CC BY
64
ЭНЕРГОСИСТЕМА: управление, конкуренция, образование. — Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. — Т. 1. — Режим доступа: \wwwZURL: http://looking-at.me/load/biblioteka/dokumenty/ ehnergosistema_upravleшe_konkurencija_obrazovaшe/9-1-0-85
15. Шевелева, Л. В. Современная концепция модульного обучения в системе дополнительного профессионального образования [Текст] / Л. В. Шевелева, Т. Ю. Белова // Ползуновский вестник. — 2010. — № 4/2. — С. 24-25.
16. Обучение как инвестиция [Электронный ресурс]. — Режим доступа: \wwwZURL: http://www.companion.ua/articles/ content?id-280643. — 11.03.2014
17. Проектирование комплексов учебно-методических материалов [Электронный ресурс] / Самарский ЦНИТ СГАУ. — Режим доступа: \wwwZURL: http://cnit.ssau.ru/ito/modul_3 /m3_2.htm
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ УКРАИНЫ
В работе проведен анализ основных проблем, существующих в профессиональном образовании Украины, следствием которых является низкий уровень подготовки специалистов, не удовлетворяющий потребности работодателей в области электроэнергетики. Результатами работы являются исследования основных задач улучшения качества профессионального образования и путей их решения. Рассмотрены существующие
положительные примеры, которые внедряются в Украине и зарубежных странах.
Ключевые слова: электроэнергетика, высшее образование, работодатель, качество образования, профессиональный стандарт, научно-техническая деятельность.
Полковтченко Дмитро ВКторович, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра електричних систем, ДВНЗ «Донецький нащо-нальний технгчний ушверситет», Украта, e-mail: [email protected]. Москвта 1рина kopieHa, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра методики викладання фiзико-математичних дисциплт та тформацшних технологш у навчант, Бердянський державний педагоглчний утверситет, Украта, e-mail: [email protected].
Полковниченко Дмитрий Викторович, кандидат технических наук, доцент, кафедра электрических систем, ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет», Украина. Москвина Ирина Игоревна, кандидат технических наук, доцент, кафедра преподавания физико-математических дисциплин и информационных технологий в обучении, Бердянский государственный педагогический университет, Украина.
Polkovnichenko Dmitry, Donetsk National Technical University, Ukraine, e-mail: [email protected].
Moskvina Irina, Berdyansk State Pedagogical University, Ukraine, e-mail: [email protected]
УДК 621.182.2.001.57 001: 10.15587/2312-8372.2015.37190
РОЗРОБКА МЕТОДУ П1ДТРИМКИ ФУНКЩОНУВАННЯ бюгазово! УСТАНОВКИ У СКЛАД1 КОГЕНЕРАЦ1ЙНО1 СИСТЕМИ
В роботг на основг запропонованог когенерацшног системы розроблено метод пгдтримки функцюнування бюгазовог установки на ргвнг прийняття ршень. Прогнозування змти темпе-ратури зброджування дозволяе використовувати зброджене сусло в якостг низькопотенцшного джерела енергп для теплового насоса щодо встановлення температури теплоносгя, що грге, на вход1 в теплообменник, вбудований в метантенк, при вимгрювант температури теплоносгя, що грге, на виходг з теплообмтника.
Ключов1 слова: когенерацшна система, бюгазова установка, тепловий насос.
Чайковська С. С., Молодковець Б. I.
1. Вступ
Зпдно Законам Украши № 75/94-ВР «Про енергозбе-реження» та № 1220/У1 «Про внесения змш до Закону Украши «Про електроенергетику» важливим елементом в економн паливно-енергетичних ресурав та знижент антропогенного впливу енергетики на довкшля е впрова-дження нових енергозбернаючих технологш з використан-ням альтернативно! енергетики як «еколопчно чисто! i без паливно! пiдгалузi енергетики». Одтею з переваг когене-рацшних технологш е можливють використання бюгазу як альтернативного джерела енергп щодо виробництва як електроенергп, так i теплоти. Цшодобове фу^и^^ван^ бюгазових установок при недостайному виходу бюгазу iз-за складносп тдтримки процесу зброджування та ви-
значення точного термшу змши потоюв збродженого та свiжого матерiалу, вщключення когенерацшних установок в години найменшого споживання потребуе додаткового обладнання для зброджено! сировини та збернання бюгазу. Бшьш того, на тдтримку процесу зброджування витрачають до 20-30 % вироблено! енергп, а зброджене сусло, що мае достатшй енергетичний потенщал не використовують у якост низькопотеицiйиого джерела енергп. Цим обгрунтовуеться актуальтсть дано! роботи.
