Разработка мероприятий по повышению энергетической эффективности тепловых сетей. Повышение эффективности отопительных систем Пилотные проекты по повышению эффективности системы отопления

В хорошо изолированном ДНЭ многие источники бесплатного тепла существенно снижают тепловую потребность по сравнению с плохо изолированном домом. Количество этой бесплатной энергии может сильно колебаться на протяжении дня. Поэтому отопительная система должна быстро и точно реагировать на эти колебания, чтобы эффективно использовать бесплатную энергию. Подача тепла должна и регулироваться и, при отсутствии потребности в тепле - прекращаться. В интересах динамичного регулирования

общая масса отопительной системы должна быть как можно меньше по отношению к количеству отданного тепла. Хорошо зарекомендовали себя в плоские обогреватели с небольшим содержанием воды, конвекторы, или так называемые рамочные обогреватели.

Важное значение имеют специальные термовентили со встроенным приспособлением аналоговой регуляции Эффективны также системы воздушного отопления, комбинируемые с системами многократного использования воздушного тепла Не рекомендуется из-за инерции системы отопления полов, если они не связаны с использованием аккумулированной солнечной энергии. Отопительные системы должны быть хорошо продуманы на основании расчетов отопительной сети. С помощью предохранительных вентилей или дифференциального насоса нужно следить, чтобы регулирующие вентили не перегружались при малой потребности в тепле. Нельзя также отказываться от общей центральной регуляции отопления, которая уменьшает или увеличивает приток тепла в зависимости от смены дня и ночи, а также отключает систему при отсутствии потребности в тепле

Передача тепла. Критерием выбора для системы передачи тепла должно быть преимущественное потребление энергии и выброс вредных веществ на единицу произведенного необходимого тепла. Принимая во внимание малое теплопотребление односемейного ДНЭ, хорошим выбором с финансовой точки зрения является газ-комби-терм (отопление жилья с одновременным нагреванием воды). Газ-комби-терм является газовой колонкой с автоматическим регулированием мощности, которая греет воду в отопительной системе, поддерживающей заданную температуру в каждой комнате отдельно. Она же одновременно поддерживает горячей (60оС) воду в теплоизолированном баке для хозбытовых нужд. По желанию этот бак может быть соединен с солнечным коллектором, что окупается за несколько лет. Управляет работой всей системы блок автоматики.

Техника использования теплоты продуктов сгорания

Принимая во внимание сохранение первичной энергии и общую энергетическую нагрузку на окружающую среду можно признать наилучшим решением механизм использования теплоты продуктов сгорания. Большие капитальные вложения этой системы окупаются благодаря лучшему использованию энергии (для газа около 10%) и долгим циклом работы.

При большом количестве потребляемой энергии или при соединении нескольких домашних хозяйств возможно использовать теплоэлектроцентрали (тепло от дизельной, угольной либо газовой теплоэлектростанции). Это является наилучшим выходом при условии коротких коммуникаций.

В связи с возможностью рекуперации тепла воздуха рекомендуется использования воздушных отопительных систем вместо систем с панельными радиаторами и горячей водой. При этом объем воздуха, принесенного системой обмена, нагревается в заданном режиме. Хотя такие отопительные системы оказываются очень дорогими в сравнение с обычным паровым отоплением, они все же они имеют еще и такое преимущество, как интегрирование с системой вентиляции.

В одноквартирном доме коммуникации для горячей воды должны быть запланированы очень короткими, поскольку в таком случае можно реально сократить потери тепла. С помощью таймера необходимо также прекращать подачу тепла в периоды, когда потребности в тепле нет.

Получение горячей воды с помощью солнечной энергии. Для частичного домашнего хозяйства это является самой эффективной возможностью использования обновляемой энергии. Солнечные батареи могут обеспечить около 50% годовой потребности в горячей воде. Причем с мая по сентябрь они могут полностью обеспечивать эту потребность. При недостатке солнечного света данная система обеспечивает по крайне мере подогрев воды в верхней части теплообменника. Таким образом можно обеспечивать рациональное распределение энергии между системами. Все компоненты системы, такие, например, как коллекторные пластины, теплообменники, теплокоммуникации могут быть смонтированы в соответствии с потребностью и рационально соединены между собой. Установку можно провести своими силами и таким образом уменьшить общую стоимость.

Не рекомендуются системы отопления с использованием электроэнергии. Рефлекторные отопительные системы (например, электроаккумуляторное отопление) не могут быть рекомендованы с экологической точки зрения, так как использование первичной энергии и выбросы более чем в два раза превышают аналогичные показатели систем на горючем топливе. Электрические теплонасосы с точки зрения использования первичной энергии и выброса вредных веществ приблизительно настолько же эффективны, как и газовые отопительные системы. К тому же, электрические теплонасосы значительно дороже газовых систем.

экологический природный цивилизация

Контрольные задачи

Произведите экономическую оценку и анализ возможности получения дополнительной прибыли для энергосистемы, в которую входят 5 ТЭС.

Себестоимость тепло- и электроэнергии:

Сm = 32 р./Гкал;

Сэ =0,4 р./кВт·ч.

Цена отпускаемой тепло- и электроэнергии:

Цm = 70 р./Гкал;

Цэ = 1 р./кВт·ч.

Данные для расчета

Определим относительный коэффициент выброса (для каждого загрязняющего вещества):

Е = П / Ф = ?iAimi(1) / ?iAi(0) (1)

Где, П - максимальная допустимая концентрация;

Ф- фактическая концентрация;

Ai - относительная опасность выбросов;

mi - масса выбросов.

Е=8,233/6,318=1,303

Оценивается величина экономического коэффициента:

в случае невыполнения нормативов (Е > 1)

К = lg E - 1(2)

К = lg (1,303) - 1= -0,885

Подсчитаем прибыль энергосистемы:

Электроэнергия: Цэ- Сэ=1-0,4=0,6 руб./кВт·ч.,

Прибыль: Wэ* К =12,40*0,6= 7,44 млн.руб

Тепло: Цт- Ст=70-32=38 руб. /Гкал;

Прибыль: 2168*38=82384 руб.

По=7440000+82384= 7522384 руб.

Дополнительная прибыль составит:

П = По [(lg E + 1) - 1]= По (К-1) (3)

Тепловая эффективность отопительного устройства в помещении и выбор установочной тепловой мощности системы отопления.

Отопительный прибор должен компенсировать дефицит теплоты в помещении. Использование приборов той или иной конструкции и их установка в различных местах поме­щения не должны приводить к заметному перерасходу теп­лоты. Показателем, оценивающим эти свойства, является отопительный эффект прибора, который показывает отно­шение количества затрачиваемой прибором теплоты для создания в помещении заданных тепловых условий к рас­четным потерям теплоты помещением.

Считается, что наилучшим отопительным эффектом об­ладают панельно-лучистые приборы, установленные в верх­ней зоне помещения или встроенные в конструкцию потолка. Отопительный эффект таких приборов равен 0,9-0,95, т. е. теплоотдача потолочных панелей-излучателей может быть даже несколько ниже расчетных теплопотерь помеще­ния без ухудшения комфортности внутренних условий. Отопительный эффект панели, расположенной в конструк­ции пола, около 1,0.

Наиболее распространенные приборы - радиаторы обыч­но устанавливают в нишах или около поверхности наруж­ной стены. Заприборная поверхность перегревается и через эту часть наружной стены бесполезно теряется некоторое количество теплоты. В результате отопительный эффект радиаторов оценивают величиной 1,04-1,06. В этом отно­шении более эффективными оказываются конвекторы, рас­полагаемые вдоль наружной стены. Отопительный эффект, например, плинтусного конвектора около 1,03.

Подоконная панель, встроенная в конструкцию наруж­ной стены, может иметь заметные бесполезные потери теп­лоты и ее отопительный эффект снижается до 1,1.

Отопительные приборы обычно имеют определенный шаг принятого номенклатурного ряда, который в СНиП выражают теплоотдачей, кВт, отдельного элемента прибора этого ряда. В результате в помещении устанавливают число элементов прибора, округленное в большую сторону сверх расчетной величины. Связанное с этим увеличение теплово­го потока от приборов рекомендуют учитывать коэффи­циентом β 1 , который изменяется от 1,02 до 1,13 в зависимо­сти от изменения теплоотдачи отдельного элемента прибора от 0,12 до 0,3 кВт.

Дополнительные потери теплоты отопительным прибо­ром, установленным у наружного ограждения, учитывают коэффициентом β 2 . Его значение в зависимости от вида при­бора и способа его установки у наружного ограждения изменяется от 1,02 до 1,1.

Кроме потерь, связанных с размещением нагреватель­ных приборов, в системе отопления возникают бесполезные потери теплоты трубами, встроенными в конструкции на­ружных ограждений, а также в тепловом пункте и других элементах системы. Определяют также дополнительные теплопотери Q тр трубами в неотапливаемых помещениях, связанные с охлаждением теплоносителя.

Величина суммарных дополнительных потерь (заприборными участками наружных ограждений и теплопроводами в неотапливаемых помещениях) должна быть по СНиП не более 7% тепловой мощности системы отопления.

Удельная тепловая характеристика здания и расчет потребности в теплоте на отопление по укрупненным измерителям

Для теплотехнической оценки объемно-планировочных и конструктивных решений и для ориентировочного рас­чета теплопотерь здания пользуются показателем - удель­ная тепловая характеристика здания q, которая при изве­стных теплопотерях здания равна:

q = Q зд ∕

где Q зд - расчетные теплопотери через наружные ограждения всеми помещениями здания, Вт; V - объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м 3 , (t в – t н)- расчетная разность температуры для основных помещений здания.

Величина q , Вт/(м 3 °С), определяет средние теплопотери 1 м 3 здания, отнесенные к расчетной разности температуры 1°. Ее можно определить заранее

q = q 0 β t

где q 0 - эталонная удельная тепловая характеристика, соответст­вующая разности температур ∆t 0 =18 - (- 30)= 48 °С; β t - темпе­ратурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической рас­четной разности температур от ∆t 0

Эталонная удельная тепловая характеристика может быть определена с учетом требований СНиП.

Экономические показатели систем отопления

Экономичность системы отопления обусловлена стои­мостью материалов и оборудования, изготовления и сбор­ки, а также эксплуатации. Показателями экономичности являются технологичность конструкции, масса элементов, затраты труда и сроки изготовления и монтажа, расходы на наладку, управление и ремонт.

Технологичность конструкции включает такие реаль­ные мероприятия, как упрощение схемы, унификация и уменьшение числа деталей, применение нормалей, удоб­ство сборки, которые обеспечивают изготовление и монтаж с минимальными затратами времени, средств и труда.

Экономический эффект выявляется при проведении технико-экономического сравнения различных проектных решений. Сравнение позволяет выбрать систему отопления, наиболее экономичную в данных конкретных условиях.

При экономическом сравнении вариантов применяют следующие показатели: капитальные вложения К, экс­плуатационные затраты И, продолжительность монтаж­ных работ и эксплуатации системы отопления. Обычно ис­пользуют часть этих показателей. Самым простым является сравнение систем отопления с различными приборами, но с одним видом теплоносителя и с одной схемой, так как оно делается только по капитальным вложениям. Чаще всего сопоставляют системы по капитальным вложениям и экс­плуатационным затратам. Реже учитывают еще сроки мон­тажа и службы систем, наличие трудовых резервов.

Наиболее экономичен вариант, имеющий минимальные суммарные капитальные вложения и эксплуатационные затраты. Обычно приходится сравнивать два варианта, один из которых имеет меньшие капитальные вложения, другой - меньшие эксплуатационные затраты. Так, при уменьшении диаметра труб насосной водяной системы отоп­ления капитальные вложения уменьшаются, но увеличи­вается расход электроэнергии; автоматизация системы увеличивает капитальные вложения, но уменьшает экс­плуатационные затраты. Экономически более эффективный вариант выявляют в подобных случаях в зависимости от срока z, лет, окупаемости дополнительных капитальных вложений.

