Описание:

В момента, наред с централизираните системи за топлоснабдяване, децентрализираните системи са станали доста широко разпространени. Децентрализираните автономни системи обикновено означават малки системи с инсталирана топлинна мощност не повече от (20 Gcal/g) 23 MW.

Технологични схеми на топлофикационни, топлоснабдителни и отоплителни системи

С. А. Чистович, академик на RAASN, президент на Съюза на енергетиците на Северозападна Русия

Академик С. А. Чистович е изключителен специалист, един от създателите на системата за битово отопление и топлоснабдяване, получила световно признание. На своя юбилей академик С. А. Чистович активно се занимава с научна и преподавателска дейност, включително завършва работата по монографията „Автоматизирано централно отопление, топлоснабдяване и отоплителни системи“, която се очаква да бъде публикувана в края на годината.

1. Централизирани и децентрализирани системи

В момента, наред с централизираните системи за топлоснабдяване, децентрализираните системи са станали доста широко разпространени.

Децентрализираните автономни системи обикновено означават малки системи с инсталирана топлинна мощност не повече от (20 Gcal/g) 23 MW.

Повишен интерес към автономните топлоизточници (и системи) в последните годинидо голяма степен се определя от инвестиционната и кредитна политика, тъй като изграждането на централизирана система за топлоснабдяване изисква инвеститорът да направи значителни еднократни капиталови инвестиции в източника, отоплителни мрежии вътрешни сградни системи, с неопределен период на изплащане или на почти неотменим принцип. С децентрализацията е възможно да се постигне не само намаляване на капиталовите инвестиции поради липсата на отоплителни мрежи, но и да се прехвърлят разходите към цената на жилищата (т.е. към потребителя). Именно този фактор в напоследъки доведе до повишен интерес към децентрализирани системи за топлоснабдяване за ново жилищно строителство. Организацията на автономното топлоснабдяване позволява реконструкция на съоръжения в градски райони със старо и гъсто строителство при липса на свободен капацитет в централизирани системи. Децентрализация, базирана на високоефективни топлогенератори от най-новите поколения (вклкондензационни котли

) с автоматични системи за управление ви позволява напълно да задоволите нуждите и на най-взискателния потребител. Изброените фактори в полза на децентрализацията на топлоснабдяването доведоха до факта, че тя вече започна да се разглежда като безалтернативно техническо решение, лишено от недостатъци. Ето защо е необходимо да се разгледат подробно онези проблеми, които възникват при по-внимателен подход към този въпрос, да се анализират отделни случаи на използване на децентрализирани системи, което ще позволи избор нарационално решение

в комплекса.

Осъществимостта на използването на такива системи в сравнение с централизираните системи трябва да се оцени според редица показатели:

– търговска (финансова) ефективност, като се вземат предвид финансовите последици от проекта за преките му участници;

– икономическа ефективност, като се вземат предвид разходите и резултатите, свързани с проекта, които надхвърлят преките финансови интереси на неговите участници и позволяват измерване на разходите;

– разходи за изкопаеми горива – оценката за този натурален показател трябва да отчита както прогнозните промени в цената на горивото, така и стратегията за развитие на горивно-енергийния комплекс на региона (страната);

– въздействие на атмосферните емисии върху околната среда;

При избора на източник на автономно топлоснабдяване е необходимо да се вземат предвид редица фактори. На първо място, това е зоната, където се намира съоръжението за топлоснабдяване, към което трябва да се доставя топлина (отделна сграда или група от сгради). Възможните зони за топлоснабдяване могат да бъдат разделени на четири групи:

Зони за централно топлоснабдяване от градски (районни) котелни централи;

Зони на централизирано захранване от градски ТЕЦ;

Автономни зони за топлоснабдяване;

Смесени зони за топлоснабдяване.

Характерът на застрояването при разположението на сградите (етажност и плътност на застрояване: m 2 /ha, m 3 /ha) оказва значително влияние върху избора на източник на топлоснабдяване.

Важен фактор е състоянието на инженерната инфраструктура (състоянието на основното технологично оборудване и отоплителните мрежи, степента на тяхното морално и физическо износване и др.).

Не по-малко важен е видът на използваните в даден град или местностгорива (газ, мазут, въглища, дървесни отпадъции т.н.).