2. Постановка проблемы на основ1 л1тературних джерел
1снують рiзиi засоби удосконалення когенерацшних технологш, що мають у своему складi основш складовк
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 1/1(21], 2015, © Чайковська E. E., Молодковець Б. I.
41
первинний двигун, електрогенератор, систему утилiзащi теплоти, систему контролю й управлшня [1, 2]. Так, наприклад, в робот [1] на основi ексергетичного ана-лiзу встановлена термодинамiчна досконалiсть тепловоi схеми когенерацiйноi установки для децентралiзованого теплопостачання при використанш продуктiв згоряння в котельнiй камерi теплогенератора за рахунок змен-шення кiлькостi спалюваного твердого палива. Тепловi насоси у складi когенерацiйних систем, що виконують пiдтримку спiввiдношення виробництва електричноi енергii та теплоти, не мають зв'язку з виробництвом бюгазу, не використовують зброджений матерiал у якост низькопотенцiйного джерела енергii [3]. Так, наприклад, в робот [4] запропоновано перспективш напрямки тд-вищення ефективностi когенерацiйних технологiй за рахунок впровадження штегрованих систем енерго-постачання. Викладено методику комплексноi оптшшза-Ц11 i критерii оцiнки ефективностi iнтегрованоi системи з тепловим насосом, визначеш допустимi межi ств-вiдношення теплового та електричного навантаження споживачiв в залежност вiд головних експлуатацiйних показниюв.
Але умови когенерацii при використанш бюгазу ускладнеш непостiйним виходом бюгазу, що вимагае додаткових емностей газгольдерiв, додаткових бакiв для збродженоi сировини, витрат на тдтримку процесу зброджування, що складають до 20-30 % виробленоi енергii, iнтенсифiкацii теплообмiну, т. ш. [5, 6]. Це вщ-буваеться тому, що пiдтримку процесу зброджування виконують з вимiрюванням температури зброджування щодо змiни витрати свiжого сусла [7]. Використання ж цiеi оцiнки ускладнено через значну теплову акумулю-ючу емнiсть сусла. Змша витрати сусла не пiдтримуе не-обхщний баланс потокiв свiжого та збродженого матерiалу для отримання постшного виходу бiогазу, а використання змши витрати теплоносiя, що ^е, може порушити активнiсть процесу зброджування. При безперервному функцюнуванш бiогазовоi установки в зв'язку iз залеж-шстю температури свiжого сусла, що завантажують, вiд температури навколишнього середовища складно визна-чити точний термiн вщвантаження збродженого сусла та завантаження еквiвалентноi витрати свiжого матерiалу, що виконують через 4-6 годин на добу. Бшьш того, складно запоботи зменшенню температурного впливу свiжого сусла на температуру збродження при заван-таженш. Так, наприклад, з цiею цшлю запропоновано збiльшення iнтенсивностi перемiшування, збшьшення планового термiну зброджування, т. ш. [8, 9], що не дозволяе в повнш мiрi визначити точний термш змiни потокiв збродженоi сировини та свiжого матерiалу.
3. 06'ект, мета та задач1 дослщження
Об'ект дослiдження — когенерацiйнi системи з ви-користанням бiогазу.
Мета роботи — розробка методу тдтримки функцю-нування бiогазовоi установки у складi когенерацiйноi системи.