Z = (К 1 – К 2)∕ (И 1 – И 2)

Если этот срок z < z н - нормативного срока окупае­мости дополнительных капитальных вложений за счет сни­жения эксплуатационных затрат, то целесообразно осущест­вить вариант с большими капитальными вложениями K 1 и меньшими средними годовыми эксплуатационными затра­тами И 1 . Если z > z н, то целесообразен вариант с меньшими капитальными вложениями К 2 и большей средней стои­мостью эксплуатации И 2 в течение года. Нормативный срок z н окупаемости вложений в систему отопления принят рав­ным 8,33 года (12,5 года для новой техники и энергосбере­гающих мероприятий) независимо от вида здания.

При экономическом сопоставлении нескольких систем или вариантов системы для каждого из них находят при­веденные затраты

3= (К ∕z н) +И,

и, более эффективным считают вариант, имеющий наимень­шие приведенные затраты за нормативный срок окупае­мости.

Капитальные вложения в систему отопления осуществ­ляются, как правило, в течение одного года. Эксплуата­ционные затраты ежегодно изменяются; кроме того, они зависят от срока службы как системы, так и отдельных ее элементов.

Годовые эксплуатационные затраты состоят из прямых расходов на обслуживание системы отопления и амортиза­ционных расходов

И =И пр +А

где И пр - прямые эксплуатационные расходы, складывающиеся из годовых затрат на получаемую тепловую энергию (топливо), электроэнергию, заработную плату обслуживающего персонала, управление системой и текущий ремонт; А - амортизационные расходы, включающие годовые затраты на капитальный ремонт системы и отчисления на полное восстановление капитальных вложений.

Отчисления на восстановление капитальных вложений связаны с нормативным сроком службы системы, опреде­ляемым исходя из сроков физического износа ее элементов: радиаторов (40 лет), водоводов (30 лет), паропроводов, центробежных насосов, клапанов (10 лет), вентиляторов, калориферов, отопительных агрегатов (8 лет), фильтров (6 лет), конденсатопроводов (4 года).

Срок службы определяется не только физическим, но и моральным износом системы отопления, причем моральным износом считают потерю способности поддерживать темпе­ратуру во всех обслуживаемых помещениях на требуемом уровне. Нормативный срок службы распространенных сис­тем водяного отопления в настоящее время принимается равным 30 - 35 годам (меньший срок для конвекторов).

При сопоставлении различных систем отопления со­блюдают равные или хотя бы близкие эксплуатационные показатели для всех вариантов: системы должны обеспечи­вать выполнение санитарно-гигиенических, противопожар­ных и противовзрывных требований, а также должны обла­дать равноценной эффективностью.

Срок службы систем водяного отопления, как уже из­вестно, наибольший. Благодаря уменьшению амортиза­ционных расходов при этом, экономии электрической и тепловой энергии сокращаются стоимость эксплуатации, а, следовательно, и приведенные затраты. Поэтому система водяного отопления обычно становится экономически более эффективной, чем система парового отопления.

Различие в тепловом комфорте, создаваемом в помеще­ниях при сравниваемых системах отопления, учитывают изменением срока службы и степени использования площа­ди помещений. Для системы, обеспечивающей более ком­фортные условия, увеличивают расчетный срок службы на 5-10 лет (считаясь с меньшим моральным износом). Кроме того, учитывают использование рабочей площади помещений в холодное время года (за счет изменения раз­меров зоны дискомфорта), добавляя часть затрат на строи­тельные работы по обесцененной площади к сметной стои­мости другой системы.

Все же главным показателем экономичности системы отопления являются теплозатраты в процессе ее эксплуата­ции. Известно, что только годовые затраты на эксплуата­цию превышают половину стоимости устройства системы. И основная часть затрат приходится на оплату расходуемой теплоты. Теплозатраты на отопление при паровой или центральной воздушной системе превышают расход теп­лоты в системе водяного отопления вследствие возрастания попутных теплопотерь через стенки паропроводов и возду­ховодов, бесполезных для обогрева рабочих помещений.

Комбинированное отопление

Комбинированными принято называть системы цент­рального отопления с двумя теплоносителями, когда пер­вичный теплоноситель (вода, пар) используют для нагрева­ния вторичного (воды, воздуха). В связи с широким рас­пространением в нашей стране централизованного водяного теплоснабжения большинство систем центрального отоп­ления фактически стали комбинированными - водо-водяными или водо-воздушными.

В настоящее время под комбинированным отоплением стали понимать сочетание двух режимов работы системы или двух систем для отопления одного и того же помещения с переменным тепловым режимом. Проводится также совершенствование работы и устройства систем отоп­ления для улучшения теплового режима помещений и со­кращения теплозатрат на отопление зданий. Конструктив­но похожее решение встречалось и ранее, когда для отоп­ления, периодически используемого производственного по­мещения предусматривались две системы отопления раз­личной мощности: одна для рабочего периода времени, другая (дежурная) - для нерабочего.

Различают комбинированное отопление двухрежимное, двухкомпонентное, с прерывистым режимом.

Двухрежимным называют отопление, работающее при различной температуре одного и того же теплоносителя в разное время суток. Двухрежимной является система во­дяного отопления, в которой в рабочий период времени циркулирует вода при пониженной температуре (для по­лезного использования внутренних тепловыделений), а в нерабочий период - при повышенной (или наоборот). Для понижения температуры включают смесительный насос, для повышения - применяют прямоточную подачу тепло­носителя из наружного теплопровода без подмешивания охлажденной воды.

Двухрежимной может быть также система воздушного отопления, совмещенная с приточной вентиляцией в рабо­чий период времени, и рециркуляционная в нерабочий период. Температура подаваемого воздуха в первый пери­од ниже, чем во второй.

Двухкомпонентным считают отопление двумя систе­мами, дополняющими одна другую для обеспечения необ­ходимой теплоподачи в помещения. Первую систему, обыч­но водяного отопления, называемую фоновой или базисной, устраивают пониженной мощности (например, 30% расчет­ной теплопотребности рядовых помещений) для постоянного нерегулируемого действия в течение всего отопительного сезона. Задача этой системы - выравнивать дефицит теплоты, приходящейся на единицу площади или объема ря­довых и угловых, нижних и верхних однотипных помещений здания (искусственно создавать одинаковые удельные теп­ловые характеристики основных помещений).

Вторую систему водяного, воздушного, газового или электрического отопления, называемую догревающей, пре­дусматривают дополнительной мощности для поддержания необходимой температуры воздуха, как в рабочий, так и не­рабочий периоды времени. Действие догревающей системы автоматизируют для работы по заданной программе.

Комбинированное отопление может действовать с пере­рывами, и тогда тепловой режим помещений характеризует­ся тремя состояниями: постоянства температуры в течение рабочего времени, свободного понижения температуры при выключенной догревающей системе и натопа помещений перед началом работы или в праздничные дни (о преры­вистом отоплении). Возможны также различные сочетания перечисленных видов комбинированного отоп­ления, когда предусматривают двухрежимную работу од­ной или обеих систем двухкомпонентного отопления.

Повышение эффективности отопления здания

Заключительным этапом алгоритма разработки здания с эффективным использованием энергии является оценка эффективности принятого способа отопления как составной части СКМ здания. На это направлены рассмотренные в данном разделе инженерные приемы.

Комплексное свойство СКМ здания эффективно выпол­нять свои функции является обычно вероятностной харак­теристикой. Эффективность системы отопления определяется тремя основными свойствами: надежностью, управляемостью (или устойчивостью) при функционировании, обеспеченностью.

Надежность - вероятностное обеспечение безотказной работы механической части системы отопления, ее конструк­тивных узлов и элементов при эксплуатации в пределах расчетных сроков и условий.

Управляемость - вероятностное выдерживание задан­ных отклонений в работе отдельных частей и зон системы отопления в процессе управления и при эксплуатации в те­чение отопительного сезона.

Обеспеченность - принятое в проекте выдерживание с допустимой вероятностью отклонений расчетных внут­ренних условий в здании.

Регулирование системы отопления

Под регулированием системы отопления понимают комп­лекс мероприятий, направленных на максимальное при­ближение теплоотдачи ее элементов к текущей переменной теплопотребности отапливаемых помещений в течение ото­пительного сезона для выдерживания расчетной температу­ры помещений.

Различают пусковое и эксплуатационное регулирование системы. Эти виды регулирования имеют свои особенности для водяной, воздушной и паровой систем отопления.

При пуске системы отопления группы зданий, присо­единенной к теплопроводам централизованного теплоснаб­жения, обеспечивают распределение теплоносителя по от­дельным зданиям пропорционально их расчетной теплопотребности. Обычно такое регулирование проводят в центральных тепловых пунктах (ЦТП) и во внутриквартальных тепловых сетях. Способы регулирования, как при зависимом, так и при независимом присоединении системы отопления к теплопроводам, рассматриваются в дисциплине «Теплоснабжение».

Пусковое регулирование элементов и узлов системы отопления связано с обеспечением в них расчетного расхода теплоносителя.

Эксплуатационное регулирование системы отопления проводят с целью обеспечения теплоподачи в отапливаемые помещения соответствующей текущей теплопотребности. Способы регулирования различаются также в зависимости от применяемого в системе теплоносителя. В зависимости от места проведения регулирования в системе теплоснаб­жения различают центральное, групповое, местное и инди­видуальное регулирование.

В системе водяного теплоснабжения центральное регу­лирование осуществляют на тепловой станции (ТЭЦ, ко­тельной) по так называемому отопительному графику, устанавливающему связь между параметрами теплоноси­теля (температура при качественном или расход при коли­чественном регулировании) и температурой наружного воздуха как основного фактора, определяющего перемен­ный характер составляющих теплового баланса здания в те­чение отопительного сезона

Центральное регулирование на тепловой станции при теплоснабжении различных по назначению зданий (жилые, общественные, производственные и др.) и режиму теплопотребления их инженерных систем (отопление, горячее водоснабжение, вентиляция и др.) не может обеспечить ус­тойчивой работы систем отопления.

Устойчивость работы повышается при приближении места проведения регулирования к теплопотребителю за счет более полного учета различных факторов, определяю­щих теплопотребность помещений отапливаемых зданий. Так, при групповом регулировании в ЦТП появляется возможность распределять теплоту по уточненным темпе­ратурным графикам, что способствует повышению эконо­мичности отопления каждого здания. При местном регули­ровании в тепловом пункте здания учитывают особенности режима его эксплуатации, ориентацию по сторонам гори­зонта, действие ветра и солнечной радиации.

Подстрекаемый решениями последнего съезда ЦК КПСС, советский народ с радостью и воодушевлением воспринял решение Верховного Совета СССР об очередном кидняке люмпенизированного пролетариата и ликвидации пенсионеров и инвалидов как сословия, темпами не ниже 10% в год. (Бурные аплодисменты)

В нашем обществе, товарищи, сложилась порочная практика — доживать до пенсионного возраста, не имея денег. Но это не так страшно, гораздо страшнее, что пенсионеры, инвалиды и ветераны имеют наглость выживать. И причиной этому — льготы. Как выход из сложившейся ситуации, надо повсеместно внедрять монетизацию, которая не позволяла бы увеличиваться пенсионерам в своем количестве. (Аплодисменты, переходящие в овацию).

Примерно такую речь слышит для себя каждый, кто оказался не у дел. И какими бы радужными ни были бы заявления СМИ, все понимают, что чего-то здесь не так. Невозможно такой примитивной одноходовкой, как монетизация, решить такую сложную проблему. Это так же, как в шахматах сделать мат в один ход. А если попробовать проанализировать последствия, то тут будет совсем не до радуг. Наивно было бы полагать, что толпа экономистов, умеющая без последствий для себя умыкнуть миллионы в оффшоры, не смогла придумать ничего лучше, как прямую раздачу денег. И вот тут начинают закрадываться сомнения в том, что какой-то дядя действительно заботится о твоем благе. Для того чтобы понять, что нас ожидает, вовсе не обязательно быть провидцем, достаточно просто иметь память. Вспомнить, каким было отопление вашей квартиры лет двадцать назад и сравнить его с сегодняшним. Вспомнить, какую часть от зарплаты в 100 р. вы отваливали тогда и сколько платите сейчас, зарабатывая свои 100 у.е. Предвидя возражения о дотациях, скажу сразу – брехня. Квартплата в советский период дотировалась только в общагах, воякам, многодетным и ветеранам. Остальные платили по самое не хочу, от 20 до 40 р. за семью из 4 человек в трехкомнатной хрущевке без горячей воды (баксы тогда стоили по 48-65 копеек, тонна угля — 9-12 р.). Но, как бы то ни было, нынче жить стало лучше, нынче жить веселей. Если не верите мне, включите телевизор. Достаточно потрогать батареи отопления, посмотреть на термометр в вашей квартире или просто — снять валенки, чтобы почувствовать всю прелесть прохладного и освежающего дыхания новой жизни. Это вам не смрадное тепло прошлых, застойных времен.

