Понижение температуры горячей воды с точки зрения энергосбережения реферат

Обновлено: 05.07.2024

Жилые и общественные здания в нашей стране потребляют до 50 % тепловой энергии, получаемой от сжигания твердого и газообразного топлива. Поэтому сбережение теплоты, уменьшение ее расходов в зданиях, а следовательно, и экономия топлива является одной из важнейших народнохозяйственных задач.

Содержание работы

1. Экономия теплоты на отопление 3
1.1. Снижение энергопотребности отопления здания 3
1.2. Повышение эффективности отопления здания 4
1.3. Теплонасосные установки для отопления здания 5
1.4. Экономия теплоты при автоматизации работы систем отопления 7
1.5. Прерывистое отопление зданий 9
1.6. Нормирование отопления зданий 11
2. Энергосбережение в системах отопления 14
2.1. Системы низкотемпературного отопления 14
2.2. Системы низкотемпературного отопления 17
2.3. Системы геотермального отопления 20
2.4. Системы отопления с использованием сбросной воды 22
3. Горячее водоснабжение; качество воды. Горячее водоснабжение квартиры 23
Библиографический список 27

Файлы: 1 файл

ОТОПЛЕНИЕ.doc

Системы низкотемпературного отопления

Преимуществом систем с концентрирующими гелиоприемииками является способность выработки теплоты с относительно высокой температурой (40-80 °С) и даже пара. К недостаткам следует отнести высокую стоимость конструкции, работу только в светлое время суток, а следовательно, потребность в аккумуляторах большого объема, большие энергозатраты на привод системы слежения за ходом Солнца, соизмеримые с вырабатываемой энергией. Эти недостатки сдерживают широкое применение активных низкотемпературных систем солнечного отопления с концентрирующими гелиоприемниками.

Плоские коллекторы изготовляют в виде пластины с каналами для транспорта теплоносителя, помещаемой в металлический или пластмассовый корпус. Для предотвращения собственного длинноволнового излучения в окружающее пространство, а также для снижения конвективных теплопотерь пластину покрывают с наружной стороны одним или несколькими слоями остекления на расстоянии 30-50 мм от пластины и между слоями, а с обратной стороны теплоизолируют. В качестве теплоносителя используют воду, антифризы, воздух.

Для лучшего поглощения солнечной радиации коллекторы устанавливают на кровле здания или рядом с ним зимой под углом 80-90° к горизонту, летом – 20-30°, а при круглогодичной эксплуатации под углом, равным широте местности. Коллекторы позволяют нагревать теплоноситель максимально до 90 °С. Для повышения эффективности коллекторов поверхность теплопоглощающей пластины покрывают спектрально-селективными слоями, хорошо пропускающими коротковолновое излучение и препятствующими собственному длинноволновому излучению, а также вакуумируют межстекольное пространство.

В условиях России применение системы отопления с солнечными коллекторами, рассчитанной на покрытие теплопотребления в течение всего отопительного сезона на основе существующих схем, экономически невыгодно. Поэтому такие системы дублируют традиционными теплоисточниками, а также включают в схему системы тепловой насос. На долю гелиоконтура оставляют примерно 30-50 % теплопотребностей обслуживаемого объекта.

Системы геотермального отопления

В качестве теплоисточника низкотемпературных систем отопления может использоваться теплота подземных нагретых вод или горных пород. Такое отопление называют геотермальным. Наша страна имеет большие запасы геотермальных вод, температура которых значительно выше температуры воздуха. Вместе с тем геотермальные воды содержат большое количество растворенных минеральных солей, вызывающих коррозию металлов, а также зарастание труб и аппаратов, что обусловливает особенности конструирования и эксплуатации систем отопления, использующих такую воду.

Повышение температуры геотермальных вод с помощью тепловых насосов возможно по двум схемам: централизованного повышения температуры воды для всей геотермальной теплосети и местного повышения температуры воды для отдельных потребителей. Вторую схему применяют обычно при присоединении к тепловой сети различных по назначению и параметрам систем (например, когда температура геотермальных вод достаточна для системы горячего водоснабжения, но недостаточна для системы отопления).

Работа тепловых насосов на геотермальной воде высоко эффективна, так как температура нагретых вод постоянна в течение всего отопительного сезона. Регулирование тепловой мощности, а также температуры нагретой воды может осуществляться дроссельным вентилем теплового насоса путем подмешивания обратной воды из системы отопления к подаваемой воде и ступенчатого отключения групп цилиндров у компрессора теплового насоса.

Системы отопления с использованием сбросной воды

Сбросной называют теплоту, отводимую в атмосферу или водоемы от различных технологических установок. При ежегодном потреблении в нашей стране около 2 млрд, сбрасывается до 1,5 млрд. ГДж теплоты. Использование этого количества теплоты экономически выгодно, так как капитальные затраты на утилизацию значительно меньше, чем на выработку такого же количества теплоты.