Определянето на икономическа ефективност е задължително при разработването на проект за създаване на автономни системи за сгради, разположени в зоната на централизирано топлоснабдяване.

Инсталирането на автономни източници в този случай, макар и финансово привлекателно за инвеститорите (директни участници в проекта), влошава икономическата ефективност на централизираната система за топлоснабдяване на града:

– свързаният топлинен товар към градската котелна централа намалява, което води до увеличаване на цената на доставената топлинна енергия;

– в отоплителните системи, освен това, делът на електроенергията, произведена в комбинирания цикъл (на базата на топлинното потребление), намалява, което влошава енергийната ефективност на станцията.

Определянето на себестойността на органичното гориво позволява чрез директни измервания обективно да се оценят енергийните загуби по цялата технологична верига от източника до крайния потребител.

Общата ефективност на използването на гориво в системата се изчислява чрез умножаване на коефициентите, характеризиращи топлинните загуби във всички елементи на системата за топлоснабдяване, свързани последователно. При комбинирано производство (в комбинирана топлоелектрическа централа, в когенерационна инсталация) се въвежда коефициент, който отчита икономиите на топлина в сравнение с отделното производство на топлинна енергия в котелна централа и електрическа енергия в кондензационна електроцентрала.

Изходни зависимости за определяне на общия коефициент полезно използванегоривата за различни варианти на системи за топлоснабдяване са дадени в табл. 1.

Количеството излишни топлинни загуби през външните заграждения на сградата (1 – h 0), познаването на което е необходимо при изчисляване на топлинния баланс, не зависи от вида на системите за топлоснабдяване и следователно може да не се вземе предвид, когато сравняване на централизирани и децентрализирани системи.

Модерните топлогенератори за апартаменти, използващи газово гориво, имат ефективност: h 1 = 0,92–0,94%.

Коефициентът на ефективност на използването на гориво в градска котелна централа, приписан на крайния потребител, се определя от израза (Таблица 1):

h c = h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 .

Стойността на този коефициент, според многобройни полеви тестове, е не повече от 50–60%. По този начин, от гледна точка на горивната ефективност, използването на битови топлинни генератори, работещи на газ, е много по-изгодно.

Ефективността на използването на гориво в топлоелектрическа централа е по-висока, отколкото в градска котелна централа поради комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия. Когато всички спестявания се припишат на производството на топлинна енергия (h = 1,0), общият коефициент за CHP е 0,80–0,90%.

При доставяне на топлина от домашен мини-CHP, общата ефективност, поради липсата на загуби по време на транспортиране и разпределение на охлаждащата течност и всички спестявания, свързани с производството на топлинна енергия, може да достигне сто процента или повече.

От горното следва, че газовите топлогенератори за апартаменти, както и когенерационните инсталации, които могат да работят както на газ, така и на дизелово гориво, имат най-високи нива на използване на горивото. Автономните котелни (монтирани на покрива или прикрепени към къщи) са малко по-ниски от топлинните генератори на апартаменти поради топлинните загуби във вътрешнодомовите комуникации. Градските котелни, които произвеждат само топлинна енергия, имат най-ниска горивна ефективност.

Сравнението на централизирани и децентрализирани системи от гледна точка на тяхното въздействие върху околната среда в районите, където живеят хората, показва безспорните екологични предимства на големите топлоелектрически централи и котелни, особено тези, разположени извън границите на града.

Емисиите с димни газове (CO 2 , NOx) от малки автономни котелни централи, построени на места, където се консумира топлинна енергия, замърсяват околния въздух, концентрация вредни веществав който в големи градовепоради насищане с автомобилен транспортвече надвишава допустимите санитарни норми.

При сравнителна оценка на енергийната сигурност на функционирането на централизирани и децентрализирани системи трябва да се вземат предвид следните фактори.

– Големите топлинни източници могат да работят с различни видове гориво (включително местни и нискокачествени) и могат да бъдат превключени към изгаряне на резервно гориво, когато доставката на мрежов газ е намалена.

– Малките автономни източници (покривни котли, топлогенератори на апартаменти) са предназначени да изгарят само един вид гориво – мрежов природен газ, което естествено се отразява негативно на надеждността на топлоснабдяването.

– Монтаж на апартаментни топлогенератори в многоетажни сградиако се наруши нормалната им работа, това създава пряка заплаха за здравето и живота на хората.