Основная масса населения вообще предпочитает, не мудрствуя лукаво, воткнуть электрообогреватель и не создавать проблем ни себе, ни кочегарам. Но для этого нужен обогреватель и деньги. Мало кто из кочегарской братии отважится поднять температуру в котле выше 70-75С. И их тоже можно понять. Железо оно и есть железо и экстримов не любит. Рисковать тем, чтобы остановить кочегарку среди зимы на ремонт, мало кто отважится, хотя паспортные данные любого водяного котла позволяют разгонять температуру вплоть до 100С. Предел 120С при давлении 0,7 атм.

Поэтому мы имеем то, что имеем. Можно и забастовки делать, но температура воды на подаче в ваш дом выше 70С не будет, а следовательно, и тепла в вашей квартире тоже.

Между тем, есть способ «заставить» батареи обогревать ваше жилище и увеличить их КПД в два, три раза.

Способ простой и не ахти какой трудоемкий. Надо установить вентилятор так, чтобы он дул вдоль батареи. Даже обычного вентилятора от блока питания компьютера хватает, чтобы температура в комнате была выше обычной на 3-5С. Это эквивалентно тому, как если бы вы подключили дополнительно электрообогреватель мощностью 1 квт, или к своей стандартной 6-8 секционной батарее добавили еще десяток секций.

Для этого из жести выгинаем П-образную пластину и края загибаем так, чтобы пластинка прочно удерживалась за ребра батареи. По середине пластины вырезаем отверстие для воздуха и пробиваем 4 маленьких отверстия под крепление вентилятора. Закрепляем вентилятор 4-мя саморезами. Вентилятор от компа расчитан на питание 12 в постоянного тока. Так что подойдет блок питания от старого магнитофона, зарядник для аккумуляторов, но можно слепить и самопальный, с регулировкой напряжения. Тогда можно будет регулировать и обороты вентилятора и шум, который от него исходит. Цепляем это сооружение на батарею, как можно ближе к полу, подключаем и ждем… весну))). Затраты на этот гиперболоид вместе с самопальным блоком питания сопоставимы со стоимостью100 квт/ч электроэнергии. Потребляемая мощность не превышает 4 ватт. Если блок питания будет с регулировкой выходного напряжения, то, регулируя обороты вентилятора, можно регулировать температуру в помещении.

Самое главное то, что, используя такую примочку к вашей батарее, вы уменьшаете зависимость температуры в вашей комнате от настроения кочегара.

Тем, кто решится на этом делать бизнес, я бы посоветовал сделать схему, автоматически отключающую вентилятор в случае, когда температура воздуха в комнате выше температуры батареи. Это на случай, если в кочегарке остановят котел на очистку.

В летнее время этот же самый агрегат можно использовать как эрзац-кондиционер. И еще один плюс: так как скорость гниения (ржавления) магистральных труб напрямую зависит от температуры воды, то таким образом можно, снизив температуру воды до приемлемых пределов, продлить срок службы трубопроводов и котлов.

Про бизнес, про экономию и возможных доходах из этого додумаете сами…

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

тепловая сеть гидравлический котельный

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Обзор литературы по ключевым словам

1.1.1 Оптимизация диаметров трубопроводов

1.1.2 Оценкаэффективности системтеплоснабжения

1.1.3 Регулирование тепловых режимов

1.1.4 Оптимизация и наладка режимов работы тепловых сетей

1.1.5 Регулирование гидравлического режима тепловой сети

1.1.6 Шайбирование тепловых сетей

1.1.7 Основные положения наладки тепловых сетей

1.1.8 Надежность теплоснабжения

1.1.9 Современные теплоизоляционные материалы для тепловых сетей

1.2 Выводы и уточнения постановки задач

2. ОПИСАНИЕ АНАЛОГОВ СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ

2.1 Аналоги диссертационных работ

2.1.1 Повышение эффективности технологии замены дефектного участка магистрального трубопровода

2.1.2 Оптимизация теплозащиты трубопроводов и оборудования тепловых сетей

2.1.3 Мониторинг надежности тепловых сетей

2.1.4 Повышение эффективности работы систем централизованного теплоснабжения путем оптимизации тепло-гидравлических режимов

2.2 Обзор патентов

2.3 Основные недостатки тепловых сетей

2.4 Достоинства регулировки диаметров

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

3.1 Способ регулировки гидравлического режима водной тепловой сети

3.2 Способ регулировки систем горячего водоснабжения

4. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

4.1 Расчет технической эффективности

4.2 Расчет экономической эффективности

4.3 Расчет экономического эффекта

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

5.1 Общие положения

5.2 Общие требования по допуску к работе

5.3 Общие требования по организации производственных территорий

5.4 Требования безопасности при складировании материалов

5.5 Обеспечение пожаробезопасности

5.6 Обеспечение безопасности при производстве работ

6. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

6.1 Экология котельного отопления

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

В России, на главной площади, которая находится в суровом климатическом районе большое значение для обеспечения потребителей тепловой энергии. Поэтому в нашей стране широко развита централизованная система отопления, что позволяет создать комфортные условия жизни при существенном сокращении расходов на топливо. Когда Операционная стоимость также снижается.

Тепловые сети являются одним из наиболее важных и технически сложных элементов системы трубопроводов в городском хозяйстве и промышленности. Высокая Рабочая температура и давление носителя тепла -- воды -- причина повышенные требования к надежности сетей теплоснабжения и безопасности их эксплуатации.

В настоящее время традиционные методы и материалы, используемые в их строительстве и ремонте, что приводит к необходимости для каждые 10-15 лет капитальный ремонт с полной заменой труб и теплоизоляции, а также потерям до 25% транспортируемого тепла. Кроме того, нужно постоянно проводить профилактические работы. Все это требует дорогостоящих материалов денежных средств. Через каждые 10-15 лет капитальный ремонт с полной заменой труб и теплоизоляции, а также потерям до 25% транспортируемого тепла. Кроме того, нужно постоянно проводить профилактические работы. Все это требует дорогостоящих материалов денежных средств. .

На сегодняшний день одним из перспективных направлений в энергетике является энергосбережение.

Путь повышения эффективности энергетического хозяйства - внедрение программ и мероприятий позволяющих получить качественное, бесперебойное, дешёвое снабжение потребителей теплом и горячей водой.

Тепловые сети состоят из следующих конструктивных элементов:

Трубопровод;

Подвижные направляющие и неподвижные опоры;

Компенсатор;

Запорно-регулирующая арматура.

Целью данной диссертационной работы является повышение эффективности тепловых сетей, за счет уменьшения диаметров подающего и обратного трубопровода.

В данной диссертационной работе выполнен обзор литературы по ключевым словам, обзор патентов и научных журналов подобраны аналоги диссертационных работ и произведено их описание, а так же выделены основные достоинства и недостатки. Представлены технические решения по регулировке гидравлического режима тепловых сетей, выполнен расчет технической и экономической эффективности, а так же посчитан экономический эффект, описаны общие положения и требования по безопасности жизнедеятельности при монтаже тепловых сетей, выполнен экологический раздел диссертационной работы и по всем разделам сделаны выводы.

Подготовлена презентация, в которой отражены тема и цели диссертационной работы.

1 . ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Обзор литературы по ключевым словам

1.1.1 Оптимизация диаметров трубопроводов

Значительную долю в тепловых сетях составляют ветхие, выработавшие свой ресурс трубопроводы с большими тепловыми потерями, требующие перекладки. Следствием этого является повышенные отпуски тепла от тепловых станций и котельных и, соответственно, увеличивается топливопотребление.

Для снижения тепловых потерь и в целях уменьшения расходов топлива осуществляется замена ветхих теплопроводов. На многих участках теплосетей трубопроводы проложены с диаметром большим, чем необходим по скорости и расходу теплоносителя для обеспечения нагрузки, поэтому, одновременно с заменой, пересматриваются диаметры трубопроводов в сторону уменьшения. .

Для решения данной проблемы невозможно воспользоваться каким-то одним методом, должен быть проведен целый комплекс мероприятий, разработанный по результатам тщательных обследований существующих систем.

Как правило, перед перекладкой труб проводятся:

Инженерная диагностика коррозионного состояния тепловых сетей;

Капитальный ремонт выработавших свой ресурс тепловых сетей;

Организация системы диспетчерского контроля параметров теплоносителя;

Снижение температуры теплоносителя в сетях до оптимальных значений;

Корректировка эксплуатационных температурных режимов.

Среди прочих методов в этот комплекс обязательно должна входить оптимизация диаметра используемых труб.

На многих участках тепловых магистралей проложены трубы с диаметром большим, чем реально требуется по скорости и расходу теплоносителя для обеспечения присоединенной тепловой нагрузки. Использования труб, произведенных по новым технологиям, приводит к снижению теплопотерь в сетях не только до значений, определенных нормативными документами, но и к еще большему их снижению за счет меньшего диаметра.

Помимо основной задачи решается также проблема затрат на капитальный ремонт таких труб, снижаются выбросы в атмосферу и повышается надежность системы теплоснабжения.

Задача оптимизации диаметра используемых труб может решаться с помощью существующих программных пакетов, включающих в себя полный набор функциональных компонентов и соответствующих им информационных структур базы данных, необходимых для гидравлического расчета и моделирования тепловых сетей.

Короткие трубопроводы с трубами из нелегированных сталей чаще всего рассчитывают на основе имеющихся опытных данных. Диаметр труб для длинных трубопроводов или трубопроводов высокого давления с трубами из легированных сталей определяют путем расчета экономических параметров. При выполнении точного расчета важно учитывать, в течение какого срока будет работать трубопровод и насколько постоянным будет транспортированный поток в разные периоды времени. Исходя из этого, магистральные трубопроводы конструируют с учетом среднего срока службы и ожидаемого увеличения объема транспортируемого материала. При конструировании трубопроводов тепловых электростанций, наоборот, учитывается тот факт, через несколько лет работы в режиме полной загрузки, количество часов работы станции в год заметно уменьшится. Учитывая эти факты, магистральные трубопроводы рекомендуется конструировать несколько больше расчетных размеров, а трубопроводы тепловых электростанций как можно более точно по расчетным размерам.

Диаметр трубопровода в свету, если задано допустимое падение напора в трубопроводе, рассчитывается с помощью специальных формул с учетом типичной для данного вида трубопровода и транспортируемой среды скорости движения потока. Расчетом определяют, укладывается или нет падение напора в допустимые пределы. .

Верхний предел скорости во всех средах относится к высоконапорным трубопроводам, которые из экономических соображений конструируются небольшими.

При неправильном расчете зависимости «скорость потока - размер трубопровода», происходит засорение трубопроводов. В трубопроводах для питающей котлы воды с удаляемой солью при превышении скорости потока около 8-10 м/с наблюдаются эрозионные явления, при переходе определенной предельной скорости в газовых трубопроводах и паропроводах шум от истекающего потока становится слишком назойливым. Особое внимание нужно уделять расчетам диаметра трубопроводов с бытовой водой, где часто образуются отложения. При очень жесткой воде даже умеренный нагрев может привести к значительному засорению труб. Аналогичный эффект дают не всегда устраняемые реакции в трубах, подводимых к декарбонизаторам. .

Эффект от внедрения:

Снижение теплопотерь в сетях до значений, определенных нормативными документами;

Снижение потребления топлива и тарифов для населения, улучшение качества и надежности теплоснабжения.

Максимальную эффективность от внедрения рассматриваемого мероприятия можно наблюдать при перекладке трубопроводов тепловых сетей бесканально с использованием современных теплоизоляционных материалов типа пенополиуретан. Поскольку в настоящее время во многих регионах России прослеживается политика реализации перекладок трубопроводов именно в ППУ-изоляции, внедрение вкупе с перекладками рассматриваемого мероприятия актуально для любой системы теплоснабжения. .

В настоящее время массовое применение оптимизации диаметров трубопроводов при перекладках не производится по двум причинам:

Недостаточная информируемость;

Недостаточное финансирование работ по капитальному ремонту тепловых сетей (бюджетных средств во многих регионах выделяется не более, чем на текущие ремонты и закупку топлива).

