CC BY
6
[МЖ^Н
УДК 697.1
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР С КОМПАКТНОЙ ПАРОВОЙ КАМЕРОЙ И ЭФФЕКТИВНЫМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ - ПУТЬ К ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
А. Аширалиев, К.А. Кокумбаева, З.К.Ташиев
Жалал-Абадский государственный университет, г. Жалал-Абад, Кыргызстан
Резюме: ЦЕЛЬ. Провести сравнительный анализ затрат энергии на обогрев 1м2 площади пола отапливаемого здания в Кыргызской Республике с передовыми странами по этому показателю. Разработать новые технические решения и конструктивные схемы теплогенератора (водогрейного котла), обеспечивающего энергосбережение с высокой энергоэффективностью показателей по сравнению с существующими
водонагревательными устройствами, используемыми в зданиях, не подключенных к центральной системе теплообеспечения на территории Жалал-Абадской области Кыргызской Республики. Проверить гипотезу о возможности повышения энергоэффективности водогрейных котлов за счет применения водяного пара, получаемого в компактном объеме и использования теплообменника высокой эффективности. Разработать водогрейный котел с компактной паровой камерой и теплообменником новой конструкции. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач, применен метод элективного подбора требуемого предела температуры водяного пара, с использованием классической диаграммы линии насыщения системы «вода-пар». Подбор требуемого предела температуры водяного пара был проведен в соответствии с условием безопасного давления водяного пара в паровой камере водогрейного котла. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведен анализ и выявлены группы отапливаемых зданий, приносящих значительный вред в экологию крупных городов КР. Установлено, что затраты энергии на обогрев 1м2 площади пола отапливаемого здания в Кыргызской Республике в 1,8-5 раз выше, чем в Норвегии. Разработана принципиальная схема водогрейного котла с компактной паровой камерой и теплообменником оригиналной конструкции. Получен патент Кыргызской Республики на данный теплообменник. Изготовлен опытный образец водогрейного котла, установленный в отопительной систему одного из корпусов Жалал-Абадского государственного университета, который проработал без сбоев один отопительный сезон. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При использовании предлагаемого водогрейного котла с компактной паровой камерой и теплообменником оригинальной конструкции расход электроэнергии в корпусе №7 Жалал-Абадского государственного университета за отопительный сезон уменьшился на 42,4 что является показателем высокой энергоэффективности оборудования.
Ключевые слова: энергоэффективность; водогрейный котел; теплогенератор; теплообменник; теплообеспечение; система отопления; паровая камера; обогревательный элемент; линия насыщения; водяной пар; кольца-соты.
HEAT GENERATOR WITH COMPACT STEAM CHAMBER AND EFFICIENT HEAT EXCHANGER - THE WAY TO ENERGY EFFICIENCY
A. Ashiraliev, KA. Kokumbaeva, ZK.Tashiev
Jalal-Abad State University, Jalal-Abadc, Kyrgyz Republic
Abstract: PURPOSE. A comparative analysis of energy consumption for heating 1m2 offloor area of a heated building in the Kyrgyz Republic with advanced countries for this indicator has been carried out. New technical solutions and design schemes of a heat generator (hot water boiler) have been developed, providing energy saving and high energy efficiency in comparison with existing water heating devices used in buildings that are not connected to the central heat supply system in the Jalal-Abad region of the Kyrgyz Republic. The hypothesis about the possibility of increasing the energy efficiency of hot water boilers through the use of steam obtained in a compact volume and the use of a high efficiency heat exchanger is tested. A version of a hot water boiler with a compact steam chamber and an original heat exchanger has been developed.
METHODS. When solving this problem, the method of selective selection of the required temperature limit of water vapor was used, using the classical diagram of the saturation line of the "water-vapor" system, which is a manifestation of Charles's Law (Gay Lussac) for water vapor as a gas. The selection of the required temperature limit for water vapor was made based on the safe pressure of water vapor in the steam chamber of the hot water boiler. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, identifies groups of heated buildings that cause significant harm to the ecology of large cities of the Kyrgyz Republic. It was found that the energy consumption for heating 1 m2 of floor area of a heated building in the Kyrgyz Republic is 1.8 - 5 times higher than in Norway. A schematic diagram of a hot water boiler with a compact steam chamber and an original heat exchanger has been developed. The KR patent for this heat exchanger was received. A prototype of a hot water boiler was made, which was installed in the heating system of one of the buildings of the Jalal-Abad State University and worked without interruptions for one heating season. CONCLUSION. Using the proposed hot water boiler with a compact steam chamber and a heat exchanger of an original design, electricity consumption in building No. 7 of Jalal-Abad State University during the heating season decreased by 42.4%. This only shows the savings in electricity during the heating season, which is the starting point for determining the energy efficiency of a new hot water boiler as a whole.
