – М. : Юрид. лит.,
7.
2011. – 64 с.
Богатырева, О. Н. Нормативно-правовая база энергосбереже-
8.
ния в Российской Федерации : учебное пособие / О. Н. Богатырева,
И. Д. Кузьмина. – СПбГТУРП. СПб., 2014. – 56 с.
Гражданский кодекс Российской Федерации – М. : Статут,
9.
2012. – 686 с.
Федеральный закон Российской Федерации от 23.11.2009 г.,
10.
№ 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные
акты Российской Федерации». Информационно-правовой портал. –
URL : http://www.garant.ru/
Федеральный закон Российской Федерации от 03.07.2016 г.
11.
№ 269-ФЗ «О внесении изменений в статью 13 Федерального закона
«Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности
и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Информационно-правовой портал. – URL :
http://www.garant.ru/
Федеральный закон Российской Федерации от 30.12.2004 г.
12.
№ 210-ФЗ (в ред. от 30.12.2012 г.) «Об основах регулирования тарифов
110