Источником сбросной теплоты (ее относят к так называемым ВЭР - вторичным энергоресурсам) могут быть:

При использовании теплоты отработавшего пара применяют системы парового, водяного и воздушного отопления. Сбросную воду в качестве теплоисточника для систем водяного отопления используют по двум схемам:

    • по зависимой или независимой схеме, когда нагретая сбросная вода подается непосредственно в систему отопления или отдает свою теплоту в теплообменнике воде системы отопления;
    • по схеме с дополнительным нагреванием с помощью теплового насоса, если температура воды недостаточна для непосредственного использования в системе отопления).

    Теплота уходящих газов может использоваться в газо-водяных теплообменниках - экномайзерах для нагревания воды системы отопления или ее предварительного подогрева, а также в газовоздушных теплообменниках для подогрева наружного воздуха, поступающего к воздушно-отопительным агрегатам. Перспективным считают использование теплообменников-утилизаторов с промежуточным теплоносителем, изменяющим свое агрегатное состояние, так называемых термосифонов. В качестве промежуточного теплоносителя можно применить низкокипящие жидкости (хладоны). Преимущества таких систем – отсутствие перекачивающих насосов и не замерзаемость теплоносителя. В теплообменнике, находящемся в потоке удаляемого воздуха, будет происходить вскипание хладона, пары которого будут подниматься в теплообменник предварительного нагревания воздуха для системы воздушного отопления, где происходит их конденсация и отбор теплоты. Конденсат самотеком возвращается в теплообменник-испаритель.

    Горячее водоснабжение; качество воды. Горячее водоснабжение квартиры

    Горячее водоснабжение (ГВС) — система, комплекс устройств, предназначенных для обеспечения потребителей горячей водой для технологических, санитарных и гигиенических целей.

    Как правило, это: водонагреватель, циркуляционный насос, трубы горячего водоснабжения, арматура для раздачи воды потребителям (краны, душевые сетки).

    Способы присоединения подсистемы ГВС к системе теплоснабжения:

      • Горячая вода поступает к потребителю непосредственно из общей системы теплоснабжения. При таком подключении качество воды в водопроводном кране и внутри радиатора (батареи) отопления одинаково. То есть люди потребляют непосредственно теплоноситель. В этом случае сама система теплоснабжения называется открытой (то есть через открытые краны из системы теплоснабжения вытекает теплоноситель).
      • Холодная питьевая вода, забираемая из водопровода, нагревается в дополнительном теплообменнике сетевой водой, после чего поступает к потребителю. Горячая вода и теплоноситель разделены, потребляемая людьми горячая вода по своим питьевым качествам практически не отличается от холодной (трубы горячей воды ржавеют быстрее, чем холодной). В этом случае система теплоснабжения называется закрытой, так как передаёт потребителям только тепло, но не теплоноситель.
      • не ниже 50°C - для систем централизованного горячего водоснабжения, присоединяемых к закрытым системам теплоснабжения;
      • не ниже 60°C - для систем централизованного горячего водоснабжения, присоединяемых к отрытым системам, теплоснабжения, а также для систем местного (децентрализованного) горячего водоснабжения;
      • не выше 75°С - для всех вышерассмотренных случаев.

      Нормами также ограничивается температура горячей воды:

      Температура горячей воды, подводимой к смесителям умывальников и душей в зданиях, где размещаются учреждения социального обеспечения, общеобразовательные школы, детские дошкольные учреждения, детские дома и другие детские учреждения, а также в зданиях лечебно-профилактических учреждений. Температура воды должна приниматься по заданию на проектирование, но не выше 37°С.

      Когда потребителям нужна горячая вода более высокой температуры, например на предприятиях общественного питания, где для мытья жирной посуды нужна вода с температурой 75-80°C, централизованное горячее водоснабжение должно дополняться местным догревом воды: огневым или электрическим.

      Классификация систем горячего водоснабжения:

      Бесциркуляционные системыявляются наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости. Состоят только из подающих трубопроводов. Основной недостаток таких систем состоит в остывании воды в трубопроводах при перерывах в водоразборе или его малой величине. Открывая кран после перерыва в водоразборе, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до появления воды с нужной ему температурой. Такие сливы при общем ухудшении обеспечения потребителя горячей водой приводят к перегрузке канализации и бесполезным потерям воды и тепла. Из-за указанных недостатков бесциркуляционные системы устраивают только в тех случаях, когда возможные сливы воды в канализацию невелики, а именно: при длительном непрерывном разборе воды (в банях, в технологических установках) и при малом протяжении сети.

      По расположению подающей (разводящей) магистрали внутри дома:

      Верхнюю разводку наиболее часто применяют при установке открытых (верхних) баков-аккумуляторов и при наличии в здании верхнего технического зала или чердака. Циркуляционную магистраль прокладывают в этом случае в подвалах, а при их отсутствии в подпольных каналах.

