Жилищно-коммунальное хозяйство
Основными направлениями повышения эффективности использования ТЭР и реализации потенциала энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве являются:
-ликвидация неэкономичных котельных с переводом их нагрузок на другие котельные;
-децентрализация систем теплоснабжения со строительством котельных малой мощности;
-повышение эффективности работы коммунальных котельных путём замены неэкономичных котлов на более эффективные, перевода паровых котлов в водогрейный режим работы, использование безопасных и экономичных способов очистки поверхностей нагрева от накипи и нагара, внедрение безреагентных моноблочных водоподготовительных установок, перевода котельных с мазута на газ;
- перевод котельных на местные виды топлива;
- установка энергоэффективных источников света в жилых, общественных, производственных и образовательных зданиях;
-установка в котельных электрогенерирующего оборудования;
- перекладка тепловых сетей предизолированными трубами;
- внедрение комплексной системы автоматизации и диспетчеризации котельных, тепловых сетей, ЦТП;
- тепловая реабилитация жилых и общественных зданий;
-внедрение приборов учёта, контроля и регулирования расхода энергоресурсов, включая оснащение квартир и жилых домов приборами учета холодной, горячей воды и газа;
- перевод автомобильного городского коммунального транспорта на газ.
Первоочередные мероприятия:
- перекладка тепловых сетей предизолированными трубами;
-ликвидация длинных теплотрасс, децентрализация систем теплоснабжения со строительством котельных малой мощности;
-замена котлов с низким КПД на более экономичные;
- перевод котлов в водогрейный режим работы;
-внедрение АСУ, диспетчеризация и мониторинг котельных, тепловых сетей, ЦТП;
- диспетчеризация сетей наружного освещения;
- внедрение сетей наружного освещения;
-внедрение систем АСУ ТП водоснабжения и водоотведения г. Минска;
- внедрение приборов учёта и регулирования потребления ТЭР
Вторичные энергетические ресурсы их классификация
И использование
Одним из важных факторов экономии ТЭР является использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), образующихся в одних технологических установках, процессах и направляемых для энергоснабжения других агрегатов и процессов.
ВЭР по видам энергии подразделяются на горючие, тепловые и избыточного давления (таблица 5.1).
Таблица 5.1- Классификация ВЭР по видам и направлениям их использования
Вид ВЭР | Носители ВЭР | Энергетический потенциал | Направление и использование способов утилизации |
Горючие | Твёрдые, жидкие, газообразные отходы | Низшая теплота сгорания | Топливное сжигание в топливоиспользующих установках |
Тепловые | Отходящие газы, охлаждающая вода, отходы производств, промежуточные продукты, готовая продукция | Энтальпия | Тепловое. Выработка в теплоутилизационных установках водяного пара, горячей воды, использование для покрытия потребности в тепле |
Тепловые | Отработанный и попутный пар | Энтальпия | Тепловое и комбинированное покрытие потребности, выработка электроэнергии в конденсационном или теплофикационном турбоагрегате |
ВЭР избыточного давлен. | Газы с избыточным давлением | Работа изо-тропного расширения | Электроэнергетическое. Выработка электроэнергии в газовом утилизационном турбоагрегате |
Горючие (топливные) ВЭР - это горючие газы и отходы одного производства, которые могут быть применены непосредственно в виде топлива в других производствах. Это доменный газ в металлургии; щепа, опилки, стружка в деревообрабатывающей промышленность; твёрдые, жидкие промышленные отходы в химической и нефтеперерабатывающей промышленности и т. д.
Тепловые ВЭР - это физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов основной, побочной, промежуточной продукции и отходов производства; теплота золы и шлаков, горячей воды и пара, отработанных в технологических установках; теплота рабочих тел систем охлаждения технологических установок. Тепловые ВЭР могут использоваться как непосредственно в виде теплоты, так и для раздельной или комбинированной выработки теплоты, холода, электроэнергии в утилизационных установках.
ВЭР избыточного давления - это потенциальная энергия покидающих установку газов, воды, пара с повышенным давлением, которая может быть ещё использована перед выбросом в атмосферу. Основное направление таких ВЭР - получение электрической или механической энергии.