При выявлении возможности уменьшения диаметров трубопроводов должно учитываться увеличение присоединенных нагрузок в перспективе и влияние снижения диаметров на перепады давления у потребителей.

Реализация мероприятия по оптимизации диаметров трубопроводов тепловых сетей актуальна исключительно в совокупности с обновлением существующих сетей в системах теплоснабжения. Производственных же мощностей для массового внедрения проектов такого масштаба, как капитальный ремонт тепловых сетей, по всей России не достаточно.

Важной задачей является оценка эффективности работы тепловых сетей, осуществляемая на основе научно обоснованной системы критериев сравнения различных систем теплоснабжения.

1. 1.2 Оценка эффективности систем теплоснабжения

При анализе энергетической эффективности, в общем, часто оценки и суждения, призывающие к немедленной отказа от централизованной системы отопления, оставив централизованной системы водоснабжения, канализация, электричество. Вот странные цифры тепловых потерь в сетях, иногда достигает 70 - 80 %, но, как правило, не техника, которая была получены следующие результаты. Однако, проблема оценки эффективности теплоэнергетических систем была и остается нерешенным в полной мере . Это особенно актуально для объектов жилищно-коммунального комплекса.

Существующие показатели измерения энергетических характеристик зданий в основном основываются на специфической характеристикой отопления, которая представляет собой приблизительный подсчет потребления тепловой энергии в здании или в отраслевые (региональные) показатели удельного расхода тепла на единицу объема или на человека. Практическая оценка эффективности систем теплоснабжения "у входа в здание". Энергии, с учетом когенерационной системы не проявлял должного интереса в общую эффективность распределения тепла непосредственно внутри здания, и отопление специалисты, в свою очередь, оставляет в стороне вопросы оптимизации параметров теплоэнергетического оборудования здания за отопительный период .

В условиях, когда вы не ввели критерии оценки эффективности системы теплоснабжения в целом, требование повышения эффективности теплогенерирующего оборудования может не привести к повышению эффективности за счет низких значений КПД источника тепла и значительные потери тепла во внешней цепи. Отвлечение средств из общего объема инвестиций, например, замена котлов, уменьшить необходимые средства для замены системы отопления и, соответственно, увеличит потери тепла. Комплексное рассмотрение систем отопления, используя общую эффективность системы и, используя удельные затраты на отопление 1 м3 здания с разбивкой на производство, транспорт и потребление тепловой энергии позволит для каждой системы приоритизации мер по энергоэффективности.

Если для оценки эффективности источников тепловой энергии в значительной степени можно использовать существующие КПД, комплект, и т. д. суммарная эффективность систем теплоснабжения с учетом предметов потребления, трудно выразить существующие критерии. Информационно-методическое "разнобой" препятствует последовательной политики энергосбережения в промышленности, энергетике и жилищно-коммунальному комплексу. . В качестве наиболее подходящего подхода к оценке эффективности теплоэнергетических систем использование функционального метода .

Очевидно, что показатели оценки функциональной эффективности системы, по своей сути, поскольку успешное осуществление функций сложной системы предполагает как эффективную работу подсистем и взаимосвязи и координации их функционирования на разных уровнях и в целом. В данном случае выделены и оценены основные функции системы отопления, при необходимости каждый из них может быть делегировано другому подсистемы и т. д.

В качестве таких базовых функций в целом комплексе являются следующие:

Функция генерации тепла на источнике (ТЭЦ, котельная);

Функция подачи теплоносителя в здания(тепловые сети);

Функции распределения и отвода тепла в здание (ЦТП);

Функция сохранения тепла здания;

Функция регулирования тепла.

В случае, когда потребление удалены от источника энергии, режимов работы транспортной системы энергия во многом определяются потребителями. Она по-разному проявляется для закрытых и открытых систем отопления.

В качестве набора показателей энергоэффективности тепловых сетей недавно предложили следующие варианты:

1) удельный расход сетевой воды на прикрепленный блок тепловой нагрузки.

2) удельный расход электрической энергии на транспорт теплоносителя.

3) температура водопроводной сети и обратный трубопроводы или температуры воды в обратном трубопроводе в зависимости от температуры сетевой воды в подающем трубопроводе согласно температурному графику.

4) потери тепловой энергии в тепловых перевозок, в том числе через изоляцию и утечки воды.

5) потери сетевой воды.

Эти показатели должны быть установлены сетевой проект тепло, чтобы носить в паспорте тепловой сети и проверки во время энергетического аудита (энергоаудита). Основной показатель, т. е. количество тепла, переданного на шоссе энергии, или разница между температурами прямой и обратной воды во многом определяется способностью системы отопления зданий, чтобы дать это тепло к зданиям. Чем больше тепла отобрать здание, тем более в сети передается с равной расходов сетевой воды.

Более того, эта "генерация" теплоемкость практически не зависит от термического сопротивления ограждающих конструкций, а определяется только интенсивностью передачи тепла от батарей и их общая площадь. Холод реагирует "коробки" здания, а затраты на отопление определяется исключительно за счет работы системы отопления. Это функциональное противоречие, дисбаланс в отсутствие адекватного регулирования людей устранить и исправить свои действия - либо утепленного дома, в том числе нагревательные, либо активно открывая окно для вентиляции.

Это совершенно не важно, как здание энергии требуется ре-ально. Энергии прямого теплоносителя в соответствии с их темпами-воскресение график. Конечно, Оплата в этом случае взимается оплата за "комплект" количество энергии, основанные на режимах поставщика. Нетрудно догадаться, что в этом случае отопление не очень заинтересована в энергосбережении, так как это уменьшает поставку тепловой энергии и сумма, которую Вы платите за него .

Основная цель регулирования теплоснабжения в системах теплоснабжения является поддержание комфортной температуры и влажности в отапливаемых помещениях при изменении на протяжении отопительного периода внешних климатических условиях и постоянной температуре воды, поступающей в систему горячего водоснабжения при переменном в течение суток расходе . Это условие является одним из критериев оценки эффективности системы.

1.1. 3 Регулирование тепловых режимов

Оптимизация теплогидравличесих режимов и эффективность работы сцт в значительной степени зависит от применяемого метода регулирования тепловой нагрузки.

Основными методами регулирования могут быть определены из анализа совместного решения уравнений теплового баланса подогревателей по известным формулам и зависит от:

Температуру охлаждающей жидкости;

Поток теплоносителя;

Коэффициент теплоотдачи;

Площадь поверхности передачи тепла. Централизованное регулирование источников тепла может быть сделано путем изменения двух параметров: температуры и расхода теплоносителя. В целом, регулирование отпуска теплоты может осуществляться тремя способами:

1) качество - которое состоит в регулировании отпуска тепловой энергии путем изменения температуры теплоносителя на входе в прибор при сохранении постоянным количество теплоносителя подаваемого в регулирующую единица;

2) количественный, заключающийся в регулировании отпуска теплоты путем изменения расхода теплоносителя при постоянной температуре на входе в регулирующее устройство;

3) качественный и количественный, заключающийся в регулировании отпуска теплоты посредством одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

Для поддержания комфортных условий внутри зданий, регулирование должно быть как минимум два уровня: Центральный (источников тепла) и местные (тепловые пункты).

В большинстве городов России, централизованное регулирование, как правило, является единственным видом управления и осуществляется в основном на нагрев нагрузки или совмещенной нагрузки отопления и горячего водоснабжения путем изменения температуры теплоносителя в обратном трубопроводе в зависимости от метеорологических параметров, прежде всего температуры воздуха, в то время как условно постоянный поток охлаждающей жидкости .

Широко используется в расписании занятий для правильного регулирования тепловой нагрузки показывает зависимость температуры подачи теплоносителя и обратном трубопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха. Расчет графиков производится по известным формулам, которые получаются из уравнения баланса нагревательного прибора при расчетной температуре и других состояниях .

Методы расчета температурных графиков Центрального регулирования была разработана изначально для задач проектирования систем отопления, поэтому они приняли ряд допущений и упрощений, в частности, условие стационарности процессов теплообмена. В реальности, все процессы теплопередачи, происходящие в элементах системы отопления, нестационарных, и эту характеристику следует учитывать при анализе и регулировании тепловой нагрузки. На практике, однако, эта особенность не учитывается и дизайн графиков, используемых при эксплуатации и оперативном управлении.

Тепловой режим здания формируется в результате совокупный эффект от постоянно меняющихся внешних (изменение температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, интенсивности солнечной радиации, влажности воздуха) и внутренних (изменение отпуска теплоты из системы отопления, тепло в кулинарии, работа освещение, воздействие солнечного излучения через остекление, тепло, выделяемое людьми) возмущений.

Основной параметр в определении качества теплоснабжения и созданию комфортной среды, - поддержание температуры внутреннего воздуха в пределах допуска ± (К2) °С.

Основным методом оперативного контроля тепловых нагрузок были описаны в "правилах пользования тепловой и электрической энергии", которые 01.01.2000 был отменен приказом Министерства энергетики РФ № 2 от 10.01.2000. Эти правила обеспечивают регулирование температуры теплоносителя в подающем трубопроводе в соответствии с температурным графиком с шагом изменения на основе прогнозирования ожидаемой температуры наружного воздуха два раза в сутки при разнице температуры между днем и ночью не менее 8 °С и один раз в день изменения температуры менее 8 °С.

В соответствии с действующими нормативными документами регулирование тепловой нагрузки предусматривается путем изменения температуры теплоносителя в подающей линии в соответствии с утвержденной системой теплоснабжения температурный график указан исходя из средней температуры наружного воздуха за промежуток времени в пределах 12-24 часов определяется диспетчером тепловой сети в зависимости от длины сетей, климатических условий и других факторов.

Несмотря на прямолинейную формулировку этого пункта в настоящих руководящих принципах, эта задача является крайне сложной задачей в условиях неопределенности внешних факторов, сложность снабжения схемы, прогнозируемые данные на основе фактического состояния оборудования сцт в первую очередь, тепловых сетей. По данным статистики и многочисленных аналитических материалов на износ оборудования систем теплоснабжения составляет около 60-70 % и продолжает расти из-за значительного падения в замене трубопровода. Анализ повреждений трубопроводов показывает, что основная масса повреждений происходит в процессе изменения температуры теплоносителя из-за изменения напряжений в трубопроводах.

Прогнозирование динамики изменения температуры внутреннего воздуха в помещениях при любых прогнозируемых изменениях температуры окружающей среды с учетом динамических свойств системы отопления позволяет разработать диспетчерского графика тепловых нагрузок с постоянной температурой теплоносителя в значительно большем временном интервале. . Качество тепло и комфорт конечного потребителя не хуже. Однако, следует учитывать степень автоматизации тепловой нагрузки, схемы подключения и гидравлическое сопротивление, после проведенных исследований условий эксплуатации теплообменного оборудования тепловых пунктов показывают, что понижение температуры теплоносителя в подающем трубопроводе на 1 °С:

В системах автоматического регулирования отопительной нагрузки зависит от схемы присоединения

Увеличить скорость потока циркуляции до 8 %;

В системах автоматического регулирования отопления независимая схема подключения нагрузки к значительному увеличению потока в первичном контуре (до 12% на каждый градус), а для повышения температуры теплоносителя в обратном трубопроводе 1 °С;

Бытовые системы горячего водоснабжения в закрытых схем присоединения для увеличения потока циркуляции до 20% и повысить температуру теплоносителя на обратном трубопроводе 1°.

Увеличение потока охлаждающей жидкости увеличивает потери давления. Следовательно, это положение возможно с точки зрения достаточности гидравлического сопротивления и резервного оборудования ПНС. Следует также отметить, что систематическое снижение температуры в подающем трубопроводе приводит к увеличению расхода теплоносителя и последующей razregulyatsii всю систему отопления. .

Таким образом, разработка плана-графика диспетчеризации и централизованного регулирования тепла необходимо вести с учетом динамических характеристик систем питания, возможности хранения зданий и изменчивости внешних и внутренних воздействий. Увеличение периода регулирования до 24-48-72 и более часов, в определенных пределах изменения внешних и внутренних воздействий не влияет на качество теплоснабжения потребителей, который дает вам возможность эксплуатировать оборудование в "мягком" режиме.