Поставлена мета може бути досягнена при вико-наннi таких задач:
— обгрунтувати необхiднiсть пiдтримки процесу зброджування у складi когенерацiйноi системи на основi теплового насоса, що використовуе у якост низько-потенцiйного джерела енергп зброджене сусло;
— запропонувати архитектуру когенерацiйноi системи, що мае у своему складi основу — динамiчну тдси-стему, яка включае когенерацшну установку, бiогазову установку, тепловий насос та блоки заряду, розряду та ощнки функцiональноi ефективностi, що знаходяться в узгодженш взаемодii з динамiчною тдсистемою;
— виконати комплексне моделювання динамжи бю-газовоi установки та теплообмшника, вбудованого в ме-тантенк, щодо встановлення рiвнiв змiни температури теплоноая, що грiе, на входi в теплообмшник та на виходi з теплообмшника для використання теплового насоса з щллю тдтримки функщонування бiогазовоi установки на рiвнi прийняття ршень;
— розробити системи контролю працездатност та iдентифiкацii стану бiогазовоi установки на основi ло-гiчного моделювання у складi когенерацiйноi системи;
— ощнити практичну значущiсть здобутих резуль-татiв.
4. Метод тдтримки функщонування бмгазово! установки у склад1 когенерацмно! системи
На основi методологiчного та математичного обгрун-тування архiтектури технолопчних систем [10, 11] запро-понована архитектура когенерацiйноi системи, основою яко'1 е iнтегрована динамiчна пiдсистема — когенерацшна установка, бiогазова установка, тепловий насос, що використовуе зброджене сусло у якост низькопотенцш-ного джерела енергп та блоки розряду, заряду, ощнки функцiональноi ефективност (рис. 1) [12].
И
2 3 I I 4
Рис. 1. Архиектура когенерацшнт системи: 1 — динамчна тдсистема (к□генерацiйна установка, бшгазова установка, тепловий насос); 2 — блок розряду; 3 — блок заряду; 4 — блок оцшки функцшнальнт ефективносп
Математичне обгрунтування архiтектури когенера-цiйноi системи:
CS = ((D(P (т)( х„(т), Х1(т), х2(т), / (т), К (т), у(т), d (т)), R(т), Р(т))), R(т),(Pi (т)(х1(т), /г (т), К (т), у (т))).
де CS — когенерацiйна система; D — динамiчна тдсисте-ма (когенерацiйна установка, бюгазова установка, тепловий насос); Р — властивостi елементiв когенерацiйноi системи; х — впливи; / — параметри, що дiагностуються; К — коефiцiенти математичного опису; у — вихщш параметри; d — динамiчнi параметри; R — лопчш вiдносини в CS; I — час, с. 1ндекси: I — число елементiв когенера-цiйноi системи; 0, 1, 2 — початковий стащонарний режим, зовшшнш, внутрiшнiй характер впливiв.
Система диференщальних рiвнянь, що описуе змiну температури зброджування як у чаа, так i вздовж про-сторовоi координати ос теплообмiнника, вбудованого в метантенк, що ствпадае з напрямком потоку руху се-редовища, включае рiвняння стану щодо фiзичноi моделi
I 42
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 1/1(21], 2015
J
бiогазовоi установки, рiвняння енергii передавального середовища — теплоносiя, що грie, рiвняння енергii сприймаючого середовища — сусла та рiвняння теплового балансу для стшки теплообмiнника, вбудованого в метантенк [10, 11]. В результат реалiзацii системи нелшшних диференцiальних рiвнянь отримана пере-датна функцiя за каналом: «температура зброджуван-ня — температура теплоноая, що ^е» для пiдтримки
функщонування бiогазовоi установки: ^ - = ( -
Lzßy
де
m (0о -Оо) «зо^зо . 1 К; --^-; £-——; L; -7—-
G30 GзCз
«вО^вО
GBCB
L3 ; Lb -^h-; ß-TmS + £* +1;
«зО^зО «вО^вО
^мСм
■; £* -£(1 -L,); y-
(TbS + 1)ß-1
T - gBCB ; - GBCB ; -
«вО^вО «вО^вО
¿Bß
(TbS + 1)ß- 1 2
ß
-; lb'
О (ш)-
(АА)+(MB)K3£(1 - L3) (A2+B2)
Для одержання коефщенпв у складi дiйсноi частини О(ю) здобуто такi вирази:
А1 =£*-ТвТмю2; А2 = £* +1; В1 = Тв£ю + Твю + Тмю;
_ _ (А1А2) + (ВВ) (АВ) - (АВ)
В = ТмЮ; С = (А2 + В2) ; Д = (А2 + В3) ;
= 1 - е-?С1 ^(-ЗД); М1 = -е-ВД sm(-ЗД).