      При наличии подвалов предпочтительнее нижняя разводка как более удобная для эксплуатационного обслуживания системы.

      В зданиях высотой более 50 м (свыше 16 этажей) систему горячего водоснабжения делят по вертикали на зоны с самостоятельными разводками и отдельными стояками для каждой зоны. Это связано в основном с ограничением допускаемого давления на водоразборную и водозапорную арматуру, которая в обычном исполнении выдерживает давление до 0,6 МПа.

      В ванных и душевых комнатах ряда зданий и помещений (жилые здания, лечебно-профилактические учреждения, дома отдыха, учреждения социального обеспечения, школы и учреждения по воспитанию детей, гостиницы) должны устанавливаться полотенцесушители, которые помимо своего прямого назначения являются еще и нагревательными приборами, обеспечивающими в этих комнатах поповышенную температуру воздуха. Присоединяются полотенцесушители к циркуляционным или подающим стоякам. В тех случаях, когда системы не имеют циркуляционных трубопроводов, нормами допускается присоединение полотенцесушителей к системе отопления с устройством отдельной ветви и обеспечением круглогодовой циркуляции воды по этой ветви.

      Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем ГВС регулируются СанПиН 2.1.4.2496-09.

      В тепловом балансе современных жилых зданий с повышенной теплозащитой наружных ограждений возрастает доля расхода тепла на горячее водоснабжение, достигая для муниципальных зданий потребности тепла на отопление в годовом исчислении. Это свидетельствует об актуальности и значимости задачи энергосбережения при водоснабжении зданий.

      По величине удельного на 1 м 2 общей площади расхода тепла на горячее водоснабжение Россия почти в 4 раза превышает развитые страны Западной Европы. Это объясняется как более высокой плотностью заселения квартир (на одного жителя в России приходится в среднем в 2 раза меньше общей площади, чем на Западе), так и излишним расходованием воды, вызванным нарушениями в ее подаче и бесконтрольностью потребления.

      По данным выполненных МНИИТЭП более 25 лет назад комплексных исследований работы ЦТП, через которые продолжается теплоснабжение жилых микрорайонов и сейчас, системы горячего водоснабжения в ряде случаев работают неудовлетворительно, не обеспечивая бесперебойного снабжения потребителей горячей водой нужной температуры, вследствие заниженной поверхности нагрева подогревателей второй ступени, недопоступления в требуемом количестве греющего теплоносителя, разрегулировки системы распределения циркуляции, сохранения большой циркуляции в часы максимального водоразбора и повышенного сопротивления водонагревателей.

      С того времени устранили причину резкого снижения теплосъема в скоростных кожухотрубных теплообменниках, установив новую эффективную систему опирания трубного пучка и повысив теплообмен за счет применения профилированных трубок.

      Реализация в типовых проектах смешанной схемы присоединения водонагревателей горячего водоснабжения с ограничением максимального расхода сетевой воды на вводе и авторегулированием подачи тепла на отопление позволила обеспечить приоритетность поступления теплоносителя на горячее водоснабжение (используя аккумулирующую способность зданий при переменном режиме работы отопления) и тем самым стабильное поддержание заданной температуры горячей воды на выходе из водонагревателей независимо от уровня водоразбора.

      Устранение колебаний в температуре горячей воды и увеличения ее выше 60°С за счет применения электронной системы авторегулирования снизило зарастание водонагревателей коррозионными отложениями и, соответственно, их сопротивление движению воды.

      Однако вопросы разрегулировки систем горячего водоснабжения и излишней циркуляции остаются актуальными и сегодня, особенно при реконструкции существующих систем.

      В условиях расчета за расходуемую горячую воду по водосчетчикам нарушения в циркуляции приведут к значительной переплате, т. к. недостаточная циркуляция вызовет слив воды до достижения воды нужной температуры, а при постоянно недостаточной температуре горячей воды – к сокращению подмешивания холодной воды и тем самым к увеличению потребления горячей воды, а вместе с ней и расхода тепла на горячее водоснабжение, поскольку последний получается умножением измеренного количества воды на постоянный расчетный перепад температур.

      Современные централизованные системы горячего водоснабжения от ЦТП представляют собой разветвленные многокольцевые системы, требующие квалифицированного проектирования. На практике в их проектировании допускались серьезные ошибки. Не учитывались требования для обеспечения равномерной циркуляции в сети, заключающиеся в соблюдении определенного соотношения между сопротивлениями отдельных ответвлений и разводящих трубопроводов. В результате интенсивная циркуляция осуществлялась через ближайшие стояки; в удаленных стояках и секционных узлах она была меньше или отсутствовала совсем, вследствие чего в водоразборные краны вода поступала охлажденной.