– В контурни отоплителни мрежи на централизирано отопление повредата на един от източниците на топлина ви позволява да превключите подаването на охлаждащата течност към друг източник, без да изключвате отоплението и захранването с топла вода на сградите.

Трябва да се отбележи, че държавната стратегия за развитие на топлоснабдяването в Русия ясно определя рационалния обхват на приложение на централизирани и децентрализирани системи. В градовете с висока плътност на застрояване трябва да се развият и модернизират системи за централно отопление от големи топлоелектрически централи, включително тези, разположени извън границите на града.

За да се повиши надеждността на функционирането на тези системи, е препоръчително да се допълнят с източници на разпределено производство на топлинна и електрическа енергия, работещи в общи градски мрежи.

В градове или определени райони на градове с ниска топлинна плътност е препоръчително да се използват децентрализирани системи за топлоснабдяване с предпочитано използване на когенерационни агрегати. Използването на автономни системи за топлоснабдяване е единственото възможно решение в географски отдалечени и труднодостъпни райони.

2. Когенерационни и тригенерационни инсталации (микро- и мини-CHP)

Малките ТЕЦ включват ТЕЦ с единична електрическа мощност от 0,1 до 15 MW и топлинна мощност до 20 Gcal/h. Малките топлоелектрически централи могат да бъдат доставени окомплектовани, включително в контейнерна версия, или създадени чрез реконструкция на парни или водогрейни котелни централи с модернизация с електрически агрегати.

Дизелови, газови бутални, двугоривни бутални двигатели с вътрешно горене, газови турбини, парни турбинис обратно налягане или тип кондензация с междинно извличане на пара и използване на вода, загрята в кондензатора за нуждите на процеса, ротационни или винтови парни машини.

Като топлогенератори се използват котли-утилизатори и топлообменници с охладена вода, работещи в основен режим или само за покриване на пикови натоварвания.

Тригенерационни инсталацииВ допълнение към комбинираното производство на електрическа и топлинна енергия, те произвеждат студ.

Компресирането или абсорбцията на пара може да се използва за получаване на студ хладилни машини. По време на отоплителния сезон хладилните машини могат да преминат в режим на термопомпа. Компресорно задвижване машини за компресиране на параизвършвани от електрически генератори на малки топлоелектрически централи. Абсорбционните тригенераторни инсталации работят с топлинна енергия, използвана от тези станции (отработени газове, гореща вода, пара).

Когенерационни и тригенерационни инсталации могат да бъдат създадени с помощта на изтощени двигатели на превозни средства (самолети, кораби, автомобили).

Агрегатите могат да работят с различни видове гориво: природен газ, дизелово гориво, бензин, пропан-бутан и др. Като източник на гориво могат да се използват и дървесни отпадъци, торф и други местни ресурси.

Основните предимства на малките топлоелектрически централи:

1. Ниски загуби при транспортиране на топлинна енергия в сравнение с централизираните системи за топлоснабдяване.

2. Автономност на работа (независимост от енергийната система) и възможност за продажба на излишната произведена електроенергия в енергийната система и покриване на дефицита на топлинна енергия, когато малка ТЕЦ е разположена в топлофикационна зона.

3. Повишаване на надеждността на топлоснабдяването:

– прекъсванията в подаването на електрическа енергия към котелното помещение не водят до спиране на работата на топлоизточника;

– когато малка топлоелектрическа централа е разположена в зона за централизирано топлоснабдяване, се осигурява минимално допустимото топлоснабдяване на сградите в случай на аварии в отоплителните мрежи.

4. Възможност за топлоснабдяване и електроснабдяване на автономни (несвързани към единна електрическа система) обекти: отдалечени, труднодостъпни, разпръснати на голяма площ и др.

5. Осигуряване на аварийно топлоснабдяване и електроснабдяване с мобилни електроцентрали.

Характеристики на малки топлоелектрически централи от различни видове.

Предимството на дизеловите инсталации, както и на газовите двигатели с искрово запалване, е високата ефективност на генериране на електроенергия, която практически не зависи от единичната мощност на двигателя. Също така, инсталациите са нечувствителни към промени в топлинното натоварване. Поради тази причина те се използват широко в сухопътния и водния транспорт, където натоварването може да варира от празен ход до използване на максимална мощност.