Оперативный контроль на основе приведенных выше характеристик приводит к:

1) уменьшить вероятность повреждения трубопроводов и повышения надежности;

2) повышение эффективности:

Производство энергии за счет разности приростов расхода топлива на производство энергии на ТЭЦ при различных температурах теплоносителя;

В транспорта и распределения тепловой энергии за счет разницы увеличение тепловых потерь трубопроводов при разных температурах теплоносителя;

3) снизить количество пусков-остановок основного теплогенерирующего оборудования, что также повышает надежность и эффективность.

Оптимизация режимов работы тепловых сетей относится к организационно-техническим мероприятиям, не требующих значительных финансовых затрат на внедрение, но приводящая к значительному экономическому результату и снижению затрат на топливно-энергетические ресурсы.

1.1.4 Оптимизация и наладка режимов работы тепловых сетей

В управления и регулировки режимов работы тепловых сетей задействованы практически все структурные подразделения "тепловые сети". Они развивают оптимальных тепловых и гидравлических режимов, а также мероприятий по их организации, анализ фактических режимов, проанализировать, мер и корректировки ПСД, а также оперативный контроль режимов, контролировать потребление тепла и т. д.

Разработка режимов (отопление и межотопительный период) проводится ежегодно на основании анализа режимов работы тепловых сетей и в предыдущие периоды, уточнить характеристики тепловых сетей и систем теплопотребления, ожидается подключение новых нагрузок, планы капитального ремонта, реконструкции и технического перевооружения. С использованием этой информации осуществляется тепло-гидравлических расчетов составление списка корректировку мероприятий, в том числе расчет дроссельных устройств для каждой подстанции. .

В дополнение к расчету оптимальных режимов и разработка корректировочных мер позволяет оперативным и инженерно-технического персонала, включая менеджеров, на современном высокотехнологичном уровне в едином информационном пространстве выполнять:

1) Анализ технического состояния системы отопления, фактического состояния режима сети, повреждения трубопроводов;

2) моделирование чрезвычайных ситуаций, включая чрезвычайные;

3) оптимизация планирования наследования приоритетов трубопровода изменения;

4) проектирование и модернизацию систем теплоснабжения, в том числе оптимизация планирования модернизации и развития тепловых сетей.

Основным критерием оптимизации при разработке режимов и перераспределения тепловых нагрузок является снижение затрат на производство и транспортировку тепловой энергии (загрузка самых экономичных источников тепла, разгрузка НПС) в рамках существующих технологических ограничениях (электроснабжения и характеристик оборудования источников тепла, емкости тепловых сетей и характеристики оборудования насосной насосных станций, допустимые рабочие параметры тепловой системы и т. д.). .

В результате систематически проводимой работы по оптимизации режимов функционирования тепловых сетей, за последние несколько лет значительно улучшилось качество теплоснабжения потребителей и эффективности работы всей системы централизованного теплоснабжения от источников тепла, а именно:

1) сокращение чрезмерного потребления топлива из-за перегрева потребителей в переходные периоды;

2) снижение расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя на 10% за счет снижения циркулирующего потока теплоносителя при подключении новых потребителей;

3) снижение потребления топлива для выработки электроэнергии за счет ремонта и снижения температуры обратной сетевой воды;

4) полностью исключить эксплуатацию систем теплопотребления "перезагрузки" из-за отсутствия одноразовых головок;

5) снижение расходов подпиточной воды 11%;

6) подключены новые потребители.

Большинство тепловых сетей гидравлически разрегулированы, или в противном случае объекты получения тепла теплоносителя пропорционально их тепловой нагрузке, это приводит к перегреву (или недогрев) из этих предметов, который вызывает возмущение потребителей.

1.1.5 Регулирование гидравлического режима тепловой сети

Важным элементом любой системы теплоснабжения являются тепловые сети. Транспортировка тепловой энергии требует больших капитальных вложений, соизмеримых с затратами на строительство ТЭЦ и крупных котельных. Повышение надежности и долговечности систем транспорта тепла является важнейшей экономической задачей при проектировании, строительстве и эксплуатации тепловых труб. Решение этой проблемы неразрывно связаны с проблемами энергосбережения в системах теплоснабжения. .

Самый распространенный в стране, в том числе в Вологодской области, способ производства тепловой энергии потребителям при постоянном расходе теплоносителя. Количество тепловой энергии, поставляемой потребителям, регулируется путем изменения температуры теплоносителя. При этом предполагается, что каждый потребитель будет получать от общего потребления определенного количества охлаждающей жидкости пропорциональна его тепловой нагрузки.

Как правило, это условие по ряду объективных и субъективных причин, не сохраняется, что приводит к снижению качества теплоснабжения на отдельных участках. Для решения этой проблемы теплоснабжающих организаций увеличение потока охлаждающей жидкости к системе в целом, что приводит к повышенным затратам энергии, увеличение утечки охлаждающей жидкости и чрезмерное потребление топлива.

Чтобы решить эти проблемы путем периодических мероприятий по оптимизации гидравлического режима тепловой сети, главная цель которого-обеспечить распределение теплоносителя в сети пропорционально тепловым нагрузкам потребителей. .

Из большого количества энергосберегающих мероприятий по оптимизации теплоснабжения гидравлические режимы тепловых сетей (далее - регламент) является наиболее эффективным (с небольшим инвестиционным капиталом, дает большой экономический эффект). Кроме того, улучшилось качество теплоснабжения. Как правило, корректировка состоит из трех этапов:

Расчет гидравлических режимов тепловых сетей и разработка рекомендаций;

Подготовительные работы;

Проведение монтажных работ в сетях и на объектах приборов теплопотребления, распределение общего расхода.

Оптимальные параметры тепловой сети рассчитывается по упрощенной формуле:

где = 10 -3 Гкал/ м 3 С - теплоемкость воды;

Расчетный (оптимальный) расход воды в сети, т/час;

Расчетный (оптимальный) температурный график котельной, С;

В реальном (без регулировки) тепловых сетей возможны следующие основные варианты:

1. В системе обогрева малых расходах теплоносителя и температурный график. В данном случае, корректировка не приводит к экономии энергии и направлено на повышение качества теплоснабжения.

2. В системе обогрева чрезмерное потребление теплоносителя и низкий температурный график. В данном случае, корректировка приводит к уменьшению затрат электроэнергии, потребленной для перевозки перевозчиком.

3. В системе отопления чрезмерного расхода теплоносителя и существует оптимальный температурный график. В этом случае корректировка приводит к экономии тепловой энергии. .

Третий случай является наиболее общим и от него можно перейти к другим вариантам при расчете экономического эффекта.

Шайбирование тепловых сетей производится с целью распределить потоки теплоносителя между потребителями в соответствии с их потребностями.

1.1.6 Шайбирование тепловых сетей

Без регулирования горячая вода от источника тепла большей частью поступает в здания, находящиеся вблизи котельной. Оставшийся небольшой объем воды направляется на периферию. Удаленным зданиям тепла не хватает, они мерзнут, тогда как в близлежащих зданиях наблюдается перетоп. Люди, открывая форточки, буквально отапливают улицу.

Чтобы этого не происходило, на ответвлениях тепловых сетей к зданиям устанавливаются ограничительные шайбы с калиброванным отверстием меньшего сечения, чем трубопровод. Благодаря этому появляется возможность увеличить объем теплоносителя для удаленных зданий. .

Расчет шайб (размера отверстий) производится для каждого дома в зависимости от требуемого количества тепла. Положительный результат от шайбирования тепловых сетей может быть получен только в случае 100 % охвата всех зданий, присоединенных к тепловой сети. Параллельно с шайбированием необходимо привести в соответствие работу насосов в котельной с гидравлическим сопротивлением тепловой сети.

После установки шайб расход теплоносителя по трубопроводам тепловой сети снижается в 1,5-3 раза. Соответственно и количество работающих насосов в котельной также уменьшается. Отсюда возникает экономия топлива, электроэнергии, химреагентов для подпиточной воды. Появляется возможность повысить температуру воды на выходе из котельной.

Шайбирование необходимо не только для регулирования наружных тепловых сетей, но и для системы отопления внутри зданий. Стояки системы отопления, находящиеся дальше от теплопункта, расположенного в доме, получают горячей воды меньше, здесь в квартирах холодно. В квартирах, расположенных близко к теплопункту, жарко, так как теплоносителя к ним поступает больше. Распределение расходов теплоносителя по стоякам в соответствии с требуемым количеством тепла осуществляется также с помощью расчета шайб и их установки на стояках. .

Шайбирование системы отопления производится поэтапно:

1) Обследование магистральных трубопроводов системы отопления в подвале и на чердаке (при его наличии). Составление исполнительной схемы системы отопления с указанием диаметров трубопроводов, их длин, мест размещения арматуры (при отсутствии проекта). Сбор данных о температуре внутреннего воздуха в квартирах с уточнением в каких квартирах тепло, в каких - холодно. Анализ причин неудовлетворительной работы системы отопления, выявление проблемных стояков (квартир)

3) Проверка выполнения рекомендованных мероприятий. Анализ нового установившегося режима после шайбирования системы отопления. Корректировка размера шайб в местах, где не достигнут требуемый результат (расчетным путем). Демонтаж шайб, требующих корректировки, установка новых шайб. На внутренних системах отопления шайбы можно устанавливать и зимой и летом. Проверять их работу - только в отопительный сезон.

Затраты на шайбирование невысоки - это стоимость самих шайб и их монтажа на стояках. Стоимость работ по регулированию внутренних систем отопления зависит от тепловой мощности здания (количества стояков).

Минимальная цена - 40 тыс. руб. при тепловой мощности системы отопления до 0,5 Гкал/ч. Цена регулирования системы отопления многосекционного дома может доходить до 150 тыс. рублей. Удорожание работы возникает, когда отсутствует проектная документация. В этом случае приходится делать натурную съемку системы отопления и ее обмеры (диаметры, длины трубопроводов, места размещения арматуры). .

Наладку водяных тепловых сетей производят для обеспечения нормального теплоснабжения потребителей. В результате наладки создаются необходимые условия для работы систем отопления, приточной вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения и повышаются технико-экономические показатели централизованного теплоснабжения за счет увеличения пропускной способности тепловых сетей, ликвидации перетопа потребителей, снижения расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя.

1.1.7 Основные положения наладки тепловых сетей

Регулировка тепловых сетей производят на всех уровнях системы централизованного теплоснабжения в в теплоприготовляющей установке источника тепла, тепловых сетей, тепловых пунктов и систем теплопотребления. .

Пуско-наладочные работы в тепловых сетях осуществляется в три этапа:

Изучить и протестировать систему централизованного теплоснабжения с последующей разработкой мероприятий, направленных на обеспечение эффективности его работы;

Для осуществления разработанных мероприятий;

Регулировать систему.

Исследование показывает фактический операционный ре-жимы, укажите тип и состояние отопительной системы оборудования, определения характера и величины тепловых нагрузок, необходимость и объем испытаний тепловых сетей и оборудования. .

В процессе пуско-наладочных работ в тепловых сетях, испытывают пропускной способности сети и коммуникаций источников тепла, определить фактические характеристики сетевых насосов, испытывая энергосбережения. При необходимости, тепловые сети страдают от потери тепла, прочность и компенсирующую способность при максимальной температуре сетевой воды.

Разработка режимов и мер по обеспечению работоспособности тепловых сетей проводится на основе данных обследования и испытаний в следующем порядке:

Рассчитывается фактическая тепловая нагрузка;

Разработать режим теплообмена;

Определить расчетные расходы сетевой воды;

Выполнить гидравлический расчет наружных тепловых сетей, и, при необходимости, систем теплопотребления промышленных зданий;

Разработка гидравлического режима тепловых сетей;

Ожидать дросселя и перемешивающим устройством для отопления потребителей и частных сооружений;

Определить места установки автоматических регуляторов на источнике теплоты, тепловых сетей и потребителей; составить список действий, которые должны предшествовать корректировка.

В реализации мероприятий по наладке тепловых сетей производят в следующем:

Устранить дефекты строительных конструкций и оборудования;

Привести схемы и оборудование водоподогревательной установки, системы отопления, повысительных насосных станций, тепловых пунктов и систем теплопотребления в соответствии с рекомендациями, на основании проведенных расчетов и разработанных тепловых и гидравлических режимов;

Оснастить все части системы нагрева, необходимого инструментария в соответствии с требованиями нормативных документов;

Автоматизируют отдельные компонены системы отопления;

Организовывать и регулировать насосную станцию;

Установить дроссельные и смесительные устройства. .