      На практике с целью доведения циркуляции до дальних стояков предусматривалась установка более мощного циркуляционного насоса. При этом циркуляционный расход приближался по величине к расчетному секундному расходу на водоразбор. Это мероприятие приводит только к отрицательному эффекту. Вследствие еще большей перегрузки подающего трубопровода и водоподогревателя второй ступени резко увеличиваются потери давления и возникают перебои в подаче воды на верхние этажи. Это влечет за собой установку более мощных высоконапорных насосов хозяйственного водопровода, что приводит к значительному росту капитальных затрат и перерасходу электроэнергии на перекачку.

      Учитывая, что потери давления в системе горячего водоснабжения из-за водонагревателей больше, чем в системе холодного водоснабжения, а давление в них создается одной и той же насосной установкой, вышеперечисленные мероприятия могут быть заменены более экономичным и рациональным инженерным решением – созданием дополнительной подкачивающей установки в системе горячего водоснабжения. Для этой цели могут быть использованы циркуляционные насосы путем перестановки их на подающий трубопровод (до или после водонагревателя второй ступени).

      При такой схеме установки насосы работают как циркуляционно-повысительные. В циркуляционном режиме насос работает как циркуляционный, не нарушая принятого распределения расхода воды, а при водоразборе он становится циркуляционно-повысительным, компенсируя своим напором повышенные сопротивления подогревателей и трубопроводов и увеличивая давление в системе. В большинстве существующих ЦТП перестановку циркуляционных насосов можно выполнить без замены насосов в связи с тем, что последние, как правило, обеспечивают пропуск расчетного секундного расхода воды на водоразбор. В сравнении с общепринятой схемой такое решение позволяет сократить расчетный напор хозяйственных насосов и уменьшить период их использования.

      Учитывая переменный режим водопотребления, а также то, что в часы максимального водоразбора наблюдается падение давления в городском водопроводе (из-за увеличения потерь давления в трубопроводах), целесообразно хозяйственные подкачивающие насосы устанавливать с регулируемым числом оборотов двигателя. Регулирование выполняется за счет поддержания заданного давления после первой ступени водонагревателей горячего водоснабжения, принимая изменяющееся сопротивление водонагревателя при прохождении через него воды на горячее водоснабжение за аналог изменения потерь давления в трубопроводах холодной воды до последнего водоразборного крана. Как показывает практика, при этом расход электроэнергии на перекачку сокращается более чем в 2 раза по сравнению с работой насоса в режиме максимального давления и создания необходимого напора регулирующим клапаном.

      Регулирование числа оборотов циркуляционно-подкачивающих насосов проводить не следует, т. к. они работают в постоянном режиме – по мере сокращения водоразбора увеличивается объем циркуляции.

      Для снижения разрегулировки потокораспределения циркуляции необходимо повысить гидравлическую устойчивость системы горячего водоснабжения. Это достигается увеличением сопротивления стояков системы, объединяя все стояки одной секции дома в единый секционный узел с одним циркуляционным стояком вместо распростаненного решения с самостоятельным стояком на каждый водоразборный стояк. При этом к водоразборному стояку подключаются полотенцесушители по проточной схеме, и все стояки, обслуживающие квартиры одной секции, в верхней части объединяются перемычками в один узел, от которого отводится один циркуляционный стояк малого диаметра.

      Далее даже при обеспечении минимально необходимого давления у последнего водоразборного крана за счет описанных выше решений установки циркуляционных насосов по циркуляционно-повысительной схеме и регулирования числа оборотов хозяйственных подкачивающих насосов, остается разный уровень давлений у водоразборных кранов, расположенных на разных этажах из-за различия гидростатического давления. Для устранения этого системы водоснабжения разбивают на зоны, и, кроме того, на подводках холодной и горячей воды в каждую квартиру устанавливают самостоятельные квартирные регуляторы давления, снижающие при протекании через них воды давление в нижних этажах до уровня верхнего этажа.

      Поддержание давления воды перед каждым водоразборным краном на минимально необходимом уровне – очень важное мероприятие с точки зрения сокращения потерь воды, а для горячего водоснабжения и теплопотребления – снижается расход воды при изливе и утечки через арматуру. По данным МНИИТЭП, подтвержденным позднее Академией коммунального хозяйства, при стабилизации давления в системе водоснабжения среднесуточный расход горячей воды на одного жителя соответствует норме СНиП – 105–110 л/(чел.•сут.). С повышением давления в системе выше минимально необходимого расход горячей воды резко возрастает, достигая, по данным Мосводоканала, 150–180 л/(чел.•сут.).

      Дальнейшее сокращение водопотребления зависит от жителей – это мытье посуды и станков для бритья в непроточной воде, а бывают случаи, что хозяйка открыла воду и ушла по своим делам; это закрывание крана при намыливании и другие индивидуальные для каждого жителя мероприятия. Однако это будет выполняться только тогда, когда жители будут заинтересованы в сокращении водопотребления, т. е. когда будут платить не по норме, а по водосчетчику.