З використанням iнтеграла переходу з частотноi об-ластi до област часу змiна температури зброджування як за часом, так i вздовж просторовоi координати осi теплообмшника, вбудованого в метантенк, визначена так:
1
t(T, 2) - J О(ш^т(тш / ш) d ш,
де ^ о, 0 — температура зброджування, теплоноая, що ^е, стiнки теплообмiнника, К, вiдповiдно; G — витрата речовини, кг/с; С — питома теплоемшсть, кДж/(кг ■ К); а — коефiцiент тепловвддач^ кВт/(м2 ■ К); h — питома поверхня, м2/м; g — питома маса речовини, кг/м; г — координата довжини теплообмшника, м; Тв, Тм — постшш часу, що характеризують теплову акумулюючу здатнiсть сусла, метала, с, ввдповвдно; т — показник залежностi коефщента тепловiддачi вiд витрати; S — параметр пере-творення Лапласа; S = га;; га — частота, 1/с. 1ндекси: в — внутршнш потiк — сусло; м — металева стшка; з — зовшшнш потiк — теплоносiй, що ^е; 0, 1 — початковi умови, вхiд в теплообмiнник, вщповщно.
Для використання передатноi функцii у складi комплексного моделювання динамжи бiогазовоi установки та теплообмiнника, вбудованого в метантенк, видшено дiйсну частину, О(га), що мае такий вид:
де т — час, с.
Так, наприклад, для бiогазовоi установки, що виро-бляе 352,5 м3/добу бiогазу в межах змiни температури теплоноая, що грiе на входi в теплообмiнник, вбудова-ний в метантенк, 55-45 °С встановленi наступш рiвнi функцiонування щодо змiни температури теплоноая, що грiе на входi в теплообмiнник та на виходi з тепло-обмiнника, вiдповiдно: перший рiвень — 55-44,15 °С; другий рiвень — 52,1-43,06 °С; третш рiвень — 49,942,3 °С; четвертий рiвень — 47,5-41,35 °С; п'ятий рiвень — 45-40,3 °С. Температура сусла на входi в бюгазову установку в залежносп вiд температури оточуючого середовища: 5 °С, 10 °С, 14 °С, 18 °С, 22 °С, вщповщно. Результати комплексного моделювання динамiки бiогазовоi установки та теплообмiнника, вбудованого в метантенк, щодо тдтримки температури зброджування в межах 34-36 °С представлет в табл. 1, 2.
Таблиця 1
Параметри теплообмшу в метантенку
PiBHi функцшнування Параметр
«в, Вт/(м2 • К) «з, Вт/(м2 • К) к, Вт/(м2 • К)
Перший р1вень 1148,24 631,14 397,56
Другий рiвень 1134,63 614,69 389,38
Третш р1вень 1124,73 595,41 380,43
Четвертий рiвень 1113,65 575,2 370,85
П'ятий рiвень 1102,1 548,86 358,51
Температура подiляючоi стiнки 0, що входить до складу коефщента Кз:
0 = (ав(01 +о2)/2) + (А(^ + t2)/2)/(ав + А),
де о1, о2 — температура теплоноая, що грiе, на вхо-дi, та на виходi iз теплообмiнника, К, вiдповiдно, де А = 1/(8 м/ X м +1/ а з), де 8 — товщина стшки теплообмшника, м; а — коефщент тепловiддaчi, кВт/(м2 ■ К); X — теплопровщтсть металу стшки теплообмшника, кВт/(м ■ К); t1, t2 — температура сусла, що зброджуеться на входi та на виходi з бiогaзовоi установки, К, вщповщно. 1ндекси: в — внутршнш потiк — сусло, з — зовшшнш потж — теплоносiй, що ^е.