Контроль систем централизованного теплоснабжения начнется только при проверке выявить результативность всех проектных корректировок. В процессе проверки регулировки тепловых установок, когда источник тепла на расчетных тепловых и гидравлических режимов, а также фактическое теплоносителя расчетный расход, регулировка диаметров отверстий сопел элеваторов и дроссельных диафрагм, настройки автоматических регуляторов.

Эффективность наладки тепловых сетей характеризуется следующими показателями: снижение расхода топлива за счет ликвидации перегрева систем теплопотребления; сокращения расхода энергии на перекачку теплоносителя за счет снижения удельного расхода воды и отключения излишних насосных станций; обеспечение подключения к сетям дополнительных теплосопротивления; снижение потребления топлива для выработки электроэнергии за счет снижения температуры воды в обратном трубопроводе тепловой сети (систем централизованного теплоснабжения). .

Надежность поставки-это характеристика состояния системы теплоснабжения, что позволит обеспечить качество и безопасность теплоснабжения.

1.1.8 Надежность теплоснабжения

Каждую зиму информационные агентства пестрят новостями об авариях на тепловых сетях и в котельных, размороженных домах, мерзнущих детях. По официальным данным Госстроя, в отдельные периоды в стране «замерзало» до 300 тыс. человек, но эта цифра, скорее всего, не полностью отражает действительность, т.к. местные власти склонны скрывать аварийные ситуации. А что касается недогрева (т.е. если в квартирах + 10-15 °С), то это и вовсе никем не учитывается, статистика не ведется, а в сводку МЧС можно попасть только при наличии лопнувшей трубы и размороженной системы. Таким образом, по официальным и неофициальным данным, в России ежегодно замерзают миллионы жителей, а ответственные лица оттачивают аргументацию, объясняя причины износом оборудования, тепловых сетей и отсутствием денег. Даже по официальным заявлениям Госстроя, треть аварий происходит на тепловых сетях из-за их ветхости .

По просьбе Председателя Госстроя 30% аварий в системах теплоснабжения происходят из-за неправильных действий персонала. Поэтому главный вопрос не в том, какая система предоставляет пользователю тепло - централизованное или децентрализованное, и как обеспечить ее качественную работу. Низкий уровень эксплуатации будет проявляться в любом случае. Если компания не может обеспечить нормативный срок службы трубопроводов, когда повсеместная установка локальных котельных, соответствующие работы будут затронуты во время первого отопительного сезона .

Из вышесказанного можно сделать следующий вывод: выход из сложившейся ситуации - навести элементарный порядок. Не все время только бороться с последствиями заболевания, вкладывать значительные средства в латание дыр, а ежегодная замена труб на тех же участках, которые не удалось по тем же причинам.

Надо устранить сами причины, с минимальными усилиями по защите от коррозии даст гораздо больший эффект: например, продление срока службы трубопровода за 5 лет только за счет дренажных каналов (минимальные затраты на дренажных скважин и откачки воды), обеспечит экономию от снижения теплопотерь и затраты на устранение повреждения трубопровода равна стоимости переезда из той же области .

Основной прокладки тепловых сетей (более 90% от общего) в России является подземная прокладка в непроходных и проходных каналах.

1.1.9 Современные теплоизоляционные материалы для тепловых сетей

Полосы канала, по мнению ведущих организаций и специалистов отрасли, имеет ряд преимуществ, которые делают его главной полосе в России на сегодняшний день и на долгосрочную перспективу. .

Преимущества канальной прокладки относят: снижение напряжений в металле из-за возможности свободного расширения трубопроводов; защита трубопроводов от повреждений при раскопках других коммуникаций, предотвращение выброса теплоносителя на поверхность земли при разрыве трубопроводов; отсутствие затрат на восстановление транспортного средства (для существующих сетей).

Бесканальная прокладка с использованием предварительно изолированных труб используется там, где технически невозможно или экономически Нил, в соответствии с устройство дренажных систем для предотвращения затопления каналов грунтовыми водами и атмосферными осадками. Выберите Тип полосы определяется условиями сайта. .

Нормы и правила проектирования подземных трубопроводов на всем пути до КР полосы, включая полосы канала, регламентируется СНиП 41-02-2003 "Тепловые сети". Требования к конструкциям стандарты изоляции и тепловые потери от теплоизолированных трубопроводов в зависимости от диаметра труб, температуры теплоносителя и вида установки (надземная или подземная) определяются СНиП 41-03-2003 "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов".

Большинство тепловых сетей в России эксплуатируется в течение многих лет, и их проектирование осуществлялось в соответствии с в силу правила для тепловой изоляции трубопроводов, которые были значительно ниже нынешних.

Отсутствие стандартных технических решений, необоснованное применение теплоизоляционных материалов без учета их назначения, несоблюдение нормативных требований, некачественная работа, неспециализированных организаций, отсутствие систематического контроля и своевременного ремонта тепловой изоляции - все это приводит к чрезмерным потерям тепловой энергии в промышленности и ЖКХ.

1.2 Выводы и уточнения постановки задач

Большинство тепловых сетей в России являются гидравлически разрегулированными, или иначе объекты теплопотребления получают количество теплоносителя не пропорционально их тепловой нагрузке, это приводит к перегреву (недогреву) этих объектов, что вызывает возмущения потребителей. Поэтому задачами данной работы являются: анализ мероприятий по регулировке гидравлического режима тепловых сетей; разработка технических решений; регулировка гидравлического режима и ТЭО мероприятий.

2 . ОПИСАНИЕ АНАЛОГОВ СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ

2.1 Аналоги диссертационных работ

2.1.1 Повышение эффективности технологии замены дефектного участка магистрального трубопровода

Цель диссертационной работы: повышение эффективности работ по замене дефектного участка магистрального трубопровода.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

Анализ технологии замены дефектного участка трубопровода;

Оценка прилагаемых усилий для центровки труб и

напряженно-деформированного состояния трубопроводов при их центровке;

Разработка рациональных технологических схем центровки трубопровода при замене дефектного участка;

Усовершенствование технологии перекрытия полости трубопровода, повышающей безопасность проведения сварочных работ.

2.1.2 Оптимизация теплозащиты трубопроводов и оборудования тепловых сетей

Цель диссертационной работы: Совершенствование методов оптимизационного расчета теплозащиты трубопроводов, оборудования и обоснование методики выбора теплоизоляционных материалов для улучшения эксплуатационных характеристик и показателей экономичности тепловых сетей с разработкой необходимого программного обеспечения.

2.1.3 Мониторинг надежности тепловых сетей

Цель диссертационной работы: Разработка системы мониторинга надежности тепловых сетей с целью повышения их надежности, обоснованности принимаемых инженерных решений по техническому обслуживанию тепловых сетей и их ремонту.

2.1.4 Повышение эффективности работы систем централизованного те п лоснабжения путем оптимизации тепло - гидравлических режимов

Цель диссертационной работы: В данной работе рассматриваются вопросы повышения эффективности водяных систем централизованного теплоснабжения путем оптимизации тепловых и гидравлических эксплуатационных режимов. Рассмотрены вопросы разработки, управления, контроля и анализа тепло-гидравлических режимов на примере системы централизованного теплоснабжения. Отражены результаты проведения наладки, а также показаны особенности оперативного централизованного регулирования тепловых режимов с учетом динамических свойств системы централизованного теплоснабжения.

2.2 Обзор патентов

Патент № 2386889 на «Стабилизатор давления»

Изобретение относится к средствам гашения пульсации давления жидкости и газа, возникающей при включении, работе и выключении насосов, открытии и закрытии клапанов или задвижек в трубопроводах тепловодоснабжения, нефтяной промышленности и в машиностроении.

Патент №2161663 на «Систему катодной защиты магистральных трубопроводов от коррозии»

Изобретение относится к области предотвращения коррозии металлов, а именно катодной зашиты металлов или металлических объектов, например трубопроводов.

Патент №2148808 на «Способ внутритрубной дефектоскопии магистральных трубопроводов»

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может найти применение при дефектоскопии магистральных трубопроводов в процессе их эксплуатации. Способ включает перемещение внутри трубопровода инспекционного снаряда - дефектоскопа с контрольно-измерительной аппаратурой со скоростью, меньшей скорости потока перекачиваемой среды с перепуском потока перекачиваемой среды через снаряд-дефектоскоп, регистрацию в соответствии с регламентом инспекции аппаратурой снаряда-дефектоскопа физических характеристик материала стенки трубопровода и пройденного расстояния и определение по результатам измерений наличия дефектов в стенке и их местоположения по длине трубопровода.

Инспектируемый трубопровод разбивают на отдельные участки с индивидуальным регламентом инспекции для каждого участка. На границах участков над инспектируемым трубопроводом устанавливают реперные маяки, излучают с реперных маяков в направлении трубопровода кодированные опорные сигналы, регистрируют аппаратурой снаряда-дефектоскопа пересечение опорных сигналов реперных маяков и изменяют скорость перемещения снаряда-дефектоскопа и работу его оборудования и регистрирующей аппаратуры в соответствии с регламентом инспекции очередного участка трубопровода. Техническим результатом изобретения является оптимизация режима инспекции отдельных участков трубопровода, повышение точности определения дефектов и сохранение производительности трубопровода.

2.3 Основные недостатки тепловых сетей

Регулировка гидравлического режима тепловых сетей на данный момент является одним из самых недорогих и быстро окупаемых энергосберегающих мероприятий, реализуемых в системах отопления. Многолетняя практика проведения корректировки подтверждает высокую экономическую и энергетическую эффективность этой рукой. .

Тем не менее, опыт наладки гидравлического режима тепловых сетей был выявлен ряд недостатков, которые снижают эффективность метода оптимизации системы отопления. Результаты регулировки в системах теплоснабжения районов Вологодской области дали парадоксальные результаты. Во многих случаях, оптимизация гидравлического режима не принесло ожидаемого экономического эффекта, а в некоторых случаях привело к снижению качества теплоснабжения потребителей.

Подобные документы

Изучение комплекса устройств в составе котельного агрегата. Гидравлический расчет теплового потока жилого района и квартала. Определение диаметра трубопровода и скорости течения теплоносителя в нем. Виды труб, используемых при прокладке тепловых сетей.

курсовая работа , добавлен 14.11.2011


Тепловые сети, сооружения на них. Строительные особенности тепловых камер и павильонов. Тепловые потери в тепловых сетях. Тепловые нагрузки потребителей тепловой энергии, групп потребителей тепловой энергии в зонах действия источников тепловой энергии.

дипломная работа , добавлен 20.03.2017


Определение тепловых потоков отопления, вентиляции и горячего водоснабжения микрорайона. Графики теплового потребления. Расход теплоносителя для кварталов района. Разработка расчётной схемы квартальных тепловых сетей для отопительного и летнего периодов.

курсовая работа , добавлен 16.09.2017


Теплопотери за счет инфильтрации и передачи через ограждения. Трубная разводка системы отопления. Меры по энергосбережению в жилых зданиях. Альтернативные источники тепло и электроэнергии. Технико-экономическая оценка энергосберегающих мероприятий.

курсовая работа , добавлен 25.03.2011


Расчет системы теплоснабжения района города Волгограда: определение теплопотребления, выбор схемы теплоснабжения и вид теплоносителя. Гидравлический, механический и тепловой расчеты тепловой схемы. Составление графика продолжительности тепловых нагрузок.

курсовая работа , добавлен 07.01.2015


Разработка водяной системы централизованного теплоснабжения жилищно-коммунальной застройки города с 2-х трубной прокладкой тепловых сетей. Определение тепловых нагрузок районов города. Расчет расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

контрольная работа , добавлен 07.01.2015


Расчет принципиальной тепловой схемы и выбор оборудования. Автоматизация оборудования индивидуальных тепловых пунктов в объеме требований СП 41-101-95. Регулирование параметров теплоносителя в системах отопления и вентиляции. Экономический расчет проекта.