      Ни для кого не является секретом, что положение любого государства в мировом сообществе определяется долей энергоресурсов, которыми это государство располагает и эффективностью распоряжения этими энергоресурсами. На сегодняшний день политика энергосбережения является приоритетным направлением развития систем энерго- и теплоснабжения. Фактически на каждом государственном предприятии, жилом и общественном здании составляются, утверждаются и воплощаются в жизнь планы энергосбережения и повышения энергоэффективности.

      Система теплоснабжения страны не исключение. Она довольно велика и громоздка, потребляет колоссальные объемы энергии и при этом происходят не менее колоссальные потери тепла и энергии.

      Энергосбережение - это комплекс мероприятий, направленных на сохранение и рациональное использование энергетических ресурсов. Россия богата природными ресурсами, это наложило отпечаток на построении ее экономики.

      Говоря о энергосбережении в системах теплоснабжения можно выделить ряд мероприятий по сохранению и рациональному использованию энергетических ресурсов, а также выделить основные источники экономии к ним. Табл.1

      Таблица.1 Основные энергосберегающие мероприятия

      Наименование мероприятия

      Источник экономии

      Внедрение вихревой технологии деаэрирования

      - экономия электрической энергии (на привод сетевых насосов);

      - снижение затрат на ремонтные работы

      Диспетчеризация в системах теплоснабжения

      - экономия тепловой энергии;

      - сокращение времени на проведение аварийно-ремонтных работ;

      - сокращение эксплуатационных затрат (уменьшение эксплуатационного персонала)

      Замена устаревших электродвигателей на современные энергоэффективные

      - экономия электрической энергии;

      - снижение эксплуатационных затрат;

      - повышение качества и надёжности электроснабжения

      Замена (постепенная) ЦТП на ИТП в блок-модульном исполнении

      - экономия тепловой энергии;

      - улучшение качества и надёжности теплоснабжения

      Использование теплообменных аппаратов ТТАИ

      - уменьшение капитальных затрат на строительство ТП;

      - повышение надёжности теплоснабжения

      Использование систем частотного регулирования в приводах электродвигателей на насосных станциях и других объектах с переменной нагрузкой

      - экономия электрической энергии;

      - повышение надёжности и увеличение сроков службы оборудования

      Наладка тепловых сетей

      - экономия тепловой энергии;

      - улучшение качества и надёжности теплоснабжения

      Нанесение антикоррозионных покрытий в конструкции теплопроводов с ППУ-изоляцией

      - экономия тепловой энергии;

      - улучшение качества и надёжности теплоснабжения

      Обоснованное снижение температуры теплоносителя (срезка)

      - экономия тепловой энергии;

      - уменьшение вредных выбросов в атмосферу

      Организация своевременного ремонта коммуникаций систем теплоснабжения

      - снижение потерь тепловой энергии и теплоносителя;

      - снижение объёмов подпиточной воды;

      - повышение надежности и долговечности тепловых сетей

      Перевод на независимые схемы теплоснабжения

      - экономия тепловой энергии;

      - экономия затрат на водоподготовку;

      - повышение надёжности и качества теплоснабжения

      Перевод открытых систем теплоснабжения на закрытые

      - экономия тепловой энергии;

      - экономия сетевой воды и затрат на водоподготовку;

      - повышение надёжности и качества теплоснабжения

      Применение антинакипных устройств на теплообменниках

      - повышение надежности и долговечности работы теплообменных аппаратов;

      - повышение надёжности и качества теплоснабжения

      Применение асбестоцементных труб

      - снижение затрат на трубопроводную арматуру;

      - повышение надёжности и качества теплоснабжения

      Применение осевых сильфонных компенсаторов в тепловых сетях

      - экономия тепловой энергии и холодной воды;

      - снижение затрат на техобслуживание и ремонт

      Применение автоматических выключателей в системах дежурного освещения

      - экономия электрической энергии

      Прокладка тепловых сетей оптимального диаметра

      - снижение теплопотерь в сетях;

      - повышение надёжности и качества теплоснабжения

      Системы дистанционного контроля состояния ППУ трубопроводов

      - уменьшение количества аварийных ситуаций и времени их устранения;

      - повышение надёжности и качества теплоснабжения

      Организация тепловизионного мониторинга состояния ограждающих конструкций зданий и сооружений, трубопроводов и оборудования

      - экономия тепловой энергии;

      - предупреждение аварийных ситуаций

      Своевременное устранение повреждений изоляции паропроводов и конденсатопроводов с помощью современных технологий и материалов

      - сокращение потерь тепловой энергии

      Можно выделить следующие основные проблемы в области теплоснабжения:

      1. Возраст большинства источников тепла (ТЭЦ и котельные) больше 30 лет или приближаются к этому рубежу. Например, г. Северодвинск c самой современной промышленностью снабжается теплом от двух ТЭЦ с почтенным возрастом: одной – 30 лет, а второй – 70 лет.