Примгтка: ав — каефщснт теплавщдач1 в1д тепланаая, що гр1Е до стшки теплообмшника, Вт/(м2 ■ К); аз — каефщснт теплавщдач1 в1д стшки теплообмшника да сусла, Вт/(м2 ■ К); к — каефщснт теплопередачу Вт/(м2 ■ К)
Таблиця 2
Значення паст1йних часу та каефщснпв математична! мадел1 динамки б1агазава1 установки
Рiвнi функцшнування Тв, с Тм, с £ £* Z 4, м 4, м L*
Перший рiвень 99,57 14,75 1,63 1,47 1,76 5,36 9,11 0,099
Другий рiвень 102,23 15,15 1,65 1,49 1,72 5,51 9,22 0,098
Третш рiвень 105,54 15,64 1,69 1,53 1,66 5,69 9,3 0,097
Четвертий рiвень 109,25 16,19 1,73 1,57 1,6 5,89 9,39 0,096
П'ятий р1вень 114,49 16,96 1,8 1,63 1,53 6,17 9,49 0,095
T-
м
З використанням результапв комплексного моделю-вання динамiки бюгазово! установки, теплообмiнника, вбудованого в метантенк, та з використанням метода графа причинно-наслiдкових зв'язюв [10, 11] можливо отримати таку тдсумкову iнформацiю щодо оцiнки змши температури зброджування, наприклад, при розрядi при зменшеннi температури теплоносiя, що грie на виходi з теплообмшника, що вимiрюeться:
(CTc (x)(At (т)/At,
ст. розр. верх.
<Atp
,(т)/At,
ст. розр. верх.
(т) < (т)) > 0).
(CTc (T)(At (т)/At,
ст. розр. верх.
(т) < 0)),
(CTc ^)(At (т)/At,
ст. розр. верх.
(т)<1)),
тобто при шдвищент температури теплоноая, що грie, на входi в теплообмшник до 55 °С з використанням теплового насоса (рис. 4), де СТ — контроль поди; Р — властивосп штегровано! динамiчноi пiдсистеми; t — температура зброджування, °С; т — час, с. 1ндекси: с — контроль праце-здатностi; розр. рiв. — розрахункове значення температури зброджування рiвня функщонування; ст., розр., верх. — стале, розрахункове значення температури зброджування першого рiвня функцiонування.
Так, наприклад, при функщонуванш бюга-зово! установки в четвертому рiвнi зменшення температури теплоносiя, що грie, на виходi з теплообмiнника до 40 °С потребуе прийняття рiшення на змшу температури теплоносiя, що ^е, на входi в теплообмiнник з використанням теплового насоса до 45 °С для переходу на п'ятий рiвень функщонування бюгазово! установки (рис. 2).
Здобута ж тдсумкова шформащя щодо оцiнки змiни температури зброджування:
Рис. 3. Змша температури зброджування щодо вщвантаження збродженого сусла:
—♦— — еталан пятого р1вня функщонування; —Ж--прийняття ршшння
на вщвантаження та пiдтвердження нових умов функщонування
при функцiонуваннi бюгазово! установки в межах п'ятого рiвня свiдчить про неможли-вiсть тдтримки температури зброджування вiд 34 °С до 36 °С, бо температура теплоноая, що грiе, на виходi з теплообмiнника зменши-лась до 37,04 °С.
Такi умови потребують прийняття рь шення на вщвантаження збродженого сусла (рис. 3).
Завершення процесу завантаження свь жого матерiалу вiдбуваеться при входженнi температури зброджування в допуск першого рiвня функцiонування бiогазовоi установки щодо здобуття наступно! iнформацii:
Рис. 4. Змша температури зброджування щодо завантаження свiжого матерiалу: —♦— — прийняття ршення на завантаження свiжого матерiалу та щентифшащя нових умов функщонування; ж — еталон першого piBHH функщонування
рис. 2. Змша температури зброджування щодо переходу з четвертого рiвня функщонування на п'ятий р1вень: —♦— — еталон четвертого piBHH функщонування;
—Ж--прийняття ршшння та шдтвердження нових умов функщонування;
—*--еталон п'ятого piBHH функщонування
Для тдтримки функщонування бюгазо-во! установки у складi когенерацшно! систе-ми можливо рекомендувати тепловий насос iз спiральним компресором щодо гнучкого частотного регулювання для встановлення температури теплоноая, що ^е, на входi в теплообмшник, вбудований в метантенк.