Възможностите за възстановяване на топлината в такива инсталации намаляват с намаляване на топлинния товар, тъй като температурата на отработените газове също намалява донякъде. Ако при пълно натоварване температурата на отработените газове е 400–480 °C, тогава при натоварване на двигателя от 50% от номиналната мощност тя пада до 175–200 °C. Това налага инсталирането на пиков котел или оборудването на котела за регенерация на отработените газове с огнева пещ. За да се осигури надеждна работа на двигателя, температурата в първи контур на системата за водно охлаждане се поддържа на 90–95 °C.

Съотношението на производството на електроенергия към производството на топлина в разглежданите когенерационни инсталации обикновено е в диапазона 1:1,2.

Предимството на двугоривните бутални агрегати в сравнение с дизеловите и газовите двигатели е възможността за преминаване към дизелово гориво при липса на природен газ.

В сравнение с буталните (дизелови и газови ТЕЦ), газотурбинните ТЕЦ, направени по класическата схема (газова турбина - котел - отработен топлообменник), имат значително по-ниска специфично теглои размери (kg/kW и m 3 /kW). Ето защо в авиацията газотурбинни агрегатизамени буталните двигатели и това направи възможно издигането на самолетостроенето на качествено ново ниво. В същото време тяхната ефективност при генериране на електроенергия намалява значително с намаляване на натоварването. Така, когато натоварването се намали до 50%, електрическата ефективност газова турбинанамалява почти два пъти.

Най-високата стойност на ефективност (при номинално натоварване) е около 40% за газови турбини и газобутални двигатели. Делът на електрическия товар по отношение на топлинния товар в газотурбинните когенерационни инсталации с пълна доставка е 1: (2–3).

При инсталиране на газови турбини преди съществуващите водогрейни котли, т.е. когато отработените газове се отвеждат в пещта на котела, делът на електрическия товар и топлинния товар обикновено не надвишава 1:7. Увеличаване на производството на електроенергия на база топлинно потребление може да се постигне само при условие на сериозна реконструкция на котелни агрегати.

Оборудването на парни отоплителни и промишлени котелни с парни турбини дава възможност за полезно използване на разликата в налягането на парата в котела и необходимото пред топлообменниците за генериране на електроенергия, както за покриване на цялата нужда за собствени нужди, така и за прехвърляне навън.

Парните турбини за малки топлоелектрически централи, в зависимост от естеството на свързания топлинен товар, се произвеждат в два вида: с обратно налягане и кондензационни турбини с междинно извличане на пара. Парата от междинната екстракция с налягане 0,5–0,7 MPa се използва за нуждите на процеса и за отопление на мрежовата вода в системата за топлоснабдяване.

Водата, загрята в кондензатора, може да се използва и за технологични нужди и освен това в нископотенциални водогрейни системи.

В допълнение към турбините, парното отопление и промишлените котелни могат да бъдат оборудвани с други видове енергийни агрегати: парни ротационни или шнекови винтови машини.

Предимствата на тези машини в сравнение с парните турбини са ниска чувствителност към качеството на парата, простота и надеждност при работа. Недостатък: по-ниска ефективност.

3. Технологични схеми на системи за централизирано топлоснабдяване и техните характеристики като обекти на управление

Централизираната система за топлоснабдяване (DHS), както е известно, е комплекс от различни конструкции, инсталации и устройства, които са технологично свързани помежду си чрез общ процес на производство, транспорт, разпределение и потребление на топлинна енергия. INобщ случай

SCT се състои от следните части:

Източник или източници за производство на топлинна енергия (CHP, ATPP, котелни, малки когенерационни или тригенерационни централи);

Транзитни и магистрални топлопреносни мрежи с помпени (по-рядко дроселиращи) и спирателни абонатни станции за транспортиране на топлинна енергия от производствени съоръжения до големи жилищни райони, административни и обществени центрове, промишлени комплекси и др.;

Разпределителни топлопреносни мрежи с топлофикационни пунктове (ТОП), централни топлофикационни пунктове (ТЕЦ) за разпределение и доставка на топлинна енергия до потребителите; Системи за потребление на топлина с индивидуални отоплителни точки (IHP) и вътрешнофирмени инженерни системи (отопление, захранване с топла вода, вентилация,климатик

), топлоразпределителни инсталации на промишлени предприятия за задоволяване на нуждите на потребителите от доставяна енергия.