      2. Тепловые сети ветхие, более 70% от всех сетей, находящихся в эксплуатации, подлежат замене. Но даже очень скромный план капитального ремонта не выполняется, коммуникации стареют из года в год.

      3. Потери тепла в тепловых сетях достигают 30%, т.к. из-за периодического или постоянного затопления сетей тепловая изоляция нарушена и пришла в негодность.

      5. В подавляющем большинстве индивидуальных и центральных тепловых пунктов отсутствует автоматика на отопление и ГВС.

      6. К сожалению, централизация теплоснабжения, особенно в крупных городах, достигла такого уровня, что режимами трудно или практически невозможно управлять.

      7. Подавляющее большинство систем теплоснабжения разрегулировано и обеспечение потребителей теплом и горячей водой сопряжено с большими перерасходами топлива и электроэнергии.

      9. В малых городах, наряду с указанными проблемами, очень остро ощущается недостаток квалифицированного персонала, как на руководящих должностях среднего звена, так и рабочего персонала.

      Все выше перечисленные проблемы в теплоснабжении усугубляются ведомственной разобщенностью и корпоративными интересами, которые идут в разрез с интересами населения городов страны.

      По самым скромным подсчетам только за счет разрегулировки систем теплоснабжения (а это мы считаем ключевым вопросом) в России перерасход тепла и электроэнергии за один отопительный сезон достигает гигантских размеров и в денежном выражении составляет не менее 60 млрд руб., т.е. порядка 8% от всех расходов на теплоснабжение. За счет экономии, полученной за один отопительный сезон от оптимизации режимов систем теплоснабжения по всей стране, можно практически полностью отопить потребителей Московской области. Но, к сожалению, на вопросы оптимизации режимов у теплоснабжающих организаций как раньше средств не было, так и нет теперь. Все имеющиеся средства направляются на оплату долгов, топлива, электроэнергии, а остаток на крайне необходимые ремонтные работы. При комплексности подхода к проблеме энергосбережения обязательно надо использовать комплексные инжиниринговые решения [2, 3, 4].

      Исходя из проблем, которые присутствуют в теплоснабжении, должна быть принята государственная программа энергосбережения.Целесообразно на решение вопросов, связанных с энергосбережением и оптимизацией режимов систем теплоснабжения, выдавать льготные кредиты с тем, чтобы в короткие сроки повысить надежность и экономичность работы систем централизованного теплоснабжения. Это достаточно выгодно потому, что окупаемость технологии оптимизации режимов работы системы теплоснабжения в разных городах России составляет 3 (максимум 4) мес. отопительного сезона. Конечной целью государственной программы энергосбережения должно явиться снижение себестоимости и смягчение для населения бремени оплаты коммунальных услуг. с государственной финансовой поддержкой.

      Список литературы

      Характерной особенностью отечественных систем горячего водоснабжения является сильно выраженная циркуляционная составляющая. Циркуляция воды в системах горячего водоснабжения (ГВС) предназначена для компенсации тепловых потерь при отсутствии водоразбора [1]. Однако данные по тепловым потерям во внутридомовых системах горячего водоснабжения практически всегда отсутствуют в проектной или эксплуатационной документации теплопотребляющих систем. Без этих данных сложно производить режимно-наладочные мероприятия в системах горячего водоснабжения. Поэтому тепловые потери в трубопроводах систем горячего водоснабжения, как правило, определяют в долях от расхода воды. Согласно [2, 3] нормативные значения циркуляционного расхода предусмотрены в размере 10% от расчетного расхода воды, определенного для неотопительного периода. В [4] потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения учитываются прибавлением доли среднего за отопительный период расхода воды в системе ГВС. При этом коэффициент, учитывающий потери трубопроводами, зависит от конструктивных особенностей и наличия изоляции трубопроводов, изменяется от 0,15 до 0,35. Для широко распространенных в отечественном теплоснабжении систем горячего водоснабжения с неизолированными стояками и полотенцесушителями добавочный коэффициент равен 0,35.

      В современной законодательной и нормативно-технической литературе, регламентирующей эксплуатацию систем горячего водоснабжения, существует ряд противоречий, влияющих на экономичность работы систем горячего водоснабжения. Так, согласно требованиям [1, 5] в системах ГВС температура воды может изменяться в значительных пределах: 50-75 О С в закрытых системах, 60-75 О С в открытых системах. Нормативный документ [6] предписывает выдерживать температуру горячей воды в системах горячего водоснабжения дошкольных организаций не ниже 65 О С. Согласно требованиям [7, 8] температура горячей воды должна выдерживаться в пределах 60-75 О С независимо от применяемой системы горячего водоснабжения. Согласно [8] допускается отклонение температуры воды в точке водоразбора в ночное время (с 23:00 до 06:00) не более чем на 5 О С; в дневное время (с 06:00 до 23:00) не более чем на 3 О С.