4. Обговорення результат1в дослщження щодо методу тдтримки функщонування бмгазово! установки у склад1 когенерацмно! системи
В результатi проведених дослщжень у складi запропоновано! когенерацшно!
44
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 1/1(21], 2015
системи розроблена система тдтримки функцюнування бiогазовоi установки на рiвнi прийняття рiшень з ви-користанням збродженого сусла у якосп низькопотен-цiйного джерела енергii для теплового насоса. На ос-новi комплексного моделювання динамiки бiогазовоi установки та теплообмшника, вбудованого в метантенк, встановлено змшу температури теплоносiя, що ^е, на входi в теплообмiнник та на виходi з теплообмiнника. Здобута аналиична оцiнка змiни температури зброджен-ня в зв'язку iз недостовiрним використанням вимiру iз-за значноi тепловоi акумулюючоi емностi сусла. Запропо-новано вимiрювання температури теплоносiя, що ^е на виходi з теплообмiнника, вбудованого в метантенк, змша якоi ввдбуваеться ранiше, нiж змiна температура збродження. Це надае можлившть приймати упереджеш рiшення на змiну температури теплоноая, що грiе, на входi в теплообмшник з використанням теплового насоса до змши температури збродження. Здобуття постшного виходу бiогазу на основi встановлення точного термь ну вщвантаження збродженого сусла та завантаження свiжого матерiалу забезпечуе безперервне функцюну-вання когенерацiйноi системи без додаткових газгольде-рiв та бакiв для збродженоi сировини. Розроблений метод за рахунок ресурсо- та енергозбереження надае можливiсть збiльшити товаршсть бiогазовоi установки, зменшити собiвартiсть виробництва електричноi енер-гii та теплоти, здобути економш умовного палива та грошовий прибуток за рахунок додатково виробленоi енергii. Представленi дослiдження, що е продовжен-ням роботи в напрямку узгодження виробництва та споживання бюгазу [10, 11], можуть бути використаш для тдтримки функцюнування бiогазовоi установки, наприклад, об'емом 365 м3, що виробляе 352,5 м3/добу бiогазу для когенерацiйноi установки потужнiстю 112 кВт. Запланована апробащя здобутих результати в умовах когенерацшних систем рiзноi потужностi з використанням теплових насоав рiзних типiв.
5. висновки
В результат проведених дослiджень встановлено, що:
1. Когенерацшш технологii з використанням бюгазу потребують розробки методу пiдтримки функцюнування бiогазовоi установки щодо узгодження виробництва та споживання енергп в умовах енергозбереження.
2. Запропоновано архиектуру когенерацiйноi системи, що мае основу — динамiчну пiдсистему з використанням когенерацiйноi установки, бiогазовоi установки та теплового насоса.
3. Виконано комплексне моделювання динамжи бю-газовоi установки та теплообмшника, вбудованого в метантенк, для оцшки рiвнiв змiни температури тепло-носiя, що грiе, на входi в теплообмiнник та на виходi з теплообмiнника.
4. Розробленi системи контролю працездатност та iдентифiкацii стану бiогазовоi установки щодо пiдтрим-ки процесу зброджування та виконання своечасного вщвантаження збродженого матерiалу та завантаження свiжого сусла.
5. При виробництвi, наприклад, 352,5 м3/добу бю-газу можливо здобути економт бiогазу 25,4 тис. м3/рж, що при пiдвищеннi товарност бiогазовоi установки на 13,94 % надае можливють знизити собiвартiсть виробництва електроенергп та теплоти в межах 20-30 %.
PÍ4Ha економiя енергп в одиницях умовного палива складае 19,5 т. у. п., а грошовий е^валент додатково виробленоi eHeprii — близько 100 тис. грн./pÍK.