дипломная работа , добавлен 19.09.2014


Разработка генерального плана строительства жилого дома. Объемно-планировочное решение. Расчеты ограждающих конструкций, отделка здания. Проектирование отопления и горячего водоснабжения из магистральных тепловых сетей. Радио, телевидение, телефонизация.

курсовая работа , добавлен 18.03.2015


Трассировка сетей и определение расчетных расходов водопотребления в здании. Задача гидравлического расчета сети холодного и горячего водопровода. Вычисление требуемого напора и проведение расчета внутренней канализации. Проектирование дворовых сетей.

контрольная работа , добавлен 15.12.2015


Методика расчета индивидуальных тепловых пунктов для систем отопления и горячего водоснабжения с помощью энергосберегающих подогревательно-аккумуляторных установок со скоростными и трехконтурными теплообменниками; схема присоединения систем отопления.

К.т.н. Е.Г. Гашо, к.т.н. С. А. Козлов,
ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром», г. Москва;
к.т.н. В.П. Кожевников,
Белгородский государственный технический университет им. В.Г. Шухова

Проблему создания надежного, устойчивого, эффективного энергообеспечения коммунально-технологических комплексов зачастую подменяют надуманными дилеммами подбора источников энергии, настойчивой пропагандой автономности теплоэнерго-снабжения, при этом активно ссылаясь на избранный зарубежный опыт. Повышение транзакционных затрат (т.е. затрат на распределение и доставку ТЭР потребителям) в системах централизованного теплоснабжения (ЦТ) породило целую волну мероприятий по разделению сетей, появление различных автономных источников тепловой энергии разной мощности, обслуживающих непосредственно здания, и в конечном счете, к по-квартирным теплогенераторам. Разделение систем ЦТ на автономные и квазиавтономные элементы и блоки, предпринимаемое якобы в целях повышения эффективности, зачастую приводит только к дополнительной дезорганизации и неразберихе.

Отставание строительства тепловых сетей, не всегда своевременный ввод тепловых нагрузок промышленности и ЖКХ, завышение тепловых нагрузок потребителей, изменение состава и технологии предприятий приводило к недопустимо долгому (10-15 лет) сроку вывода турбин на проектные параметры с полной загрузкой отборов. Именно недостатки структурного развития систем теплоснабжения (нехватка пиковых агрегатов, неразвитость сетей, отставание ввода потребителей, завышение расчетных нагрузок потребителей и ориентация на строительство мощных ТЭЦ) обусловили существенное снижение расчетной эффективности теплофикационных систем.

В основе всеобъемлющего и массового кризиса систем жизнеобеспечения страны лежит комплекс причин, в числе которых не только удорожание топлива, износ основных фондов, но и существенное изменение расчетных условий эксплуатации, графика тепловых нагрузок, функционального состава оборудования. Кроме того, существенная доля промкомплекса и сопутствующих энергоисточников, а это не менее 30-35% суммарного энергопотребления, после распада СССР оказалась вне России. Значительное число мощных энергообъектов, линий электропередач, трубопроводов, энергомашиностроительных заводов находятся на территории соседних государств (Казахстана, Украины, Беларуси и др.). Соответствующие разрывы технологических связей и систем энерго-, топливоснабжения послужили дополнительным фактором ухудшения условий функционирования систем жизнеобеспечения .

Преобладание промышленной нагрузки ТЭЦ, превышающей отопительную нагрузку практически вдвое, во многом сглаживала сезонные пики коммунального теплопотребления городов. Резкое сокращение промышленного теплопотребления привело к переизбытку централизованных мощностей при возрастании роли именно пиковых источников и агрегатов. Проблема стоит острее именно в крупных городах с высокой долей промышленного энергопотребления, в небольших городах система легче выходит на расчетные параметры.

Зарубежный опыт

Большинство работ, активно пропагандирующих автономные системы отопления, считают своим долгом ссылаться на западный опыт, в котором практически нет места ТЭЦ и «гигантским расточительным теплотрассам». Фактический Европейский опыт свидетельствует об обратном. Так, в Дании, во многом под влиянием советской практики, основой жилищной инфраструктуры стало именно централизованное теплоснабжение. В результате реализации государственной программы, к середине 1990-х гг. доля систем ЦТ в этой стране составляла около 60% общего потребления тепла, а в крупных городах - до 90%. К системе централизованного теплоснабжения было подключено более тысячи когенерационных установок, обеспечивающих теплом и электроэнергией более 1 млн зданий и промышленных сооружений. При этом потребление энергоресурсов на 1 м 2 только за период 1973-1983 гг. сократилось в два раза . Причины разительных отличий между Россией и Данией заключаются в первоначальных вложениях и возможностях эксплуатации теплосетей. Эффективность датского примера обусловлена введением новых материалов и технологий (пластиковые трубы, современное насосное и запорное оборудование и пр.), способствовавших видимому снижению потерь. В магистральных и распределительных трубопроводах Дании они составляют всего около 4%.

Использование систем ЦТ для теплообеспечения потребителей по отдельным странам Центральной, Восточной Европы показано на рис. 1.

К примеру, рационализация теплоснабжения Восточного Берлина основывалась на поэтапной замене, реконструкции магистралей, установке узлов учета и регулирования, применении более совершенных схемно-параметрических решений и оборудования. В зданиях до реконструкции наблюдались значительные «перетопы» и неравномерность при распределении тепловой энергии как в объеме зданий, так и между зданиями. Реконструкции были подвергнуты около 80% зданий, в 10% системы теплоснабжения полностью заменены, в процессе реконструкции внутренних и перехода от однотрубных систем в зданиях к двухтрубным, были пересчитаны площади отопительных приборов, рассчитаны расходы воды в системах отопления зданий, заказаны новые регулировочные вентили. Отопительные приборы были оснащены вентилями с термостатами, регулировочные клапаны установлены на стояках зданий.

Системы присоединения в целом заменены на независимые, произведен переход от ЦТП к ИТП, температура теплоносителя снижена до 110 ОC. Расход воды в системе удалось снизить на 25%, снизились отклонения температур у потребителей. Циркуляционные сети отопления зданий использованы для нагрева воды в системе ГВС. В настоящее время нет лимитов по тепловым мощностям источников, есть ограничения только по пропускной способности трубопроводов.

Расходы горячей воды у жильцов составляли свыше 70-75 л/сутки, после переоборудования системы снизились до 50 л/сутки. Установка счетчиков воды дополнительно привела к снижению до 25-30 л/сутки. В целом совокупность мероприятий и схемных решений привела к снижению затрат на отопление зданий с величины 100 Вт/м 2 до 65-70 Вт/м 2 . Законы в Германии предписывают нормативное снижение энергозатрат с величины 130 кВт.ч/м 2 .год в 1980 г. до 100 кВт.ч/м 2 .год в 1995 г., и до 70 кВт.ч/м 2 .год к 2003 г.

Отечественный опыт

Значительное число работ по установке и налаживанию систем учета энергоресурсов свидетельствует, что максимальные потери тепла наблюдаются не в сетях, о чем говорилось выше, а именно в зданиях. Во-первых, эти нестыковки обнаружились между договорными значениями и фактически полученным количеством тепла. И, во-вторых, между фактически полученным и необходимым количеством тепла зданию. Эти расхождения доходят до 30-35%! Безусловно, снижать потери тепла при транспортировке по тепловым сетям необходимо, хотя они существенно ниже .

Также необходимо отметить наличие «перетопов» в жилых зданиях, которые обусловлены разными факторами. Здания рассчитаны на одинаковые нагрузки, а на самом деле в одних потребляется больше тепла, в других меньше. Обычно люди мало жалуются на «перетопы». И, скорее всего, если в квартире установлен собственный котел, экономия тепла получается не такая уж и большая, поскольку человек, привыкнув к таким температурным условиям, будет давать столько тепла, сколько ему необходимо, чтобы обеспечить себе комфортные условия.

Фактические значения удельных энергозатрат зданиями в зависимости от термического сопротивления ограждений представлены на рис. 2. Верхняя линия тренда - по фактическим значениям удельных энергозатрат, нижняя - теоретические балансовые затраты для зданий, при среднем нормативном значении для Москвы q = 0,15-0,21 Гкал/м 2 .год. Нижняя линия тренда на рис. 2 -функциональные балансовые значения, необходимые для поддержания нормативных температур в зданиях. Эти значения (фактические и теоретические) близки в зоне недостаточных термических сопротивлений R=0,25-0,3 К.м 2 /Вт, т.к. в этом случае зданиям требуется значительное количество тепла. Одна из точек, близкая к нижнему тренду с R = 0,55 К.м 2 /Вт принадлежит комплексу зданий в Мещанском районе ЦАО г. Москвы, в которых была осуществлена полная промывка системы отопления. Сравнение показывает, что ряд зданий города, будучи «освобожденными» от 15% «перетопов», вполне удовлетворяют современным Европейским требованиям по энергоэффективности .

Видно, что фактические значения энергопотребления для зданий с приемлемыми термическими сопротивлениями довольно сильно отклоняются от теоретической балансовой кривой. Степень отклонения фактических точек от идеальной нижней кривой характеризует неэффективные режимы работы, нерациональный перерасход энергии, а степень совпадения - относительную эффективность по сравнению с оптимальным базовым (балансовым) вариантом. В том числе по нижней базовой кривой целесообразно рассчитывать минимально необходимые лимиты теплопотребления зданий и сооружений, исходя из фактических или прогнозируемых температур отопительного периода.

Выявленные «перетопы» значительного числа городских зданий ставят под сомнение некоторые сложившиеся в последнее время стереотипы, связанные с показателями энергетической эффективности коммунального хозяйства. Сравнительный анализ показывает, что ряд городских зданий потребляет тепла на отопление единицы площади в пересчете на климат Берлина даже меньше, чем это требуется по Европейским нормам 2003 г.

Конкретная реализация проектов поквартирного отопления

Начиная с 1999 г., Госстрой РФ (ныне Федеральное агентство по строительству и ЖКХ РФ -Росстрой) проводит эксперименты по строительству и эксплуатации многоэтажных домов с поквартирным отоплением. Такие жилые комплексы уже построены и успешно функционируют в Смоленске, Серпухове, Брянске, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Калининграде, Нижнем Новгороде. Самый большой опыт эксплуатации настенных котлов с закрытой камерой сгорания накоплен в Белгороде, где ведется квартальная застройка домов с применением систем поквартирного отопления. Есть положи-

тельный пример их эксплуатации и в северных районах - например, в г. Сыктывкаре.

Город Белгород был одним из первых городов России (в 2001-2002 гг.), в котором стали использовать поквартирное отопление в новых многоквартирных жилых зданиях. Это обуславливалось рядом причин, в том числе, как ранее всем казалось, большими тепловыми потерями в магистральных и разводящих тепловых сетях. А также достаточно активным строительством жилых многоэтажных зданий, что в первую очередь объяснялось притоком денег с Севера. В результате этого в ряде случаев некоторые здания были оборудованы системой индивидуального отопления помещений.

Для квартирного отопления использовались котлы как отечественных, так и зарубежных производителей. Несколько зданий с подобными системами было воздвигнуто достаточно быстро и без присоединения к тепловым сетям (в центре города, в Южной его части). Система автономного отопления в здании выглядит следующим образом. Котел располагается на кухне, от него дымовая труба пронизывает балкон (лоджию) и «врезается» в общую дымовую трубу, которая уходит наверх и от верхнего этажа поднимается на несколько метров.

Дымовая труба в этом случае в несколько раз ниже, чем у обычной квартальной котельной, естественно ожидать больших приземных концентраций выбрасываемых компонентов. В конкретных условиях необходимо сопоставлять еще и другие факторы (экономию топлива, снижение валового объема выбросов и пр.).

Безусловно, с точки зрения бытового комфорта, поквартирное отопление поначалу представляется более удобным. Например, котел включается при более низких наружных температурах, чем в случае использования системы ЦТ (ориентировочно при t нв =0 -–2 ОС), т.к. в квартире приемлемая температура. Котел включается автоматически при снижении температуры внутри помещения, на которую его настраивают жильцы. Также котел автоматически включается при появлении нагрузки на ГВС.

Практически первым важным фактором здесь является не поквартирная разводка, а именно термическое сопротивление здания (наличие больших лоджий, которые люди дополнительно утепляют). При отсутствии должного опыта эксплуатации пока трудно провести адекватное сравнение удельных затрат на отопление при поквартирной системе и в случае ЦТ, будем надеяться, такая возможность нам представится позднее.

При оценке финансовых затрат на систему поквартирного отопления в процессе активной эксплуатации не всегда учитывалась амортизация котлов, их полная стоимость (для жителей) и т.д.

Производить корректное сравнение возможно только при сопоставимых энергетических условиях. Если разобраться комплексно, то система поквартирного отопления получается не такой уж и дешевой. Понятно, что индивидуальный комфорт с возможностью такого распределенного регулирования всегда стоит дороже.

Что получили в процессе эксплуатации системы поквартирного отопления на примере г. Белгород

1. В жилых зданиях появились неотапливаемые зоны: подъезды; лестничные клетки. Известно, что для нормальной эксплуатации зданий необходимо обеспечивать отопление всех его помещений (всех зон). Почему-то на этапе проектирования жилых построек об этом не задумывались. И уже во время их эксплуатации начали придумывать всякие экзотические способы отопления нежилых зон, вплоть до электроотопления. После чего сразу возник вопрос: а кто будет платить за отопление нежилых зон (за электроотопление)? Начали думать как «разбрасывать» плату на всех жителей, и каким образом. Таким образом, у жителей появилась новая статья расходов (дополнительные затраты) на отопление нежилых зон, которую, конечно, никто не учитывал на стадии проектирования системы (как было сказано выше).

2. В г. Белгороде, как и в ряде других регионов, определенная доля жилья покупается населением впрок. Это в первую очередь касается жилья для «северян». Люди, как правило, оплачивают все предоставляемые им жилищные услуги, но в квартирах не живут или живут наездами (например, в теплое время года). По этой причине многие квартиры также явились холодными (неотапливаемыми) зонами, что привело к ухудшению теплового комфорта, так и к ряду других проблем (система рассчитана на общую циркуляцию). В первую очередь появилась проблема, связанная с невозможностью запустить котел в неотапливаемых квартирах ввиду отсутствия их хозяев, а компенсировать тепловые потери необходимо (за счет соседних помещений).

3. Если котел долгое время не работает, он требует определенного предварительного осмотра перед запуском. Как правило, обслуживанием котлов занимаются специализированные организации, а также газовые службы, но, несмотря на это, вопрос обслуживания индивидуальных источников тепла в городе до конца не решен.

4. Котлы, используемые в системе поквартирного отопления, являются оборудованием высокого уровня и, соответственно, требуют более серьезного обслуживания и подготовки (сервиса). Таким образом, требуется соответствующий энергосервис (не дешевый), а если у ТСЖ нет средств для проведения такого рода обслуживания?

Распределенное регулирование теплопотребления

Как крышные котельные, так и поквартирные системы наиболее эффективны только при возможности использования в качестве топлива природного газа. Резервного топлива для них, как правило, нет. Поэтому возможность ограничения поставок или повышения стоимости газа настоятельно требуют поиска на перспективу новых решений. В электроэнергетике для этого вводятся мощности на угольных, атомных и гидроэлектростациях, более активно используется местное топливо, отходы, есть перспективные решения по использованию биомассы. Но решить вопросы теплоснабжения за счет электрогенерации на ближайшую перспективу экономически нереально. Эффективнее применение теплонасосных установок (ТНУ), в этом случае расход электроэнергии составляет только 20-30% от общей потребности в тепле, остальное получают преобразованием тепла низкого потенциала (рек, грунта, воздуха). На сегодняшний день тепловые насосы широко применяются во всем мире, количество работающих в США, Японии и Европе установок исчисляется миллионами. В США и Японии наибольшее применение получили ТНУ класса «воздух - воздух» для отопления и летнего кондиционирования воздуха. Однако для сурового климата и городской застройки с высокой плотностью тепловой нагрузки получить нужное количество низкопотенциального тепла в период пиковых нагрузок (при низких температурах наружного воздуха) затруднительно, в реализованных проектах крупные ТНУ используют тепло морской воды. Наиболее мощная теплонасосная станция (320 МВт) работает в Стокгольме.

Для городов России с крупными теплофикационными системами наиболее актуален вопрос эффективного применения ТНУ как дополнения к существующим системам централизованного теплоснабжения.

На рис. 3, 4 показана принципиальная схема ЦТ от паротурбинной ТЭЦ и типовой температурный график сетевой воды. Для существующего микрорайона при подаче на ЦТП сетевой воды 100 т/ч с температурами 100/50 ОС потребители получают свои 5 Гкал/ч тепла. Новый объект может получить из той же сетевой воды еще 2 Гкал/ч тепла, при охлаждении с 50 до 30 ОС, что не изменяет расхода сетевой воды и затрат на ее перекачку, и обеспечивается без перекладки теми же тепловыми сетями. Важно то, что в соответствии с температурным графиком обратной сетевой воды есть возможность получения дополнительного количества тепла именно при низких температурах наружного воздуха.

На первый взгляд, применение ТНУ, использующей в качестве источника тепла обратную сетевую воду, при учете полной стоимости тепла неэкономично. Например, эксплуатационные затраты на получение «нового» тепла (при тарифе ОАО «Мосэнерго» по постановлению РЭК г. Москвы от 11.12.2006 г. № 51 на тепло 554 руб./Гкал и на электроэнергию 1120 руб./МВт.ч) составят 704 руб./Гкал (554x0,8+1120x0,2x1,163=704), т.е. на 27% выше собственно тарифа на тепло. Но если новая система позволяет (такая возможность есть, что является предметом последующего рассмотрения) сократить теплопотребление на 25-40%, то такое решение становится экономически равноценным по текущим эксплуатационным расходам.

Заметим также, что в структуре тарифа для ОАО «Мосэнерго» тариф на производство тепла составляет только 304 руб./Гкал, а 245 руб./Гкал - это тариф на транспорт тепла (сбытовая надбавка - 5 руб./Гкал). Но передача дополнительного низкопотенциального тепла не увеличила затрат на его транспорт! Если исключить, что вполне обоснованно, для ТНУ транспортную составляющую, то получаем эксплуатационную составляющую стоимости «нового» тепла от ТНУ уже только 508 руб./Гкал.

Более того, в перспективе реально введение разных тарифов на тепло от ТЭЦ - в зависимости от потенциала - ведь снижение температуры обратной сетевой воды и дополнительный отпуск тепла обеспечивают на ТЭЦ выработку электроэнергии наиболее эффективным комбинированным теплофикационным способом, меньший сброс тепла в градирнях и повышает пропускную способность тепломагистралей. Так, в работах А.Б.Богданова приведена характеристика относительного прироста топлива на отпуск тепла от паровой турбины Т-185/215 Омской ТЭЦ-5 и показано, что прирост условного расхода топлива на прирост тепловой нагрузки составляет 30-50 кг/Гкал в зависимости от температуры сетевой воды и от электрической загрузки турбины, что подтверждается путем прямых измерений. Т.о. при неизменной электрической нагрузке дополнительный расход топлива на ТЭЦ для отпуска тепла в 3-5 раз ниже, чем от водогрейных котлов.

Наиболее эффективно применение в климатических системах применение ТНУ «вода - воздух», т.е. не нагрев воды для системы отопления, а получение воздуха требуемых параметров -это реальная возможность создания комфортных условий даже при нестабильной работе теплосети, где не выдерживаются температурные и гидравлические режимы, используя количество тепла от источника и переводя его в качество теплоснабжения. Одновременно такая система решает вопрос охлаждения воздуха в летнее время, что особенно актуально для современных офисных и культурно-бытовых центров, элитных жилых комплексов, гостиниц, где вполне естественное требование - кондиционирование воздуха - зачастую крайне неэффективно обеспечивается стихийным оснащением помещений сплит-системами с внешними блоками на фасаде здания. Для объектов с необходимостью одновременно нагревать и охлаждать воздух используется кольцевая система нагрева и кондиционирования воздуха - решение, в России известное по 15-летнему опыту эксплуатации гостиницы «Ирис Конгресс Отель» в Москве , в настоящее время такие решения реализуются и на других объектах. В основе кольцевой системы - циркуляционный контур с температурой воды на уровне 20-30 ОС; у потребителей установлены тепловые насосы «вода - воздух», которые охлаждают воздух в помещении и перекачивают его тепло в общий водяной контур или из общего (водяного) контура перекачивают тепло в помещение, подогревая воздух. Температура воды в водяном контуре поддерживается в определенном диапазоне известными методами - это отвод избыточного тепла летом с помощью градирни, подогрев воды зимой сетевой водой. Расчетная мощность как градирни, так и теплоисточника при этом существенно меньше, чем требовалось бы при традиционных системах кондиционирования и теплоснабжения, а строительство зданий, оснащенных такими системами, меньше зависит от возможностей системы транспорта тепла.

Вместо заключения

На сегодняшний день можно сделать однозначный вывод - той эйфории, которая была на начальном этапе внедрения систем поквартирного отопления в многоквартирных жилых зданиях, сейчас уже нет. Системы поквартирного отопления устанавливались потому, что темпы строительства были достаточно интенсивными, и имелась возможность внедрения новых проектов подобного рода (хотя, возможно, не всегда обдуманно). Сейчас полного отказа от этих систем не произошло, идет понимание плюсов и минусов как автономных устройств, так и систем ЦТ.

Необходимо максимально использовать имеющиеся возможности теплофикационных

систем крупных городов, развивать их, включая меры государственного регулирования для обеспечения коммерческой эффективности теплофикации.

Дисбалансы энергопотребления в рамках мегаполиса вполне можно прогнозировать и нейтрализовывать при комплексном территориальном подходе к городскому хозяйству как единому механизму жизнеобеспечения, если не видеть в нем только отраслевые структуры и интересы, и не выделять и приватизировать частные обособленные участки для извлечения прибыли, без поддержания состояния полной работоспособности и надлежащей технологической модернизации. Очевидно, что никакие частные решения автономного энергообеспечения не спасут ситуацию. Необходимо повышение устойчивости энергетических инфраструктур с помощью разнообразных энерготехнологических агрегатов и систем. Взаимоувязка и согласование режимов выработки и потребления энергоресурсов никак не подразумевает отказа от единых городских систем жизнеобеспечения, наоборот, они стыкуются с возможными автономными агрегатами таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность энергоиспользования, надежность и экологическую безопасность.

Литература

1. Гашо Е.Г. Особенности и противоречия функционирования систем теплоснабжения и пути их рационализации //Новости теплоснабжения. 2003. № 10. С. 8-12.

2. Скоробогаткина М. Центральное и автономное отопление // Коммунальный комплекс России. 2006. № 9.

3. Москва - Берлин // Энергонадзор и энергоэффективность. 2003. № 3.

4. Байдаков С.Л., Гашо Е.Г., Анохин С.М. ЖКХ России, www. rosteplo. ru.

5. Клименко А.В., Гашо Е.Г. Проблемы повышения эффективности коммунальной энергетики на примере объектов ЖКХ ЦАО г. Москвы //Теплоэнергетика. 2004. №6.

6. Богданов А. Б. Котельнизация России - беда национального масштаба (ч. 1-3), www.сайт.

7. Шабанов В.И. Кольцевая система кондиционирования воздуха в гостинице // АВОК. 2004. № 7.

8. Автономов А. Б. Положение в области систем централизованного теплоснабжения в странах Центральной и Восточной Европы//Электрические станции. 2004. № 7.

9. Гагарин В. Г. Экономические аспекты повышения теплозащиты ограждающих конструкций зданий в условиях «рыночной экономики» // Новости теплоснабжения. 2002. №1.С.3-12.

10. Reich D., Тутунджян А.К., Козлов С.А. Теплонасосные климатические системы - реальное энергосбережение и комфорт// Энергосбережение. 2005. № 5.

11. Кузнецова Ж. Р. Проблемы теплоснабжения и подходы к их решению на региональном уровне (на примере Чувашской Республики) // Новости теплоснабжения. 2002. №8. С. 6-12.

12. Лапин Ю.Н., Сидорин А.М. Климат и энергоэффективное жилище // Архитектура и строительство России. 2002. № 1.

13. Реформа муниципальной энергетики - проблемы и пути решения / Под ред. В.А. Козлова. - М., 2005.

14. Пузаков В.С. О комбинированной выработке тепла и электроэнергии в странах Европейского союза // Новости теплоснабжения. 2006. № 6. С. 18-26.