      Противоречия в законодательной и нормативной литературе [5, 6, 7, 8] заключаются в том, что в зданиях, подключенных к одной централизованной системе теплоснабжения, должны поддерживаться различные температуры в системе ГВС. Кроме того, в расчетах тарифа на горячую воду, как правило, применяют значения температур, соответствующие нижнему нормативному уровню, т.е. потребители не оплачивают избыточную тепловую энергию, которая поступает в систему ГВС при повышенной температуре воды. Особенно остро эта проблема стоит в системах, не оборудованных приборами коммерческого учета 10.


      Расход воды в циркуляционных трубопроводах систем горячего водоснабжения жилых домов G4 составляет 40-90% от расхода в подающем трубопроводе G3 и 70-500% от расхода воды на горячее водоснабжение Gf.

      В табл. 2 приведены среднечасовые температуры воды и расходы тепловой энергии в системах горячего водоснабжения ряда жилых домов г. Ульяновска, подключенных к тепловым сетям по открытой схеме. Данные в табл. 2 усреднены за 7 месяцев отопительного сезона 2011-2012 гг.


      Из табл. 2 следует, что в системах ГВС практически всех обследованных жилых домов, среднечасовая температура воды превышает нижний нормативный уровень на 2-6 О С. С учетом допускаемого отклонения 3 О С в дневное время и 5 О С в ночное [10], температура в системах ГВС превышает нормативный уровень на 5-9 О С в дневное время и на 7-11 О С - в ночное. Из табл. 2 также следует, что потери теплоты при циркуляции горячей воды составляют 40-70% от всего теплопотребления в системе горячего водоснабжения. Режим работы систем горячего водоснабжения отличается существенной часовой и суточной неравномерностью. Установка на циркуляционных трубопроводах дроссельных шайб с постоянным отверстием не позволяет в полной мере учесть изменения потребления ГВС. В результате температура воды в циркуляционных трубопроводах систем ГВС превышает температуру воды в обратных трубопроводах систем отопления, что приводит к повышению температуры воды в обратных трубопроводах тепловых сетей и, как следствие, к снижению экономической эффективности теплофикационных систем. На циркуляционных линиях систем ГВС всех домов в период проведения обследования были установлены шайбы, диаметры которых приведены в табл. 1.

      На наш взгляд в системах ГВС необходимо применять технологии регулирования, позволяющие учесть неравномерность режимов их работы. Одной из таких технологий является технология поддержании температуры горячей воды вблизи нижнего предела в период минимального водоразбора, что позволяет добиться значительной экономии теплоты.

      В настоящее время существует большая номенклатура приборов, позволяющих осуществлять оптимизацию теплоснабжения в соответствии с графиками теплопотребления. Выбор типа прибора и схемы его включения должен быть обусловлен необходимостью решения различных задач при регулировании параметров теплоносителя.

      С декабря 2006 г. в системе теплоснабжения г. Ульяновска применяются технологии регулирования параметров горячего водоснабжения. Регулирование осуществляется на основе программируемых контроллеров с функцией реального времени, позволяющих программировать изменение температуры воды в системе горячего водоснабжения в соответствии с фактическим водопотреблением. Первоначально регулирование применялось в закрытых системах ГВС, что обусловлено большим диапазоном нормируемой температуры ГВС.

      На рис. 1 показана схема включения контроллера в структуру центрального теплового пункта (ЦТП). Импульс от датчика температуры 8 поступает в контроллер 6, где формируется управляющий сигнал для электропривода регулятора 7.


      Первоначально настройка регулятора была выполнена таким образом, что с 0:00 до 19:00 температура ГВС на выходе с ЦТП поддерживалась 55 О С, а с 19:00 до 0:00 - 58 О С. Затем, при неизменной продолжительности периодов регулирования, температуры были изменены соответственно на 54 О С и 60 О С. Такая настройка объясняется необходимостью поддержания повышенной температуры ГВС в пиковый период.


      Анализ работы прибора и сравнение параметров работы ЦТП за декабрь 2006 г., январь и февраль 2007 г. показали, что суммарный расход теплоносителя через ЦТП снизился на 4264,4 т (152 т в сутки) в январе и на 5847,9 (244 т в сутки) в феврале (линия 1 на рис. 2). Вследствие понижения расхода существенно уменьшилось теплопотребление ЦТП. Так, в январе теплопотребление снизилось на 85,3 Гкал (3 Гкал в сутки), что составило 2,5% от теплопотребления в декабре 2006 г. Увеличение теплопотребления в феврале обусловлено повышением температуры сетевой воды в подающей магистрали: средняя разность температур между подающим и обратным трубопроводами составила 33,1 О С. Можно с полной уверенностью утверждать, что при отсутствии регулирования на ЦТП теплопотребление в феврале существенно превысило бы фактическое. Данные сравнительного анализа приведены в табл. 3.