Режимът на работа на системата за централно отопление се диктува от условията на работа на съоръженията за потребление на топлина: променливи топлинни загуби в околната среда на сгради и конструкции, режими на потребление на топла вода от населението, условия на работа на технологично оборудване и др. Системата се състои отвзаимозависими последователно и паралелно свързани елементи с различни статични и динамични характеристики: инсталации за производство на енергия (котли, турбини и др.), външни отоплителни мрежи и вътрешнодомови комуникации, оборудване на отоплителни точки, вътрешни отоплителни уреди и др.

Трябва да се има предвид, че за разлика от други водоснабдителни системи (водоснабдяване, газоснабдяване и топлоснабдяване), режимът на работа на отоплителните мрежи се характеризира с два параметъра, които са различни по природа. Количеството освободена топлинна енергия се определя от температурата на охлаждащата течност и спада на налягането и следователно водния поток в отоплителната мрежа. В същото време динамичните характеристики на пътищата: пътя на предаване на налягането (промени в потока) и пътя на предаване на температурата са рязко различни един от друг.

В допълнение към вътрешните връзки между елементите на централната отоплителна система съществуват външни функционални връзки с други инженерни системи на градове и индустриални комплекси: системи за захранване с гориво, електроснабдяване и водоснабдяване.

Анализът на съществуващата технологична структура за изграждане на централизирани системи за топлоснабдяване, схеми на топлофикационни мрежи, принципни схеми на абонатни входове и абонатни отоплителни системи, проекти на използваното технологично оборудване показват, че те не отговарят напълно съвременни изискванияизисквания към автоматизираните обекти на управление.

В големите системи за топлоснабдяване множество абонатни инсталации са свързани към основните отоплителни мрежи, като правило, без междинни контролни блокове. В резултат на това системата се оказва недостатъчно маневрена, остава негъвкава и се налага да се пропуска излишно количество вода през мрежите, като се фокусира върху абонатите с най-лоши условия.

Градските отоплителни мрежи са проектирани от съображения за спестяване на разходи и като правило са били задънени. Нямаше резервни връзки между участъци от топлофикационни мрежи, позволяващи организиране на топлоснабдяването на някои потребители в случай на повреда (извън експлоатация) на участък. В редица случаи не е предвидена възможността за експлоатация на топлинни мрежи от няколко източника, комбиниращи общи топлинни мрежи.

Недостатъкът на прилагания метод за разпределение на топлинната енергия в множество топлинни точки е особено очевиден в периоди на рязко застудяване, когато потребителите не получават необходимото количество от нея поради факта, че температурата на водата, доставяна от източника на топлина, е значително по-ниски от изискуемите според регулационния график.

Мазетата на жилищните сгради, предназначени за разполагане на отоплителни точки, са малко полезни за инсталирането и нормалните условия на работа на локални автоматични системи за управление.

За индивидуален автоматичен контрол на преноса на топлина от отоплителни уреди вертикалните еднотръбни системи за отопление на вода, най-често срещани в масовото жилищно строителство, не са оптимални. Поради високия остатъчен топлообмен на нагревателните устройства (когато регулаторът е затворен), значителното взаимно влияние на устройствата по време на работа на регулаторите и други фактори, възможността за ефективно индивидуално регулиране в тези системи се оказва много ниска.

Накрая трябва да се отбележи, че типичният технологични схемиКотлите за централно отопление не отговарят на изискванията за интегрирана автоматизация на системите за топлоснабдяване. Тези схеми са фокусирани върху висококачествен график за доставка на топлинна енергия, т.е. поддържане на постоянен воден поток в захранващия тръбопровод (или постоянно налягане върху колекторите на котелното помещение).

В автоматизирани системи за топлоснабдяване с локално автоматично регулиране при потребителите, както и при съвместна работа на няколко източника в общи отоплителни мрежи, хидравличният режим в мрежата на изхода от котелното помещение трябва да бъде променлив.

От гореизложеното следва, че всички топлоснабдителни връзки (източник, отоплителни мрежи, топлоцентрали, абонатни отоплителни системи) са проектирани без да се вземат предвид изискванията за автоматизиране на режима им на работа. Следователно създаването на автоматизирани системи за управление на топлоснабдяването трябва да бъде придружено от модернизация на тези системи по цялата технологична верига: производство – транспорт – разпределение и потребление на топлинна енергия.