Л1тература
1. Дмитроченкова, Е. I. Анал1з ексергетично'! ефективносп когенерацшних установок на баз1 двигуна внутршнього згоряння i котлоагрегату на твердому палив1 [Текст] / Е. I. Дмитроченкова // Сучасне промислове та цившьне буд1вництво. — 2013. — Т. 9, № 2. — С. 97-104.
2. Doseva, N. Advanced exergatic analysis of cogeneration system with a biogas engine [Text] / N. Doseva // 14th SGEM GeoConference on Energy and Clean Technologies Conference Proceedings, 2014 June 19-25. — 2014. —Vol. 1. — P. 11-18. doi:10.5593/sgem2014/b41/s17.002
3. Билека, Б. Д. Когенерационно-теплонасосные технологии в схемах горячего водоснабжения большой мощности [Текст] / Б. Д. Билека, Л. К. Гаркуша // Промышленная теплотехника. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 52-57.
4. Баласанян, Г. А. Эффективность интегрированных систем энергоснабжения на базе установок когенерации и альтернативных источников теплоты [Текст] / Г. А. Баласанян // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 3. — С. 80-88.
5. Moedinger, F. Innovative Biogas Multi-Stage Biogas Plant and Novel Analytical System [Text] / F. Moedinger, F. Ast, M. Ragaz-zi, P. Foladori, E. C. Rada, R. Binnig // Energy Procedia. —
2012. — Vol. 18. — P. 672-680. doi:10.1016/j.egypro.2012.05.082
6. Ратушняк, Г. С. Моделирование процессов теплообмена при вибрационном влиянии в многокомпонентных смесях биореакторов [Текст] / Г. С. Ратушняк, В. В. Джеджула // Науков1 пращ ВНТУ. — 2008. — № 1. — С. 1-5.
7. Ратушняк, Г. С. Моделювання нестацюнарних режим1в тепло-обмшу в бюгазових реакторах [Текст] / Г. С. Ратушняк, В. В. Джеджула, К. В. Анохша // Вюник Хмельницького национального ушверситету. — 2010. — № 2. — С. 142-145.
8. Колтакова, Н. И. Повышение процентного содержания метана и увеличение выхода биогаза [Текст] / Н. И. Колтакова // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. — 2011. — № 51. — С. 139-144.
9. Чеботарева, О. В. Температурный режим сбраживаемой массы при загрузке в метантенк свежей порции отходов [Текст] / О. В. Чеботарева, В. А. Сербин, Н. В. Колосова // Вюник Донбасько'1 нацюнально'! академи буд1вництва i арх1тектури. —
2013. — № 5(103). — С. 26-29.
10. Чайковская, Е. Е. Оптимизация энергетических систем на уровне принятия решений [Текст] / Е. Е. Чайковская // Промышленная теплотехника. — 2013. — Т. 35, № 7. — С. 169-173.
11. Чайковська, 6. 6. Технолопчна система виробництва та споживання бюгазу [Текст] / 6. 6. Чайковська // Схщно-бвропейський журнал передових технологш. — 2014. — № 4/8(70). — С. 50-57. doi:10.15587/1729-4061.2014.26267
12. Молодковець, Б. I. Енергозбер1гаюча технолопя виробництва бюгазу на основ! теплового насоса [Текст]: зб. роб. / Б. I. Молодковець // Матер1али Всеукрашського конкурсу студент-ських наукових робгт з галуз1 «Електротехшка та електро-мехашка». — Дншродзержинськ: ДДТУ, 2014. — С. 16-18.
РАЗРАбОТКА МЕТОДА ПОДДЕРЖКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ бИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ В СОСТАВЕ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
В работе на основе предложенной когенерационной системы разработан метод поддержки функционирования биогазовой установки на уровне принятия решений. Прогнозирование изменения температуры сбраживания позволяет использовать сброженное сусло в качестве низкопотенциального источника энергии для теплового насоса для установления температуры греющего теплоносителя на входе в теплообменник, встроенный в метантенк, при измерении температуры греющего теплоносителя на выходе из теплообменника.
