Анализ работы системы теплоснабжения

Система теплоснабжения состоит из теплогенерирующей установки (центральная котельная или теплоэлектроцентраль), системы теплотрасс разводящих тепло по микрорайонам к центральным тепловым пунктам, разводящих теплотрасс, индивидуальных тепловых пунктов домов и систем отопления зданий. Как правило, районные котельные оснащены паровыми или водогрейными котлами. Для более полного использования потенциала топлива все большее применение находят системы комбинированного производства тепла и электричества. Учитывая, что выработка электрической энергии с системой транспортировки и распределения в 8-10 раз дороже тепловой, начинают находить применение системы децентрализованного комбинированного производства тепловой и электрической энергии, - мини ТЭЦ, где тепловая энергия эффективно преобразуется в электрическую. Децентрализация электроснабжения широко развита в западных странах. Великобритания имеет 200 микоэлектростанций мощностью 1000-5000 кВт, в Финляндии, Германии, Дании, Италии и Нидерландах крупные общественные промышленные предприятия имеют свои ТЭЦ мощностью от 5000 до 7000 кВт. Котельные, имеющие электрогенерирующий потенциал, вынуждены покупать электроэнергию в энергосистемах по высоким ценам. Установка в паровой котельной турбины с противодавлением позволяет преобразовывать срабатываемый теплоперепад в электроэнергию, которую можно использовать для собственных нужд и продавать избыток другим потребителям.

Например, в котельной с четырьмя котлами ДКВР-10 может быть установлена одна турбина мощностью 1,5 МВт, что позволяет полностью обеспечить собственные нужды котельной (0,5 МВт), а избыток продать другим потребителям. Наиболее распространенное давление у потребителей 0,12 , 0,4, 0,6 МПа. Удельная выработка электроэнергии на установках приведенного типа составляет от 50 до 120 кВт/Гкал, удельный расход пара на турбину - от 30 до 50 кг / кВт. Расход пара и топлива при этом увеличивается, как правило, на 5-7%. Стоимость дополнительного расхода топлива в 8-9 раз ниже стоимости выработанной электроэнергии (сравнение в кДж). Турбины с противодавлением мощностью 0,5-1,5 МВт поставляет на общей раме с генератором, комплектно со щитом КИП Калужский турбинный завод (имеется информация и о менее мощных турбинах), паровую винтовую машину мощностью 200 кВт разработал и начал изготавливать Московский авиамоторный институт.

Турбина ГПТ-1000 производства ГНГШ "Пролетарский завод"

(г. С.Петербург) с генератором на общей раме имеет габариты 5,5x2,5x2 м может устанавливаться либо в свободных ячейках котельной, либо в сборном металлическом модуле заводской поставки. Расход пара на турбину 38 т/ч, масса турбогенератора 7 т.

Экономическая целесообразность превращения котельной в мини-ТЭЦ должна определяться только на этапе окупаемости. Прибыль на втором этапе является текущим показателем, повышающим эффективность системы.

Энергоаудит отопительной котельной проводится аналогично аудиту промышленной котельной.

Утепление ограждающих конструкций зданий.

Через ограждающую конструкцию зданий в атмосферу теряется много тепловой энергии. На отопление и вентиляцию зданий различного назначения расходуется около 40% всех расходуемых топливных энергетических ресурсов (ТЭР). Потери тепла через наружные стены, в зависимости от высоты и конструкции строения, составляют в пределах 20-60% от общего расходуемого тепла. Однослойные бетонные конструкции, которые изготавливались большинством предприятий стройиндустрии, не соответствуют современным энергетическим требованиям.

Переход к применению трехслойных конструкций позволит получить в расчете на 1 млн. м² вводимой в эксплуатацию общей площади годовую экономию в пределах 10-12 тыс. тонн условного топлива.

Потери тепла через оконные проемы в 4-6 раз выше, чем через стены. Применение в окнах теплоотражающего покрытия, а также двойного и тройного остекления позволит в 1,5 - 20 раза сократить указанные потери.

Основные резервы энергосбережения лежат в сфере реконструкции ранее построенных объектов. Ранее построенные здания потребляют 85-90 % тепловой энергии потребляемой строительным сектором.

При сокращении тепловых потерь через ограждающие конструкции и модернизации зданий имеется возможность экономить около 42% на отоплении и около 39% на горячем водоснабжении по сравнению с ранее действовавшими нормами (рис. 13,14).