      Таблица 3. Технико-экономические показатели работы теплового пункта.

      Наименование Декабрь 2006 г. Январь 2007 г. Февраль 2007 г.
      Теплопотребление, Гкал 3412,2 3326,9 4025,3
      Суммарный расход теплоносителя в подающем тубопроводе, т 127352,97 123088,6 121505,1
      Средняя температура в подающем трубопроводе, °С 72,01 71,82 80,9
      Средняя температура в обратном трубопроводе, °С 45,22 44,79 47,8
      Средняя температура наружного воздуха, °С -2,3 -2,2 -14,3

      Большее снижение расхода теплоносителя в феврале обусловлено изменением режима регулирования температуры ГВС. В феврале в период минимального водоразбора температура ГВС поддерживалась на более низком уровне, чем в январе. На рис. 3 показана динамика изменения температуры воды, подаваемой на ГВС, по часам суток. На графике четко прослеживаются периоды изменения температуры в соответствии с заданной программой.



      Равенство средних температур наружного воздуха в декабре 2006 г. и январе 2007 г. позволяет провести технико-экономическое сравнение показателей работы ЦТП в эти месяцы и сделать вывод о том, что снижение расхода теплоносителя через ЦТП в январе обусловлено только оптимизацией режима работы системы ГВС.

      Технико-экономические расчеты показывают, что в январе 2007 г. за счет оптимизации режима теплопотребления было сэкономлено 43503 руб. при тарифе 510 руб./Гкал. Стоимость прибора и монтажных работ составили 15000 руб. Таким образом, затраты на покупку и монтаж контроллера окупились менее чем за месяц. Чистая экономия от установки прибора составила 28503 руб.

      На примере одного ЦТП показана эффективность энергосбережения от внедрения простого, малозатратного и быстроокупаемого технического решения.

      В структуру системы теплоснабжения г. Ульяновска входит более 100 центральных тепловых пунктов. По результатам этого пилотного проекта было рекомендовано в системе теплоснабжения г. Ульяновска внедрять технологии регулирования температуры ГВС с учетом часовой и суточной неравномерности потребления ГВС. В настоящее время в системе теплоснабжения г. Ульяновска такое регулирование осуществляется на 25 ЦТП с расчетной максимальной тепловой нагрузкой ГВС равной 171 Гкал/ч (расчетная среднечасовая нагрузка ГВС 85,5 Гкал/ч). Ежегодная экономия тепловой энергии на этих ЦТП за счет ночного понижения температуры ГВС составляет более 3,96 млн руб. при средневзвешенном тарифе на покупку тепловой энергии в размере 1100 руб./Гкал (с учетом НДС). Экономия определялась из условия ежедневного 6-часового понижения параметров. При этом затраты на привод регуляторов температуры, питание датчиков температуры и контроллеры составляют не более 105 кВт.ч в год, стоимостью не более 500 руб.

      Реализация подобного технического решения на каждом ЦТП позволит добиться существенной экономии топливно-энергетических ресурсов, снижения себестоимости производства и транспорта теплоты и, как следствие, снижения тарифов для населения.

      Выводы

      1. Проведен анализ режимов работы систем горячего водоснабжения жилых домов г. Ульяновска. В результате обследования определено, что в системах горячего водоснабжения происходит существенный перерасход тепловой энергии и теплоносителя, обусловленный нерегулируемой циркуляцией теплоносителя и отсутствием регулирования температуры горячей воды в периоды минимального водоразбора.

      2. С 2006 г в системе теплоснабжения г. Ульяновска реализуется автоматическое регулирование температуры горячей воды с нормативным понижением температуры в периоды минимального водоразбора. Обследование режимов работы ЦТП показало, что за счет автоматического понижения температуры ГВС в периоды минимального водоразбора теплопотребление системы горячего водоснабжения снижается более чем на 2,5 %.

      3. В период с 2006 по 2012 гг. автоматическое понижение температуры ГВС в периоды минимального водоразбора реализовано на 25-ти ЦТП в системе теплоснабжения г Ульяновска. Расчетная годовая экономия тепловой энергии на этих ЦТП за счет ночного понижения температуры ГВС составляет более 3,96 млн руб. при средневзвешенном тарифе на покупку тепловой энергии в размере 1100 руб./Гкал (с учетом НДС).

      Литература

      1. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

      2. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 50 с.

      4. Свод правил по проектированию и строительству. СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов / Минстрой России. - М.: Изд-во ГУП ЦПП, 2003. - 78 с.

      9. Ротов П.В., Егоров В.Н., Сидорова Л.Ю. О необходимости приборного учета в системах горячего водоснабжения// Сантехника, отопление, кондиционирование.

      11. Ротов П.В., Егоров В.Н. Приборный учет в системе ЖКХ на примере г. Ульяновска. // Строительная инженерия. 2006. - № 5. С.

      Читайте также: