Научная статья на тему 'Комбинированные системы теплоснабжения с возобновляемыми источниками тепла'

Комбинированные системы теплоснабжения с возобновляемыми источниками тепла Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
801
226
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ / ГЕНЕРАТОРЫ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ / БАК-ТЕПЛОУТИЛИЗАТОР / ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ / ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ / ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Редько Александр Федорович, Тарадай Александр Михайлович, Чернокрылюк Владимир Васильевич, Есин Егор Сергеевич

В статье предлагается схема комбинированного теплоснабжения с использованием высокотемпературных и низкотемпературных источников тепла работающих на одну систему.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Редько Александр Федорович, Тарадай Александр Михайлович, Чернокрылюк Владимир Васильевич, Есин Егор Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMBINED HEAT SUPPLY SYSTEM WITH RENEWABLE HEAT SOURCES

The paper proposes a combined heating scheme using high-temperature and low-temperature heat sources working on the one system.

Текст научной работы на тему «Комбинированные системы теплоснабжения с возобновляемыми источниками тепла»

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ УДК 697.3

Редько Олександр Федорович, д-р техн. наук, проф., завідувач кафедри теплогазопостачання, вентиляції і використання теплових вторинних енергоресурсів. E-mail: tgvtver@gmail.com (http://tgvtver.org/)

Тарадай Олександр Михайлович, д-р техн. наук, проф., професор кафедри теплогазопостачання, вентиляції і використання теплових вторинних енергоресурсів. E-mail: info mrk@ukr.net

Чернокрилюк Володимир Васильович, аспірант кафедри теплогазопостачання, вентиляції і використання теплових вторинних енергоресурсів. E-mail: riello@ukr.net

Єсін Єгор Сергійович, аспірант кафедри теплогазопостачання, вентиляції і використання теплових вторинних енергоресурсів. E-mail: esin mrk@ukr.net

Харківський національний університет будівництва та архітектури, м. Харків, Україна. Вул. Сумська, 40, м. Харків, Україна, 61002. Тел.: +38-057-700-16-40.

КОМБІНОВАНІ СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ З ВІДНОВЛЮВАЛЬНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ТЕПЛА

У статті пропонується схема комбінованого теплопостачання з використанням високотемпературних і низькотемпературних джерел тепла працюючих на одну систему.

Ключові слова: теплопостачання, генератори теплової енергії, бак-теплоутилизатор, вторинні енергоресурси, поновлювані енергоресурси, енергозбереження.

Редько Александр Федорович, д-р техн. наук, проф., заведующий кафедрой теплогазоснабжения, вентиляции и использования тепловых вторичных энергоресурсов. E-mail: tgvtver@gmail.com

Тарадай Александр Михайлович, д-р техн. наук, проф., профессор кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и использования тепловых вторичных энергоресурсов. E-mail: info mrk@ukr.net

Чернокрылюк Владимир Васильевич, аспирант кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и использования тепловых вторичных энергоресурсов. E-mail: riello@ukr.net

Есин Егор Сергеевич, аспирант кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и использования тепловых вторичных энергоресурсов. E-mail: esin mrk@ukr.net

Харьковский национальный университет строительства и архитектуры, г. Харьков, Украина. ул. Сумская, 40, г. Харьков, Украина, 61002. Тел.: +38-057-700-16-40.

КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА

В статье предлагается схема комбинированного теплоснабжения с использованием высокотемпературных и низкотемпературных источников тепла работающих на одну систему.

Ключевые слова: теплоснабжение, генераторы тепловой энергии, бак-теплоутилизатор, вторичные энергоресурсы, возобновляемые энергоресурсы, энергосбережение.

Redko Aleksandr Fedorovich, Ph. D., Professor, head of the Department of Heat and Gas supply, Ventilation and use of Thermal Secondary Energy Resources. E-mail: tgvtver@gmail.com

Taraday Aleksandr Mikhaylovich, Ph. D., Professor, Department of Heat and Gas supply, Ventilation and use of Thermal Secondary Energy Resources. E-mail: info mrk@ukr.net

Chernokryluk Vladimir Vasilyevich, postgraduate, Department of Heat and Gas supply, Ventilation and use of Thermal Secondary Energy Resources. E-mail: riello@,ukr.net

Yesin Yegor Sergeevich, postgraduate, Department of Heat and Gas supply, Ventilation and use of Thermal Secondary Energy Resources. E-mail: esin mrk@ukr.net

Kharkov national university of civil engineering and architecture, Kharkiv, Ukraine. Sumskaya str., 40, Kharkiv, Ukraine, 61002. Tel.: +38-057-700-16-40.

^MBINED HEAT SUPPLY SYSTEM WITH RENEWABLE HEAT SOURCES

The paper proposes a combined heating scheme using high-temperature and low-temperature heat sources working on the one system.

Keywords: heat supply, heat generators, heat exchanger tank, waste energy, renewable energy, energy saving.

Введение

Повышение энергоэффективности систем централизованного теплоснабжения (СЦТС) является весьма актуальной задачей, так как потери тепловой энергии в этих системах достигают 30% - 40%. Причинами таких потерь являются: износ оборудования, тепловой изоляции и трубопроводов, а также значительные потери тепла потребителями. В

42

№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

существующих СЦТС не используется воспроизводимая тепловая энергия таких источников, как солнце, воздух, геотермальные воды, вторичных тепловых энергоресурсов (ТВЭР) и других источников тепловой энергии.

С целью устранения перечисленных недостатков в современных системах теплоснабжения и при реконструкции существующих СЦТС -предлагаются объединять все возможные источники тепловой энергии, подключая их к бойлеру-теплоутилизатору. От бойлера питаются системы теплоснабжения абонентов, обеспечивая тепловой энергией потребности отопления, вентиляции, горячего водоснабжения.

Централизованный источник L

Т вердотоплевный котел

ЭЛект рокот ел

-1 Мусоросжигательный завод

Геотермальные воды1

Тепловой насос

К потребителю на отопление вентиляцию и ГВС

Рис. 1. Схема комбинированной системы теплоснабжения

Комбинированные системы теплоснабжения

Комбинированные системы теплоснабжения (КСТС) получили широкое

распространения во многих странах (Дания, Франция, Швеция и др.).

На рис. 1 показана схема комбинированной системы теплоснабжения, которая состоит из различных источников тепла: централизованного теплоснабжения, воспроизводимых источников тепловой энергии, котлов-генератор тепловой энергии (ГТЭ). Все эти источники отдают тепло потребителям через общий бойлер-теплоутилизатор.

Принцип работы КСТС заключается в следующем: от системы централизованного теплоснабжения через теплообменник (СЦТС) теплоноситель с постоянной или переменной температурой подается в бойлер-теплоутилизатор. Расход или температура

№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

43

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

теплоносителя регулируется с помощью системы автоматики в зависимости от параметров теплоносителя в бойлере-теплоутилизаторе.

В этот же бойлер-теплоутилизатор поступает тепловая энергия от котлов работающих на различных видах топлива, от солнечных коллекторов, от тепловых насосов и от источников вторичной тепловой энергии.

В теплый период года расчетное потребление тепловой энергии может быть обеспечено за счет альтернативных низкотемпературных источников тепла. При этом ГТЭ и СЦТС могут быть отключены. При увеличении потребления тепловой энергии автоматически увеличивается отбор теплоносителя от СЦТС. В холодный период года, когда потребление тепловой энергии еще сильнее увеличивается, включается ГТЭ.

СЦТС может подавать потребителю теплоноситель с постоянной температурой или переменной . Расход теплоносителя при этом регулируется автоматически в зависимости от температуры в бойлере-теплоутилизаторе.

Тепло от солнечных коллекторов используется сезонно. При использовании в качестве теплоносителя этилен-гликоля тепло солнечной энергии может использоваться круглый год в дневное время.

Низкопотенциальное тепло, накопленное в воздухе, земле, водоемах или в качестве сброса вторичного тепла на предприятиях (охлаждение оборудования, канализационные стоки), преобразуется с помощью теплового насоса и накапливается в бойлере-теплоутилизаторе.

Тепловая энергия от ТВЭР поступает во время сброса такой энергии, при работе источников ТВЭР.

Для управления работой КСТС необходимо учитывать особенности эксплуатации солнечных коллекторов и ветроагрегатов, а так же ТВЭР. Такая схема КСТС позволяет использовать энергию солнца, ветра, ТВЭР, что снижает расход топлива на СЦТС и ГТЭ до 30 %.

Использование ГТЭ в качестве пикового подогревателя обеспечивает стабильное и динамичное теплоснабжение потребителя тепловой энергией от разных источников. Пиковыми подогревателями могут быть высокоэффективные ГТЭ, в которых тепловую энергию получают при сжигании нетрадиционных видов топлива, в том числе твердых бытовых отходов.

Покрытие тепловых нагрузок показано на рис. 2.

Как видно из рис. 2 наличие в комбинированной схеме теплоснабжения

твердотопливных котлов, гелиоустановок, вторичных тепловых энергоресурсов и других альтернативных возобновляемых источников, позволяет значительно снизить расход газа для производства тепла на теплоэлектроцентралях и пиковых котельных.

Внедрение в реальную практику теплоснабжения комбинированных схем является весьма перспективной и экономически оправданной задачей. Наличие в комбинированной схеме бака-теплоутилизатора позволяет принять любые виды тепловой энергии от любых источников, работающих с различными параметрами теплоносителя. Важным моментом в предлагаемой нами схеме является то, что присоединение различных теплоисточников может происходить последовательно по мере их возникновения и использования.

Следует также подчеркнуть важность внедрения комбинированных схем с экологической точки зрения, так как использование возобновляемых источников энергии значительно сокращает количество топлива и следовательно вредных выбросов от его сжигания.

Выводы

Представляется правильным основное организационное решение массового распространения комбинированных схем в городах и населенных пунктах: эксплуатация всех источников тепла должна осуществляется единой теплоснабжающей организацией, которая может действовать в виде ассоциации, корпорации, холдинга или строить свои взаимоотношения через соответствующие подразделения местных органов власти.

44

№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУАИТ

УслоЬные обозначения:

зона покрытия пикоВыми зазо&ыми котлами (t н В

зона покрытия отборами турбин (t н В до — 15'С)

Ь ) — Возможная зона покрытия

тВердотопяиВными котлами (t н В до —8'С)

Возможная зона покрытия

низкотемпературными источниками (ЧнВ Выше 0*С)

Рис. 2. Интегральный график отпуска тепла с зонами покрытия различными источниками

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Список использованной литературы

1. Енергоефективність та відновлювані джерела енергії./Під заг.ред. А. К. Шкидловського. - К.: Українські енциклопедичні знання, 2007. -560 с.

2. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справ.

пособие /Л. Д. Богуславский, В. И. Ливчак, В. П. Титов и др.; Под ред. Л. Д. Богуславского и В. И.Ливчака - М.:

Стройиздат,1990. - 624 с.: ил. 72.

3. Кириленко И. Г. Совместная работа высокотемпературных и низкотемпературных источников тепла на единую тепловую сеть: Дис. канд. техн. наук (05.23.03) / ХНУСА. - Харьков, 2014. - 167 с.

References

1. Shkidlovskiy, A. K. (2007), Energy Efficiency and Renewable Energy [Energoefektyvnist ta vidnovluvalni dzherela energii], Ukrainian encyclopedic knowledge., 560 p.

2. Boguslavskiy, L. D., & Livchak V. I., Titov V. P. (1990) Energy savings in heat supply, ventilation and air conditioning [Energosberezhenie v sistemah teplosnabzheniya, venyilyacii I kondicionirovaniya], A Reference Guide., 624 p.

3. Kirilenko I.G . (2014) Collaboration high-and low-temperature heat sources to a single district heating network [Sovmestnaya rabota visokotemperaturnih i nizkotemperaturnih istochnikov na edinuyu teplovuyu set], The

dissertation work., 167 p.

Поступила в редакцию 24.09 2014 г.

46

№1 0 (129) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.