Ниже (рис.14) приведены величины теплопотерь для двух одинаковых домов, один из которых построен в соответствии с ранее действовавшими нормами теплозащиты (А), другой для построенного в соответствии с новыми требованиями, введенными на Украине с 1995 года. (Б).

Рис. 14 Потребность в жидком топливе в литрах в год на отопление обычной 2-х комнатной квартиры в многоэтажном доме

Разность между существующим положением и возможной перспективой оценивается как резерв энергосбережения. Для объектов жилищно-гражданского строительства в Украине этот резерв оценен в 33,8 млн. т. условного топлива, 57,4% этого резерва может быть сэкономлено в системах отопления (рис.15).

Рис.15 Роль систем инженерного оборудования в общем резерве энергосбережения в жилых и общественных зданиях. 1-потери при производстве энергии, 2- в системах горячего водоснабжения, 3- в вентиляции, 4- в системах отопления.

Очевидно, использовать этот резерв в полной мере вряд ли удастся, однако без оценки такого теоретически возможного резерва нельзя установить реальных целей программы энергосбережения.

Важно оценить вклад конкретных мероприятий при возможном использовании общего резерва энергосбережения (рис.16).

Рис.16 Роль различных мероприятий по энергосбережению в общем резерве

энергосбережения в жилых и общественных зданиях. 1-нетрадиционные источники, 2- модернизация, 3-учет расхода теплоты, 4-тепловая изоляция

В странах Восточной и Центральной Европы удельное теплопотребление в жилищном секторе экономики существенно выше, чем Западной Европе (рис.17).

Рис.17 удельное годовое потребление энергии в домах (кВтч/м²),

1-Восточная и Центральная Европа, 2-страны OECD (Организации Международного Сотрудничества и Развития), З-Скандинавия, 4-Высокоэффективный дом.

Хорошо изолированные наружные стены позволяют снижать температуру воздуха внутри помещения без нарушения теплового комфорта. Диапазон сочетания температуры воздуха и радиационной температуры (средневзвешенной температуры всех поверхностей помещения) °C, обуславливающие комфортные условия для холодного периода года в помещениях жилых и общественных зданий выражается уравнением.

При улучшении теплоизоляции стен, кроме снижения теплопотерь, это дает еще один резерв экономии теплоты.

После нефтяного кризиса большая часть европейских стран осознала необходимость в ужесточении строительных норм и рекомендаций по теплоизоляции зданий. Ниже (табл.13) приведены западноевропейские стандарты по требованиям к теплоизоляции жилых домов (источник: EURIMA «Thermal insulation standards in housing inEurope»,91).

Таблица 13 Рекомендуемые толщина и коэффициент теплопередачи наружных ограждений в европейских странах.

Страна	Стены	Крыша	Пол
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2К	Рекомендуемая толщина теплоизолирующего слоя, мм	Коэффициент теплопередачи, Вт/м2К	Рекомендуемая толщина теплоизолирующего слоя, мм	Коэффициент теплопередачи, Вт/м2К	Рекомендуемая толщина теплоизолирующего слоя, мм
Бельгия	-	75-100	-	80-120	-
Дания	0.35	125-150	0.20		0.30
Финляндия	0.28		0.22		0.22
Норвегия	0.30		0.20		0.30
Швеция	0.30		0.20		0.30
Великобритания	0.45		0.25		0.45
Германия	1.2-1.5		0.30		0.55
Франция	0.54		0.35		1.00	40-50

Нормируемые величины коэффициентов теплопередачи, Вт/(м²К) в некоторых странах Восточной Европы приведены в табл.14. Значения коэффициентов теплопроводности традиционно применяемых строительных и теплоизоляционных материалов приведены в табл.15.

Таблица 14 Нормируемые величины коэффициентов теплопередачи Вт/(м2К) в некоторых странах Восточной Европы

Страна	Стены	Покрытия и чердачные перекрытия	Перекрытия над подвалами, проездами и подпольями	Окна и балконные двери
г. Москва	0.77-0.45	0.4-0.33	0.45-0.38	1.8
Белоруссия	0.5-0.4	0.33	0.67-0.40	2.0
Украина	0.8-0.4	0.5-0.37	0.56-0.33	2.6-2.0
Литва	0.6-0.28	0.25-0.21	0.5-0.26	1.9
Польша	0.7-0.55	05-0.3	0.6	2.6-2.0

Таблица 15 Теплопроводность различных материалов

Материал	Плотность, (кг/м³)	Теплопроводность , (Вт/м К)
Стекловолокно	100-150	0.045-0.060
Минеральная вата	15-300	0.05
Пенополистирол	10-45	0.05
Пенополиуретан	20-80	0.036
Древесина	300-900	0.10-0.23
Кирпич	980-2000	0.45-0.90
Легкий бетон	300 600 900	0.10 0.20 0.35
Тяжелый бетон	1000 1500 2000 2400	0.38-0.60 1.18 1.80

При обследовании теплотрасс проверяются следующие возможные причины потери энергии:

Наличие плохого качества изоляции. Влияние нарушения изоляции
теплотрасс при наружной прокладке приведено в аналогичном разделе для
промышленности.
Утечки воды в теплотрассе (определяются по расходу подпиточной
воды либо по балансу расхода воды в прямой и обратной трубах).
Увлажнение теплоизоляции вследствие затопления теплотрассы
грунтовыми водами (определяется по парению в смотровых колодцах и по
удельной величине теплопотерь). Потери тепла устраняются либо наружной
прокладкой теплотрасс, либо применением предварительно изолированных
труб.

Потери тепловой энергии в центральных тепловых пунктах определяются:

Нарушением теплоизоляции.
Утечками теплоносителя.
Плохой регулировкой теплового пункта.
Несогласованным режимом работы сетевых насосов.

Наличием отложений в теплообменниках, приводящих к увеличению их
гидравлического сопротивления и ухудшению процессов теплообмена.

Оценка потерь проводится по результатам приборного обследования и тепловых расчетов.

Потери теплоты на внутримикрорайонных (разводящих) теплотрассах определяются аналогично потерям на центральных (магистральных) теплотрассах.

Теплопотребление и тепловые пункты домов.

На потребление энергии в здании оказываю воздействие следующие факторы:

Климат.
Характеристики здания.
Режим работы системы отопления.
Отношение потребителей.

Большинство систем отопления создано с системой регулирования отопления из центральной котельной по температуре воды подаваемой в теплосеть. Общие недостатки такой системы отмечались выше в разделе отопления промышленных предприятий. Недостатки этой системы при регулировании режима отопления домов усложняются. Необходимо проводить настройку режимов работы нескольких параллельно работающих потребителей. Последовательно дом за домом необходимо настраивать, с последующей корректировкой, режим работы тепловых узлов. Каждый дом работает со своим перепадом давления на прямой и обратной линии. При этом наблюдается ситуация, что одни дома перегреваются (завышены размеры дроссельной диафрагмы перед отопительным узлом), а другим домам тепла не хватает. Учитывая жалобы жильцов плохо обогреваемых домов, система отопления работает в режиме "перетопа". При энергоаудите тепловых пунктов домов необходимо сравнить реальный расход теплоты с проектным и, используя современную аппаратуру (теплосчетчики с накладными датчиками без врезки в систему отопления), привести режим работы теплового узла в соответствие с проектными показателями, оценить состояние дома. Дополнительные исследования с помощью инфракрасных термометров позволяют выявить элементы конструкций зданий с низким качеством теплоизоляции. Проведение измерений теплопотреблений домов микрорайона, подключенных к одному центральному тепловому пункту, позволит провести перерегулировку системы и оптимизировать систему распределения теплоты по домам. При этом необходимо рассмотреть возможность внедрения новых разработок для регулирования систем отопления, учета расхода тепла и горячей воды.

Оснащение систем теплоснабжения современными средствами учета и регулирования позволяет получить значительную экономию при относительно низких капиталовложениях и сроках окупаемости. Это позволяет:

Получить экономию энергоресурсов.

Улучшить тепловой комфорт.
Повысить безопасность и надежность системы.

Внедрить систему оплаты по фактическому энергопотреблению.
Перевод оплаты за коммунальные услуги по фактическим затратам, разъяснением жильцам соответствия стоимости услуг фактическим затратам тепла, пробуждает желание экономить тепло. Регуляторы и приборы учета должны использоваться вместе. Индивидуальный учет потребления эффективен тогда, когда потребитель имеет возможность регулировать расход тепла в зависимости от своих собственных потребностей.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 131415 16 17 18 Следующая ⇒