Температура отходящих газов различных промышленных печей и нагревательных устройств колеблется от 800 ... 900°С (в печах с регенераторами) до 900 ... 1200 °С в термических, прокатных и кузнечных (без регенерации), что позволяет в котлах-утилизаторах вырабатывать пар высоких параметров для технологических нужд. Кроме того, поскольку нагревательные печи, как правило, оборудованы системой охлаждения отдельных элементов конструкции, при испарительном охлаждении можно получить пар давлением до 4,5 МПа, который используется и в энергетических целях. Так как температура уходящих газов после котлов-утилизаторов всё ещё достаточно высока (около 200 ... 250 °С), их теплоту целесообразно применять для коммунально-бытовых нужд или отопления (нагрева воды).
На предприятиях машиностроения в настоящее время тепловыми отходами являются физическая теплота уходящих газов, теплота охлаждения нагревательных и термических печей, плавильных агрегатов, вагранок и др.
В промышленности строительных материалов тепловые ВЭР образуются при обжиге цементного клинкера и керамических изделий, производстве стекла, кирпича, извести, огнеупоров, выплавке теплоизоляционных материалов. К ним относятся физическая теплота уходящих газов различных печей (туннельных, шахтных, вращающихся) и т. д.
Крупными потребителями пара различных параметров, электроэнергии, горячей и тепловой воды, а также холода являются почти все отрасли пищевой промышленности, поэтому и тепловые ВЭР предприятий пищевой промышленности также весьма разнообразны. Это, прежде всего, теплота отходящих горячих газов и жидкостей; жидких и твёрдых отходов производства; отработанного пара силовых установок и вторичного пара, который получается при выпаривании растворов, ректификации и высушивании; тепловых установок; теплота, содержащаяся в продуктах производства.
Вторичные энергоресурсы имеются также на тепло- и гидроэлектростанциях. На гидроэлектростанциях отходы теплоты образуются в результате тепловыделения в электрогенераторах. Для тепловых электростанций наиболее существенный источник ВЭР - низкопотенциальная теплота нагретой охлаждающей воды конденсационных устройств, с которой может теряться до 50 % теплоты топлива, расходуемого на электростанции. Источником ВЭР считаются также дымовые газы котельных установок на паротурбинных станциях или отходящие продукты сгорания на газотурбинных установках.
Для использования ВЭР применяются утилизационные установки, представляющие собой устройства для выработки энергоносителей (водяного пара, горячей и охлаждённой воды, электроэнергии) за счёт снижения энергетического потенциала ВЭР. К основным видам оборудования, применяемого для утилизации ВЭР, относятся:
-котлы-утилизаторы;
-установки испарительного охлаждения;
-экономайзеры;
- утилизационные абсорбционные холодильные установки;
- теплообменники;
- водоподогреватели;
- тепловые насосы;
- утилизационные турбогенераторы и др.
Трансформаторы теплоты и тепловые трубы, тепловые насосы
Трансформаторами теплоты называются устройства, служащие для переноса тепловой энергии от тела с более низкой температурой (теплоотдатчика) к телу с более высокой температурой (теплоприемнику). Они подразделяются на холодильные установки и теплонасосные установки.
В холодильных установках температура теплоотдатчика ниже температуры окружающей среды Т0(ТН < Т0), тогда как температура теплоприемника равна температуре окружающей среды.
В теплонасосных установках температура теплоотдатчика равна или несколько выше температуры окружающей среды, тогда как температура теплоприёмника значительно выше температуры окружающей среды.
Трансформатор теплоты может работать как в режиме холодильной установки, так и в режиме теплового насоса, либо одновременно в двух режимах. Такой процесс называется комбинированным. В комбинированной установке происходит одновременно выработка теплоты и холода.
Тепловые насосы являются разновидностью трансформаторов теплоты и предназначены для получения теплоносителя среднего и повышенного потенциала, используемого на тепловом потреблении. Тепловой насос представляет устройство для переноса тепловой энергии от теплоотдатчика с низкой температурой к теплоприемнику с высокой температурой. Принцип работы его тот же, что и компрессионного холодильника, с той разницей, то назначение холодильника заключается в производстве холода, а теплового насоса - в производстве теплоты
В холодильнике компрессор сжимает газ, обладающий определенными свойствами, и нагнетает его в конденсатор, охлаждаемый водой или воздухом. При охлаждении газ конденсируется и просачивается через дросселирующий клапан, поступает в испаритель. Здесь жидкость опять переходит в газообразное состояние и обратно засасывается в компрессор для сжатия. На испарение расходуется тепловая энергия, которая поступает от охлаждаемой среды.
Тепловой насос в отличие от холодильника отдает теплоту от конденсатора на нагревание теплотранспортирующей среды, которая переносит тепло к месту его использования в то время как к испарителю подводится теплота от внешнего источника. Когда компрессор приводится в действие электрическим двигателем или другим механическим приводом, то такой тепловой насос называется компрессорным. Когда для привода компрессора используется тепловая энергия и в рабочем цикле участвует пара рабочих сред, состоящая из хладоносителя и абсорбента, то тепловой насос называется абсорбционным. Коэффициент полезного действия теплового насоса равен отношению тепловой энергии, полученной рабочей жидкостью (газом) в испарителе, к электрической энергии или другой, использованной для приведения в действие компрессора. Практически тепловые насосы, приводимые в действие при помощи электродвигателя, позволяют увеличить количество получаемой тепловой энергии в 2,5-3,3 раза по сравнению с тепловым эквивалентом электрической энергии, затрачиваемой на приведение в действие теплового насоса.
Тепловые насосы можно использовать в качестве индивидуальных систем обогрева жилых домов, складских помещений, отдельно стоящих зданий и сооружений, насосных (канализационных, водоснабжения) и т. п. Так, для теплоснабжения отдельно стоящих различных насосных станций в настоящее время, как правило, используют электрокалориферы или различные теплоэлектронагреватели (ТЭНы).
Тепловая труба представляет собой герметизированную конструкцию (трубу), частично заполненную жидким теплоносителем. Она способна передавать большие тепловые мощности при малых градиентах температуры.
Высокая теплопередающая способность ее достигается за счет того, что в тепловой трубе осуществляется конвективный перенос теплоты, сопровождаемый фазовыми переходами (испарением и конденсацией) жидкости - теплоносителя. При подводе теплоты к одному концу тепловой трубы жидкость нагревается, закипает и превращается в пар. При этом она поглощает большое количество теплоты, которое переносится паром к другому, более колодному концу трубы, где пар конденсируется и отдает поглощенную теплоту. Далее сконденсированная жидкость опять возвращается в зону испарения. Этот возврат может осуществляться разными способами. Самый простой из них заключается в использовании силы тяжести. При вертикальном расположении тепловой трубы, когда зона конденсации находится выше зоны испарения, жидкость стекает вниз непосредственно под действием силы тяжести. Такой вариант тепловой трубы называется термосифоном.
В наиболее распространенных типах тепловых труб для возврата жидкости в зону испарения используют капиллярные эффекты. Для этого на внутренней поверхности тепловой трубы располагают слой капиллярно-пористой структуры (фитиль), по которому под действием капиллярных сил происходит обратное движение жидкости. Фитиль может быть выполнен из нескольких слоев тонкой сетки. Из трубы откачивается воздух, и она плотно закрывается.
В тепловой трубе различают три участка: зону подвода теплоты, или участок испарения; зону переноса теплоты, или адиабатный участок; зону отвода теплоты, или участок конденсации.
Теплоносителями в тепловой трубе могут выступать различные вещества: ацетон, аммиак, фреоны, вода, ртуть, индий, цезий, калий, натрий, литий, свинец, серебро и неорганические соли.
Основными преимуществами тепловых труб являются: высокая эффективность теплопередачи, автономность работы, малая масса и габариты, высокая надежность, возможность реализации сложных теплопередающих функций, высокая изотермичность поверхности трубы. Для изготовления корпусов и капиллярных структур используются стекло, керамика, различные металлы и сплавы.
Наиболее характерными областями применения тепловых труб являются энергетика, машиностроение, электроника, химическая промышленность, сельское хозяйство. В сельском хозяйстве применяются теплообменники на тепловых трубах при утилизации теплоты выбросного воздуха от животноводческих помещений (тип УТ-12 и т. д.). Теплообменник такого типа является разновидностью рекуперативного аппарата с промежуточным теплоносителем. Конструктивно теплообменники выполняются из набора тепловых труб. В зависимости от агрегатного состояния теплоносители, омывающие испарительную и конденсационную зоны, разделяются на три типа: газ - газ (воздух - воздух); газ - жидкость; жидкость - жидкость.
Использование тепловых труб при утилизации ВЭР позволяет не только повысить эффективность работы энергетических установок, но и во многих случаях уменьшить загрязнение окружающей среды.
5.4.8. Энергосбережение в промышленных, жилых, общественных зданиях и сооружениях
5.4.8.1. Тепловые потери в зданиях и сооружениях
Причиной относительно высокого энергопотребления в зданиях и сооружениях нашей страны по сравнению с зарубежными странами является то, что все существующие здания были построены в соответствии с имевшимися на момент строительства строительными нормами и стандартами, которыми было предусмотрено термическое сопротивление 0,75 м2 кВт.
С введением в 1994 г. новых норм по термическому сопротивлению стен (2,25 м2 кВт) все ранее построенные здания попали в разряд не соответствующих современным техническим требованиям. Следует отметить, что во время действия этих низких норм по термическому сопротивлению стен осуществлялось строительство панельных зданий массовых серий, а многие из них были построены с отступлением от строительных норм. Низкое качество строительно-монтажных работ привело к тому, что жилищно-эксплуатационные службы из года в год тратят огромные средства на производство ремонтно-строительных работ главным образом на межпанельных стыках и в местах сопряжения окон с наружной стеной. Этот недостаток также обусловливает и значительные потери тепла.
Поэтому в настоящее время все в большей мере практикуется осуществление тепловизионного с использованием инфракрасной съемки контроля качества строительно-монтажных работ, что позволяет предотвратить некачественное выполнение работ в местах, в которых возможна наибольшая утечка тепла.
Теплоснабжение производственных помещений (цехов) всегда считалась задачей неординарной, поскольку они, как правило, занимают огромные площади (от нескольких сотен до нескольких тысяч квадратных метров) и высоту до 14-18 м. Рабочая (обитаемая) зона производственных зданий составляет всего 20-30 % их общего объема, которые требуют поддержания комфортных условий. Нагрев 70-80 % воздуха, находящегося над рабочей зоной, относятся к прямым потерям. Всем известно, что удержать теплый воздух внизу невозможно и температура его от пола к потолку возрастает на 1,5 °С в расчете на метр высоты. Это значит, что в зданиях высотой 12 м при средней температуре в рабочей зоне 15 °С воздух под крышей оказывается нагретым до 30 °С. Такой перегрев внутреннего воздуха зданий приводит к резкому возрастанию тепловых потерь через наружные ограждения, верхние перекрытия, стены, световые проемы и фонари.
К этому следует добавить и большие затраты энергии на перемещение значительных масс воздуха с помощью вентиляторов, поскольку основным способом отопления производственных помещений являлось воздушное. Отопить даже среднее производственное помещение с помощью водяной или паровой системы весьма проблематично и в большинстве случаев невозможно. Для этого требуются десятки километров трубопроводов, которые перекрывают проходы и создают другие неудобства.
Вместе с удаляемым нагретым воздухом из верхней зоны промышленных зданий с помощью вытяжных вентиляторов выбрасывается большое количество теплоты. Для ее утилизации целесообразно применять приточно-вытяжные установки с теплоутилизаторами.
Значительны потери тепла в производственных зданиях и сооружениях в зависимости от принятого режима работы предприятий в течение суток и дней месяца. Как, правило, большинство из них работают в две смены, а это означает, что количество рабочего времени за отопительный сезон составляет около 5000 часов, из которых собственно рабочими являются не более 2300 часов, или 44 % календарного времени. Все остальные 2700 часов предприятия вынуждены отапливать здания, в которых никто не работает.
Перевод системы отопления в дежурный режим сложен, малоэффективен и небезопасен из-за возможных резких перепадов температур, создающих угрозу размораживания системы из-за возможных высоких суточных колебаний температуры.
Одним из возможных путей решения проблемы уменьшения тепла на отопление больших производственных зданий может быть децентрализация системы теплоснабжения их по теплоносителю, воде и пару за счет внедрения систем газового лучистого отопления (СГЛО) и газовых воздухонагревателей. Лучистое отопление - это передача тепла от более нагретых поверхностей к менее нагретым посредством инфракрасного излучения. Главной отличительной особенностью этой системы является обогрев помещения с помощью потока лучистой энергии инфракрасного спектра. Поток лучистой энергии, направляемый в расположенный непосредственно над обогреваемой зоной лучистыми обогревателями, не нагревая окружающий воздух, нагревает поверхность пола, установленное оборудование в обслуживаемой зоне и людей. Это принципиальное отличие системы ГЛО от радиационных систем отопления позволяет достигать наиболее полного комфорта для работников.
Перевод отопления зданий по указанной системе требует осуществления определенных организационных и технических решений.
Для снижения затрат теплоты на нагрев воздуха, поступающего через проемы в стенах общественных зданий, а также для многоэтажных жилых домов применяют воздушно-тепловые завесы. Во многих случаях целесообразно устройство тамбура.
Дата добавления: 2016-07-27; просмотров: 2168;