Key words: energy efficiency; hot water boiler; heat generator; heat exchanger; heat supply; heating system, steam chamber; heating element; saturation line; water vapor; honeycomb rings.
Введение
Неконтролируемый рост населения на Земле и, как следствие, увеличение энергопотребления необходимость удовлетворения необузданной жажды их потребления приводят к истощению энергопотребляющее изделие, независимо от его типа, стало основным двигателем истощения запасов источников энергии и нарушения экологического и климатического равновесия в мировом масштабе. В связи с этим, в мировой практике было введено понятие «потребление энергии на единицу внутреннего валового продукта (ВВП) страны».[1, 2, 3].
До промышленной революции, в середине 19 века потребление энергии на единицу ВВП было незначительным. Но с началом промышленной революции потребление энергии резко возросло и достигло угрожающего уровня. Только в конце 20 и в начале 21 века, с наступлением постиндустриального периода, человечество задумалось о последствиях и стали приниматься меры по уменьшению потребления энергии на единицу ВВП [1, 2]. Свидетельством таких решений являются Киотский протокол, Парижская конвенция и другие международные соглашения.
Важность более эффективного использования энергии признана рядом политических соглашений и мер в мире и, в особенности в ЕС, включая Соглашение по энергетике и Протокол по эффективности использования энергии и проблемам окружающей среды (ECS, 2002)[1, 4, 5, 6]. Согласно данным этих источников, на сегодняшний день разработан класс энергоэффективности IE. IE означает «International Energy Efficiency Class» -международ-ный класс энергоэффективности:
• IE1 - стандартный класс энергоэффективности.
• IE2 - высокий класс энергоэффективности.
• IE3 - сверхвысокий класс энергоэффективности.
• IE4 - максимально высокий класс энергоэффективности.
С 1 января 2017 г. все европейские производители электродвигателей, согласно принятой директивы, производят электродвигатели класса энергоэффективности не ниже IE3 с дальнейшим переходом на IE4.
Страны СНГ, в том числе и Кыргызская Республика, согласно решению Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (МГС), разрабатывают межгосударственные стандарты энергоэффективности по отраслям, выполнения требований которых, обязательны для данных стран.
За счет развития техники и технологии, во всем мире происходит быстрый рост потребления энергии. Чтобы ресурсов планеты человечеству хватало в будущем, предлагаются различные пути решения проблем эффективного использования энергии [7, 8]:
• использование альтернативных природных источников энергии (ветра, воды, солнца в виде тепла и электроэнергии, энергии морских волн, биогазов и других);
•внедрение экологичных технологий получения энергии путем переработки мусора и различных бытовых отходов;
• повышение энергоэффективности технологий и оборудования, используемых в отопительных системах зданий, а также в бытовых условиях.
В настоящей статье рассматриваются проблемы повышения энергоэффективности системы отопления зданий в холодное время года, особенно теплогенераторов (водогрейных котлов), которые являются основными потребителями энергии в современных условиях жизнедеятельности человека.
Актуальность
Энергоэффективность - это новое, и более широкое понятие, чем энергосбережение. Если энергосбережение направлено на ограничение потребление энергии, то энергоэффективность направлена на более полезное использование единицы энергии на единицу производственного изделия, работы, продукта и др.
В Кыргызстане, в основном применяются следующие виды отопления зданий:
• центральное отопление от тепло-электро-централей (ТЭЦ), теплоцентралей (ТЦ);
• местное отопление от специальных котельных для нескольких зданий;
• индивидуальное автономное отопление для каждого здания.
Центральным теплоснабжением от ТЭЦ и ТЦ охвачены, в основном жилые многоэтажные здания, построенные до 1990 года в городах Бишкек, Ош и некоторые части городов Каракол и Токмок.
В холодное время года остальные регионы Кыргызстана, включая новые жилые массивы, построенные вокруг городов Бишкек, Ош отапливаются местными котельными, обеспечивающими теплом несколько зданий или автономными индивидуальными системами отопления для каждого здания. Причем в основных массах новых жилых массивов в качестве топлива используется, в основном, уголь и биотопливо. Поэтому, когда-то имеющий статус «Самый зеленый город», город Бишкек (Фрунзе) превращается в один из экологически грязных городов мира.
Согласно данным Национального статистического комитета КР [9] и источника [10] типы и расположение отапливаемых зданий приведены на рис.1.
Видно, что основную часть отапливаемых помещений составляют частные дома в селах (62%), частные дома в городах (22%) и многоквартирные здания в городах 14%). Из них около 85% отапливается методом прямого сжигания угля.
1 ■ Частные дома в селах
2 ■ Частные дома в городах
3 - Многоквартирные здания в городах
4. Многоквартирные здания в селах
Рис. 1. Типы и расположение отапливаемых Fig. 1. Types and location of heated buildings in the зданий в КР Kyrgyz Republic
Согласно рекомендациям [4, 5, 6, 11], Кыргызстан входит в субрегион, где децентрализованное теплоснабжение, в основном базируется на прямом сжигании угля, а производство электроэнергии- на гидроэнергоресурсах (ГЭС). Современные энергоэффективные технологии сжигания угля имеют низкий уровень использования.Это означает, что хотя 90% электроэнергии, вырабатываемой в Кыргызстане, является экологически чистым видом, но отопление около 85%зданий путем прямого сжигания угля, вносит значительный вред в экологические показатели страны. Рекомендуется интенсивно инвестировать и модернизировать децент-рализованное теплоснабжение путем разработки и внедрения в практику новых энергоэф-фективных технологий использования угля, высокоэффективных котлов (в том числе и водогрейных).
В Жалал-Абадской области Кыргызстана не имеется ТЭЦ. Отопление зданий в холодное время года осуществляемых малой части местными котельными, а в основном, индивидуальными автономными системами отопления. В местных котельных в качестве топлива применяется уголь, а в индивидуальных автономных системах отопления как уголь, так и электроэнергия. До настоящего времени не проводились целенаправленные исследования по энергоэффективности этих отопительных систем.
Настоящее исследование является начальной попыткой оценки энергоэффективности водогрейных котлов (теплогенераторов), применяемых в системах отопления зданий. Охватить сразу все виды зданий не представляется возможным, поэтому исследования проводились для зданийобразовательных учреждений: детских садов, школ, средних и высших учебных заведений (на примере Жалал-Абадской области).
В процессе анализа состояния теплообеспечения зданий школ выявлено, что несмотря на выделение средств, в большинстве детских садов, школ и учебных заведений система отопления в холодное время года, в недостаточной степени обеспечивает нормы микроклимата в учебных классах, аудиториях, лабораториях и на рабочих местах воспитателей детских садов, учителей школ и преподавателей учебных заведений.
Таким образом, исследование системы теплообеспечения и разработка энергоэффективных, экономически целесообразных способов теплоснабжения для зданий образовательных учреждений является одной из актуальных задач.
Целью исследования является поиск новых технических решений и конструктивных схем теплогенераторов (водогрейных котлов), обеспечивающих энер-госбережение и высокую энергоэффективность по сравнению с существующими водо-нагревательными устройствами, используемыми в зданиях, не подключенных в центральную систему теплообеспечения на территории Жалал-Абадской области Кыргызской Республики.
Задачами исследования являются разработка, изготовление опытного образца, испытание и последующее внедрениенового водогрейного котла с компактной паровой камерой и оригинальным теплообменникомс повышенной тепло- и энергоэффективностью (Патент КР №1910 «Паровой водогрейный котел»).
Сравнительные показатели энергоэффективности теплообеспечения зданий
Интегральным показателем энергоэффективности системы теплоснабжения является количествозатрачиваемой энергии, приходящеена обогревобъема на 1м2 площади пола обогреваемога помещения.
Согласно данным [6, 10] и аналитических источников [11, 12] для зданий, расположенных на территории Кыргызской Республики, данный показатель в среднем составляет 320 - 690 кВт*час на объем над 1 м2 площади пола, тогда как в Норвегии, данный показатель составляет всего лишь 134 - 175кВт*час на объем на 1 м2площади пола. Для обгрева объема на 1 м2площади пола в обогреваемом помещении по сравнению с Норвегией, в Кыргызской Республике затрачивается 1,8 - 5 раз больше энергии.
Можно сделать вывод, что, изучение разработок и опыта развитых стран, в том числе Норвегии, в системе теплообеспечения зданий в холодный период времени года и внедриение их в практику Кыргызской Республики, позволит затраты энергии на отопление сократить от 2 до 5 раз по сравнению с существующими затратами. Затраты в Кыргызстане, только на выработку тепла (уголь, электроэнергия) составляют значительную долю бюджетных средств, выделяемых для системы обязательного среднего образования (для школ, детских садов) [10].
Например, по данным статистики Жалал-Абадского областного методического центра образования[10], при отоплении школ, расположенных на территории области, используется 2 вида топлива - уголь и электроэнергия. В настоящее время в 496 образовательных учреждениях ,школах Жалал-Абадской области для обогрева зданий школ за отопительный сезон, ежегодно расходуется:
• около 11 тыс. тонн угля (около 50 млн сом или 588,2 тыс. долларов США),
• около 45 млн кВт*час электроэнергии (около 90 млн сом или 1,06 млн. долларов США).
При таких расходах, из-за несовершенства системы теплоснабжения, в том числе и водогрейных котлов, во многих школах не обеспечиваются необходимые санитарно-гигиенические нормы микроклимата,
Эффективность отопительной системы зависит от многих факторов, такие как:
• конструкции теплогенератора (водогрейного котла);
• схемыраспределения потока теплоносителей;
• типатеплобатарей;
• материала, толщины стен и теплоизоляцииобогреваемого помещения;
• режима работ системы энергообеспечения и других.
Каждый из этих факторов требует отдельного, глубокого исследования. В настоящей статье рассмотрено повышение энергоэффективности теплогенератора (водогрейного котла).
Особенности предлагаемого теплогенератора
Основным элементом системы отопления является теплогенератор (водогрейный котел). От совершенства принципиальной схемы, конструкции и схемы подключения в отопительной системе здания зависит как качество отопления, так и эффективность энергопотребления.
Анализ систем отоплений зданий средних школ Жалал-Абадской области КР [10] показал, что в основном, применяются электрические нагревательные электро-тэны (примерно 55%) или водогрейные котлы, работающие сжигании угля (примерно 45%). Анализ отопительных систем средних школ показал, что более чем 90% школ применяют водяную систему отопления, где обогревающими элементамиявляются тэны, электроды, топки угольных котлов омываются теплоносителем (водой) отопительной системы.Тоесть, в процессе естественной или искусственной циркуляции, весь объем воды проходит, омывая обогревательный элемент(рис.2).Такая схема имеет следующие недостатки:
• без значительного давления воду невозможно греть свыше 100 оС;
• из-за большого объема циркулируемой воды, трудно обеспечить температуру воды на выходе обогревательного котла 60-80 оС;
• из-за циркуляции большого объема горячей воды, интенсивно образуются слои накипи на поверхности нагревательного элемента и на внутренней стене котла.
Рис. 2. Водогрейный котел с омываемым Fig. 2. Energy efficiency comparison chart of элементом нагревания heating buildings in Norway and Kyrgyzstan
Согласно законам Шарля и второго закона Гей-Люссака, давление газа фиксированной массы и фиксированного объёма, прямо пропорционально абсолютной температуре газа. Ниже приведена классическая диаграмма линии насыщения системы «вода-пар» (рис. 3).
/
/
/
/
/
i 1
1
1
Рис. 3. Классическая диаграмма линии Fig. 3. Hot water boiler with a heating element насыщения системы «вода-пар» washed by water
Далее сделана попытка определения в диаграмме линии насыщения системы «вода-пар» участка линии для схемы водогрейного котла, где обогревающий элемент (тэны, электроды, топки угольных котлов) омывается водой отопительной системы. Температура воды вокруг нагревательного элемента водогрейных котлов водяных отопительных систем средних школ региона никогда не превышает 70-80 оС (рис.3, зона зеленых линий), а в отопительных батареях еще ниже.
В результате анализа данной ситуации, с целью достижения температуры теплоносителя отопительной системы 80-100 оС возникла идея использования более высокой температуры водяного пара, то есть необходимо было найти оптимальный участок линии насыщения системы «вода-пар», как с точки зрения эффективной температуры, так и безопасного давления водяного пара в паровой камере.
Предпологалось, что для устранения недостатков схемы водогрейного котла, где обогревающий элемент омывается водой отопительной системы, в изыскиваемом котле необходимо использовать температуру насышенного пара под некоторым давлением, в пределах 115-135 оС (рис. 3 зона красных линий). Температуре данного предела соответствует давление пара 0,2-0,3 МПа, что вполне безопасно.
Также предполагалось, что в конструкции водогрейного котла должна быть предусмотрена компактная паровая камера, отделенная от воды, а теплоотвод осуществлять с помощью теплообменника, размещенного внутри паровой камеры. Циркуляция воды отопительной системы должна осуществляться отдельным замкнутым циклом, не омывая нагревательный элемент водогрейного котла непосредственно, а через теплобменник, размещенный в паровой камере котла.
Правда, при этом в паровой камере теплогенератора котла возникает давление 0,2-0,3 МПа. Для устранения этого недостатка, с точки зрения обеспечения безопасности, требуется применение дополнительных предохранительных устройств.
Предлагаемый водогрейный котел является двухступенчатым:
• сначала с помощью нагревательных элементов, омываемых в небольшом объеме теплоносителя, получается водяной пар под некоторым давлением;
• затем тепловая энергия этого пара передается посредством эффективного теплообменника в основной объем воды, циркулирующего в системе отопления здания.
В результате проведенных исследований былонайдено новое техническое решение и разработана новая конструкция теплогенератора котла с улучшенным качеством теплообменника (патент КР №1910 «Паровой водогрейный котел»), принципиальная схема которого приведена на рис.4 [13].
Рис. 4. Водогрейный котел с омываемым Fig. 4. Hot water boiler with a heating element элементом нагревания washed by water
Предлагаемый водогрейный котел с компактной паровой камерой [13] состоит из герметичного корпуса 1 с небольшой емкостью 2 в донной части для заполнения теплоносителем для получения водяного пара (рис. 5). Там же смонтированы нагреватели 3 (электроды, тэны или топка угольного котла). В верхней части корпуса 1 размещена паровая камера, внутри которой установлен теплообменник 4, снабженный теплоприемными кольцами-сотами 5 оригинальной конструкции, выполненными в виде змеевика. С целью обеспечения безопасности теплогенератор снабжен датчиком давления (манометром) 6 для контроля давления водяного пара в паровой камере, а такжепредохранительным клапаном 7 для выпуска пара в случае превышения 0,4 МПа.
Рис. 5. Конструктивная схема теплогенератора Fig. 5. Constructional diagram of the heat generator (котла) (boiler)
Паровой теплогенератор (водогрейный котел) работает следующим образом.
В нижнюю часть 2 герметичного корпуса 1 заливается теплоноситель (вода)до уровня затопления нагревательных элементов 3. Нагреватели 3 в процессе работы доводят воду ограниченного объема до кипения в нижней полости 2 корпуса 1 .Пары кипящей воды поднимаются в паровую камеру, размещенную в верхней части корпуса 1, создавая при этом некотороедавление. Температура пара воды в паровой камере тепло-генератора под давлением 0,2-0,3 МПа поднимается до 115-135 оС (рис. 3, зона красных линий). Через эту паровую камеру проходит змеевик теплообменника 4 с теплоприемными кольцами-сотами 5 оригинальной конструкции.
Такая схема водогрейного котла с компактной паровой камерой и эффективным теплообменником имеет следующие преимущества:
• исходный нагревательный элемент второй ступени-водяной пар вырабатывается нагреванием небольшого объема теплоносителя (воды) первой ступени;
• исходный нагревательный элемент второй ступени - водяной пар имеет высокую температуру 120-135 оС;
• малый объем теплоносителя (воды) первой ступени, непосредственно омывающий нагревательный элемент (электроды, тэны, топка угольной печи), не вызывает интенсивное прилипание накипи на нагревательный элемент и внутренние стены корпуса котла;
• теплообменник, снабженныйкольцами-сотами оригинальной конструкцииобеспечивает теплообмен эффективнее, чем другие виды;
• возможность постоянного поддержания поддержание выходной температуры теплоносителя в пределах 100 оС не представляет большого труда.
Для практического приминения этих предполагаемых преимуществ разработанного водогрейного котла был изготовлен его опытный образец.
В конце 2017 года, Госагентством по интеллектуальной собственности при Правительстве Кыргызской Республики(Кыргызпатентом) был проведен конкурс «Лучший инновационный проект». Проект авторов данной статьи на тему «Внедрение парового водогрейного котла нового принципа действия» успешно прошел конкурс. Кыргызпатентом были выделены средства для изготовления опытного образца и монтажа его в отопительную систему одного из корпусов Жалал-Абадского государственного университета.
Фотография изготовленного опытного образца водогрейного котла с компактной паровой камерой и теплообменником оригинальной конструкции приведена на рис.6.
Опытный образец теплогенератора с компактной паровой камерой и теплообменником оригинальной конструкцииустановлен (рис.6) в отремонтированную отопительную систему учебного корпуса №7 Жалал-Абадского государственного университета и исправно работал в течение отопительного сезона 2018-2019 учебного года.
Сбор статистических данных показателей энергопотребления и обеспечения норм микроклиматических условий внутри здания №7 за отопительный сезон 2018-2019 учебного года осуществлялся систематически, с целью сравнения с аналогичными показателями. 2017-2018 учебного года, когда работал электродный котел с нагревательным элементом, имеющий одинаковую номинальную мощность и КПД с предлагаемым водонагревателем с компактной паровой камерой и теплообменником новой конструкции.
В фойе, коридорах, комнатах учебного корпуса №7 установлены термометры для измерения температуры. Исследователи каждый день измеряли температуру на рабочих местах и на улице.
Рис.6. Опытный образец теплогенератора с компактной паровой камерой итеплообменником оригинальной конструкции: 1-корпус паровой камеры, 2-корпус для парообразующей жидкости, 3-нагревательный элемент, (4-теплообменник, 5 -кольца-соты внутри корпуса),6-манометр, 7 -предохранительный клапан.
Fig. 6. A prototype of a heat generator with a compact steam chamber and a heat exchanger of an original design: 1-steam chamber body, 2-steam-generating liquid body, 3-heating element, (4-heat exchanger, 5-honeycomb rings inside the body), 6-manometer, 7-safety valve.
Известные характеристики параметры сравниваемых водогрейных котлов
Таблица 1
_Характеристики и параметры сравниваемых водогрейных котлов_
Наименования характеристик и параметров Предлагаемый котел Ранее используемый котел
Тип нагревателя Электроды Электроды
Изготовитель Вновь разработанный Самодельный
Номинальная мощность, кВт 70 70
КПД Предстоит определить Нет данных
Наличие паровой камеры и теплообменника Имеется Не имеется
Габаритные размеры: - диаметр, мм - высота, мм 450 1500 (без учета опорных ножек) 600 750 (без учета опорных ножек)
Состояние внешних климатических факторов
Известно [14], что расход потребляемой теплогенератором энергии зависит от температуры воздуха окружающей среды и качества теплоизоляции каждого помещения здания. Возникает необходимость сравнения состояния внешних климатических факторов за отопителные сезоны 2017-2018 и 2018-2019 годов.
Данные о состоянии внешних климатических факторов за сравниваемые отопителные сезоны по годам получены на метеорологической станции Жалал-Абад (Жалал-Абадская область, Кыргызстан), которая расположена в 200 метрах от корпуса №7 ЖАГУ. Современное официальное месторасположение метеостанции: широта 40.92, долгота 72.95, высота над уровнем моря 765 м.
Среднемесячная температура за месяцы сравниваемых отопительных сезонов приведена в таблице 2 (в скобках приведены нормы среднемесячной температуры по месяцам).
Средние значения температуры воздуха приведены за метеорологические сутки, которые в Жалал-Абаде начинаются в 23 ч. по местному времени[15].
На рис.7 приведена диаграмма изменения среднемесячной темпера-туры воздуха по месяцам каждого из сравниваемых отопительных сезонов.
Таблица 2
Среднемесячная температура сравниваемых отопительных сезонов
№ Среднемесячная температура за месяц, 0С
1 Ноябрь 2017 Декабрь 2017 Январь 2018 Февраль 2018 Март 2018 Примечание
9,0 (7,1) 1,1 (0,7) 0,6 (-1,5) 3,1 (1,3) 11,4 (8,0)
2 Ноябрь 2018 Декабрь 2018 Январь 2019 Февраль 2019 Март 2019 Примечание
5,4 (7,1) 1,9 (0,7) 1,3 (-1,5) 3,4 (1,3) 11,3 (8,0)
о
О 12
Среднемесячная температура воздуха за отопительный сезон по годам
за 2017-201Е год
Рис. 7. Сравнение среднемесячной Fig. 7. Comparison of the average monthly air температуры воздуха за 2 отопительный temperature for the 2nd heating season
сезон
Показано, что значения температуры воздуха окружающей среды за сравниваемый отопительный сезон по месяцам существенно не отличаются. Так, если ноябрь отопительного сезона 2017-2018 года был теплее чем соответствующий месяц 2017-2018 года, то декабрь, январь, февраль были немного холоднее, а в марте они почти одинаковы. Следовательно, за сравниваемый период времени, влияние внешних клима-тических факторов одинаковое, и не должны вызывать существенный разброс в энергопотреблении.
По показаниям счетчика записывался ежедневный расход электроэнергии. Для сравнения собраны данные показаний счетчика за отопительный сезон 2017-2018 годов, когда предлагаемый водогрейный котел с компактной паровой камерой еще не был установлен в отопительную систему учебного корпуса 7.
Абсолютные показатели счетчика за одинаковый период двух отопительных сезонов следующие:
• за отопительный сезон 2017-2018 учебного года: ноябрь 2017, декабрь2017, январь
2018, февраль 2018, март 2018 по корпусу №7 израсходовано - 123942 кВт*час электроэнергии;
• за отопительный сезон 2018-2019 учебного года: ноябрь 2018, декабрь2018, январь
2019, февраль 2019, март 2019 по корпусу №7 израсходовано - 71400 кВт*час электроэнергии.