Ключевые слова: когенерационная система, биогазовая установка, тепловой насос.
Чайковська Свгетя Свстафпвна, кандидат техтчних наук, старший науковий ствробтник, доцент, кафедра теоретичноi,
загальног та нетрадицшног енергетики, Одеський нащональний полтехшчний утверситет, Украгна, e-mail: [email protected].
Молодковець Богдан 1ванович, кафедра теоретичног, загальног та нетрадицшног енергетики, Одеський нащональний полтехшчний утверситет, Украгна, e-mail: [email protected].
Чайковская Евгения Евстафьевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, доцент, кафедра теоретической,
общей и нетрадиционной энергетики, Одесский национальный политехнический университет, Украина.
Молодковец Богдан Иванович, кафедра теоретической, общей и нетрадиционной энергетики, Одесский национальный политехнический университет, Украина.
Chaikovskaya Eugene, Odessa National Polytechnic University, Ukraine, e-mail: [email protected]. Molodkovets Bogdan, Odessa National Polytechnic University, Ukraine, e-mail: [email protected]
УДК 697.112.2 Б01: 10.15587/2312-8372.2015.37202
разработка комбинированной системы отопления жилых домов и коммунальных объектов в сельской местности
В статье рассмотрена проблема создания комбинированной системы отопления жилых домов и коммунальных объектов в сельской местности, альтернативной системе отопления при использовании природного газа. Проведен поиск возможных вариантов источников энергии, разработана методика оптимизации режима работы комбинированной системы отопления. Для этого определено необходимое количество энергии и составлен алгоритм работы системы автоматизации.
ключевые слова: отопление, комбинированная система, источники энергии, автоматизация, алгоритм.
овчаров с. в., стребков А. А., Буряк а. в.
1. введение
В Украине существует народно-хозяйственная проблема энергосбережения. Суть проблемы заключается в том, что собственными энергетическими ресурсами Украина обеспечена примерно лишь на 40 %. Одним из существенных потребителей энергии является жилищно-коммунальный сектор, который потребляет более 30 % покупаемого и добываемого природного газа на нужды теплоснабжения.
Закон Украины «Про енергозбереження» [1] и Программа Кабинета Министров [2] предполагают с целью экономии энергетических ресурсов оптимальное их использование и поиск альтернативных источников тепла для потребителей жилищно-коммунального сектора.
При теплоснабжении жилищно-коммунального сектора от централизованных источников большое количество тепловой энергии теряется в тепловых сетях, а также на транспортировку теплоносителя (например, горячей воды).
Поэтому одним из возможных направлений экономии энергии на цели отопления является разработка индивидуальных систем отопления, как для отдельных коммунальных объектов, так и для отдельных жилых домов или квартир. В этом случае остается нерешенным вопрос выбора источника энергии (природного газа, электрической энергии, твердого топлива), так как стоимость единиц указанной энергии зависит от величины ее потребления в течение месяца (для электрической) и с начала года (для газа), а также рыночной стоимости твердого топлива.
Поэтому в сельской местности необходима разработка комбинированной системы теплоснабжения жилых домов и коммунальных объектов.
2. Анализ литературных данных и постановка проблемы
Сегодня учеными в отрасли теплоснабжения разрабатываются и исследуются несколько направлений решения поставленной проблемы.
При централизованном теплоснабжении многоквартирных жилых домов:
— установка электрических котельных с аккумулированием тепла в ночной период;
— установка модульных котельных на твердом топливе;
— использование энергоустановок на альтернативном топливе [3, 4];
— комбинированное использование гелиосистем с тепловыми насосами.
При децентрализованном теплоснабжении многоквартирных жилых домов:
— использование электрического отопления с аккумулированием тепла в ночной период;
— использование энергоустановок с альтернативными источниками энергии;
— интегрированное использование существующих и разнородных возобновляемых источников с компенсирующими возможностями дефицита друг друга [5, 6].
46 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 1/1(21], 2015, © Овчаров С. В., Стребков А. А., Буряк А. В.