Выводы
1. После установки предлагаемого водогрейного котла с компактной паровой камерой и теплообменником оригинальной конструкции расход электроэнергии в корпусе №7 Жалал-Абадского государственного университета, при почти одинаковых внешних факторах (температуры воздуха внешней среды) и одинаковой номинальной мощности сравнивемых водонагревательных котлов за отопительный сезон уменьшился на 42,4%.
2. Этот параметр показывает величину электроэнергии за отопительный сезон, по которой можно определить энергоэффективность водогрейного котла и системы ототления зданий в целом.
3. Подтверждена возможность об эффективного использования в водогрейных котлах отопительной системы температуры водяного пара и новой конструкции теплообменника.
4. Для определения энергоэффективности необходимо провести исследования по обеспечению микроклиматических норм в учебных аудиториях и лабораториях.
Литература
1 .АширалиевА. Энергоэффективность - интегральный показатель вновь создаваемых машин. Машиноведение. Научно-технический журнал. 2019. 1(9). С. 21-30.
2. World Development Indicators database. World Bank, 1 Februari 2017.
3. КозловА., ТарасовВ., Карачук И. Зависимость конкурентоспособности экономики от уровня энергоемкости и расходов на НИОКР / Наука и инновации №11 (141) Ноябрь 2014, 29-31 с.
4. Сравнительный обзор существующих технологий по повышению энергетической эффективности зданий в регионе ЕЭК ООН. / Отчет, подготовленый в рамках проектов ЕЭК ООН «Совершенствование национального потенциала для разработки и внедрения стандартов энергоэффективности зданий в регионе ЕЭК ООН Департамента устойчивой энергетики и «Стандарты энергоэффективности зданий в регионе ЕЭК ООН» /Департамента лесного, земельного и жилищного хозяйства и в рамках работ Совместной целевой группы ЕЭК ООН по стандартам энергоэффективности зданий. Женева, 2019.71 с
5. Сборник лучших практик по внедрению строительных стандартов и технологий энергоэффективности в регионе ЕЭК ООН. /Отчет подготовлен в рамках проектов ЕЭК ООН «Стандарты энергоэффективности зданий в регионе ЕЭК ООН»1 Комитета ООН по жилищно-коммунальному хозяйству и землепользованию и Совершенствование национального потенциала для разработки и внедрения стандартов энергоэффективности зданий в регионе ЕЭК ООН Комитета устойчивой энергетики совместной рабочей группы ЕЭК ООН по стандартам энергоэффективности зданий.Женева, 2019. 100 с.
6. Дорожная карта реализации мер для повышения энергоэффективности в общественных зданиях Кыргызской Республики / Отчет по проекту Глобальная практика в области энергетики и добывающих отраслей Всемирного банка. Регион ЕЦА, 2019. 120 с.
7. Шалимов Ю.Н., Гусев А.Л,. Мхиторян Г.А., и др. Современная альтернативная энергетика с точки зрения экономики и экологии. Доступно по http://naukarus.com/sovremennaya-alternativnaya-energetika-s-tochki-zreniya-ekonomiki-i ekologii.
8. Volker Q. Understanding Renewable EnergySystems. London Sterling, VA, 2005, р. 289. Доступно по https://altenergiya.ru/wp-content/uploads/books/common/understanding-renewable-energy-systems.pdf
9.Сохраняя тепло: Варианты городского отопления в Кыргызской Республике. Сводный отчет Всемирного банка развития. 2015. 142 с.
10. Отчет Методического цетра Жалал-Абадской области по средним школам за 2015 год. Жалал-Абад. 2016. 88 с.
11. Оценка энергопотребления бытовых электроприборов и политика в области энергоэф-фективности бытовой техники в странах Центральной Азии / Программа ООН по окружающей среде. 2015. 80с.
12. Energy Efficiency Indicators: Basics of Statistics. International Energy Agency 9 rue de la Fеdеration 75739 Paris Cedex 15, France.
13. Абдувахидов М.Х., Шералиев Ж.Ж., Кокумбаева К.А. (KG). Паровой водогрейный котел. F22B 7/00 (2016.01), Патент КР №1910, Интеллектуальная собственность, Официальный бюллетень № 10 (210), 14 с.
14. Сергеев Н.Н. Методологические аспекты энергосбережения и повышения энергетической эффективности промышленных предприятий: Монография. Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2013. 116 с.
15. Погода в Жалал-Абаде. Температура воздуха и осадки. 2004-2021. / Справочно-информаци-онный портал Погода и климат. Доступно по http://www.pogodaiklimat.ru/monitor.php?id=38613&month=11&year.
Авторы публикации
Аширалиев Абдиумаматкадыр - профессор кафедры Электроэнергетики и механики Жалал-Абадского государственного университета имени Б. Осмонова, д-р техн. наук, профессор ЖАГУ, г. Жалал-Абад. E-mail: mamat_a@mail.ru.
Кокумбаева Кулумкан Асановна - доцент кафедры «Электроэнергетики и механики Жалал-Абадского государственного университета имени Б. Осмонова, канд. техн. наук, доцент, г. Жалал-Абад. E-mail: ms.kulumkan@mail.ru.
Ташиев Замирбек Капарбекович - старший преподаватель, Жалал-Абадского государственного университета имени Б. Осмонова. E-mail: tzamirbek@mail.ru.
References
1. Ashiraliev A. Energy efficiency - an integral indicator of newly created machines. Machine Science. Scientific and technical journal. 2019;1 (9):21-30.
2. World Development Indicators database. World Bank, 1 Februari 2017.
3. Kozlov A, Tarasov V, Karachuk I. Dependence of the competitiveness of the economy on the level of energy intensity and R&D expenditures. Science and innovations. 2014;11(141):29-31. Available at https://cyberleninka.ru/article/n/zavisimost-konkurentosposobnosti-ekonomiki-ot-urovnya-energoemkosti-i-rashodov-na-niokr.
4. Comparative overview of existing technologies to improve the energy efficiency of buildings in the UNECE region. Report prepared under the UNECE projects «Strengthening National Capacities for the Development and Implementation of Energy Efficiency Standards for Buildings in the UNECE Regio «by the Department of Sustainable Energy and «Energy Efficiency Standards for Buildings in the UNECE Region by the Department of Forestry, Land and Housing and under the Joint Target UNECE Group on Energy Performance Standards for Buildings. Geneva, 2019. 71 p.
5. Compilation of best practices for the implementation of building standards and energy efficiency technologies in the UNECE region. The report was prepared within the framework of the UNECE projects »Energy efficiency standards for buildings in the UNECE region» 1 of the UN Committee on Housing and Utilities and Land Management and "Strengthening National Capacities for the Development and Implementation of Energy Efficiency Standards for Buildings in the UNECE Region " of the Committee on Sustainable Energy of the Joint UNECE Working Group UN Standards for Energy Efficiency in Buildings. Geneva. 2019. 100 p
6. Roadmap for the implementation of measures to improve energy efficiency in public buildings of the Kyrgyz Republic. 2019. 120 p. World Bank Energy and Extractives Global Practice Report. ECA region.
7. Shalimov YuN, Gusev AL, Mkhitorian GA, et al. Modern alternative energy from the point of view of economics and ecology. Available at http://naukarus.com/sovremennaya-alternativnaya-energetika-s-tochki-zreniya-ekonomiki-i-ekologii.
8. Volker Q. Understanding Renewable Energy Systems. London Sterling, VA, 2005, p. 289. Available at https://altenergiya.ru/wp-content/uploads/books/common/understanding-renewable-energy-systems.pdf.
9. Keeping Warm: Urban Heating Options in the Kyrgyz Republic. World Development Bank Consolidated Report. 2015. 142 p.
10. Report of the Methodological Center of Jalal-Abad region on secondary schools for 2015. Jalal-Abad, 2016. 88 p.
11. Assessment of energy consumption of household electrical appliances and policy in the field of energy efficiency of household appliances in Central Asian countries. United Nations Environment Program, 2015.80 p.
12. Energy Efficiency Indicators: Basics of Statistics. International Energy Agency 9 rue de la Federation 75739 Paris Cedex 15, France.
13. Abduvakhidov MKh, Sheraliev ZhZh, Kokumbayeva KA. (KG). Steam hot water boiler. F22B 7/00 (2016.01), Patent of the Kyrgyz Republic No. 1910. Intellectual property, Official Bulletin No. 10 (210), 14 p.
14. Sergeev NN. Methodological aspects of energy saving and increasing the energy efficiency of industrial enterprises: Monograph. Izhevsk: Publishing house Udmurt University, 2013. 116 p.
15. Weather in Jalal-Abad. Air temperature and precipitation. 2004-2021. Reference and information portal Weather and Climate. Available at http://www.pogodaiklimat.ru/monitor.php?id=38613&month=11&year.
Authors of the publication
Abdiumamatkadyr Ashiraliev - Jalal-Abad State University. E-mail: mamat_a@mail.ru.
Kulumkan A. Kokumbaeva - Jalal-Abad State University named after B. Osmonov, E-mail: ms.kulumkan@mail.ru.
Zamirbek K. Tashiev - Jalal-Abad State University named after B. Osmonov, Jalal-Abad, E-mail: tzamirbek@mail.ru.
Получено
Отредактировано
Принято
17 марта 2021г. 26 марта 2021г. 01 апреля 2021г.