Приблизителните технологични схеми за управление в отоплителните и централизираните отоплителни системи на градовете са дадени в таблица. 2.

4. Начини за подобряване на управлението на технологичните режими на системите за топлоснабдяване с разпределено производство на топлинна и електрическа енергия

Значителното физическо износване на тръбопроводите и оборудването, остарялата структура на изграждането на централизирани системи за топлоснабдяване поставят, заедно със задачата за бърза подмяна на износеното оборудване, неотложната задача за оптимизиране на схемно-техническите решения и режимите на работа на тези системи.

Като се има предвид изключително занемареното състояние на системите за топлоснабдяване в Русия, тяхната пълна модернизация, за да се осигури възможност за работа в проектния режим с температура на охлаждащата течност от 150 ° C (с горна граница на графиката при 130 ° C) през следващите 20-30 години е практически невъзможно в повечето градове. Това ще изисква преместване на стотици хиляди километри топлофикационни мрежи, подмяна на износеното оборудване на десетки хиляди топлоизточници и на стотици хиляди абонатни топлопотребяващи инсталации.

Въз основа на анализа на състоянието на топлоснабдяването в различни региони на страната, предложенията за оптимизиране на схемите, техническите решения и режимите на работа на централизираните системи за топлоснабдяване са както следва:

Ориентация на централизирани системи за топлоснабдяване за покриване на базовото топлинно натоварване с максимална температура на охлаждащата течност на изхода от CHP (градска котелна централа) от 100–110 ° C;

Приложение при реконструкция на топлоснабдителни системи енергоспестяващи технологии, схемни решения, материали и оборудване;

Изграждане на локални пикови топлоизточници, максимално близки до системите за топлинно потребление;

Преобразуване на районни градски котелни (в някои случаи блокови) в мини- и микро-ТЕЦ;

Приложение на бинарни (пара-газ) термодинамични цикли за подобряване на ефективността на градски ТЕЦ;

Създаване на системи за автоматично управление на топлоснабдяването, включително автоматизация на процесите на производство, транспортиране, разпределение и потребление на топлинна енергия.

Когато системите за топлоснабдяване са ориентирани да покриват базовото топлинно натоварване, капиталовите разходи за реконструкция на отоплителните мрежи са значително намалени (поради по-малък брой компенсатори, възможността за използване на по-евтини и некорозионни тръби от полимерни материали и др. ). С отпуснатите средства е възможно да се реконструира значително по-голям обем отоплителни мрежи, повишавайки тяхната надеждност и намалявайки загубите при транспортиране на охлаждащата течност.

Използването на енергоспестяващи технологии, материали и оборудване позволява да се намали специфичната консумация на топлина с 40–50%, а именно:

– изолация на сградни ограждащи конструкции;

– преход от вертикал еднотръбни системиотопление до хоризонтала с поапартаментно топломерене;

– монтаж на апартаментни водомери в системи за топла и студена вода, монтаж на автоматизирани отоплителни точки и др.

Така ще се компенсира влиянието на топлинните загуби от външната мрежа през най-студения период от отоплителния сезон.

Енергоспестяването ви позволява да спестите не само значително количество гориво и енергийни ресурси, но и да осигурите условия за топлинен комфорт с „основно“ топлоснабдяване от отоплителната мрежа.

Изграждането на пикови (локални) източници на топлина, които са възможно най-близо до системите за потребление на топлина, ще позволи при ниски външни температури на въздуха да повиши температурата на охлаждащата течност, идваща от отоплителната мрежа, до параметрите, необходими за отопляеми помещения.

Преоборудването на централна отоплителна система с пиков източник драстично повишава надеждността на нейната работа. В случай на авария във външната мрежа пиковият източник се превежда в автономен режим на работа, за да се предотврати замръзване на отоплителната система и да продължи работата на топлопотребяващо съоръжение, намиращо се в зона, изключена от топлопреносната мрежа. При профилактичните спирания на топлоснабдяването през лятото ще се топлоснабдяват и сградите, присъединени към пиковия източник.

Изграждането на пикови източници по същество ще означава преход от централизирана система за топлоснабдяване, която съществува в нашата страна от много десетилетия, към „централизирано-локална“, която има по-висока надеждност и редица други предимства.

За разлика от автономните и индивидуални източници на топлоснабдяване (инсталирани в гъсто застроените райони на северните градове), работещи целогодишно и причиняващи вреда среда(дори и при работа на газ), общите емисии в атмосферата от пикови източници, които през годината произвеждат само 5–10% от общото годишно подаване на топлина, ще бъдат незначителни.

При сегашното ниво на технологията за отопление с газ, централизиране на производството на собствена топлинна енергия, като правило, няма икономически смисъл. Ефективността на съвременните газови топлогенератори е висока (92–94%) и практически не зависи от тяхната единична мощност. В същото време повишаването на нивото на централизация води до увеличаване на топлинните загуби по време на транспортирането на охлаждащата течност. Следователно големите районни котелни се оказват неконкурентоспособни в сравнение с автономните източници.

Рязко повишаване на ефективността на районните котелни може да се постигне чрез реконструкцията им в мини-CHP, с други думи, чрез модернизиране с агрегати за производство на електроенергия и превключване на работата на котелните в режим на когенерация.

Известно е, че оперативната ефективност на когенерационните централи е толкова по-висока, колкото по-голям е броят часове годишно, в които се генерира електроенергия на базата на топлинна консумация. Целогодишното топлинно натоварване в градовете (с изключение на технологичното натоварване на промишлените предприятия) е топла вода. В тази връзка изчисляването на мощността на когенерационната инсталация (в топлофикационните системи от котелни централи) за покриване на натоварването на захранването с топла вода осигурява нейната целогодишна работа и следователно най-ефективното използване. От друга страна, специфичните капиталови разходи за създаване на електрогенериращи инсталации намаляват с увеличаване на техния единичен капацитет.

Следователно, за реконструкцията на котелни в мини-CHP, преди всичко е препоръчително да изберете най-големия от тях с развито натоварване на захранването с топла вода.

Значително повишаване на ефективността на работа на градските топлоелектрически централи може да се постигне чрез инсталиране на газова турбина пред частта на парната турбина на станцията. Прехвърлянето на работата на топлоелектрическа централа с парна турбина към пара-газ (двоичен) цикъл повишава ефективността на производството на електроенергия от 35–40 до 50–52%.

Устойчивата и ефективна работа на централизираната система за топлоснабдяване от градски ТЕЦ и районни котелни централи, превърнати в мини ТЕЦ, с пикови топлинни източници, работещи в автоматичен режим и автоматизирани топлинни точки, е невъзможна без автоматизирана система за управление на топлоснабдяването. Следователно създаването на автоматизирана система за управление е предпоставка за реконструкцията на системата за топлоснабдяване.

Децентрализираните системи MIRINE са идеални за вентилация, отопление и охлаждане на помещения с високи тавани: складови и логистични комплекси, хипермаркети, спортни и индустриални съоръжения, хангари поддръжка, търговски и изложбени зали и др.

Децентрализираните системи MIRINE са набор от физически автономни рециркулационни единици или с подаване на свеж въздух, захранвани от външен източникстуд или топлина с относително малък капацитет, разположени с определена степен на равномерност върху площта на помещението директно под тавана. Благодарение на технологията за вихрово подаване на въздух, този тип оборудване ви позволява да поддържате оптимални климатични параметри, като същевременно минимизирате оперативните енергийни разходи.

Децентрализираните системи, притежаващи висока адаптивност, най-добре отговарят на нуждите на обекти с голяма площ и обем.

В същото време, както показват изчисленията и съществуващият практически опит, децентрализираните системи са по-икономични за работа, осигурявайки период на изплащане на допълнителни капиталови разходи в рамките на 2-3 години, след което те започват да генерират нетна печалба.

Вихровият дифузьор AIR-DISTRIBUTOR с променлив ъгъл на струята е основният компонент на децентрализираните модули MIRINE, осигуряващ качество и ефективност на разпределение на въздуха

Така въздухоразпределителят AIR-DISTRIBUTOR е основният елемент на всеки децентрализиран вентилационен модул MIRINE и действа като дестратификатор. Системата за управление на въздухоразпределителя, използваща въртящи се лопатки и вградено електрическо задвижване, непрекъснато регулира ъгъла на въртене на лопатките, като взема предвид въздушния поток, височината на монтаж, както и разликата в температурата на подавания и въздуха в работната зона.

В същото време универсалният дизайн на дифузора и системите за управление се адаптират към всяко помещение с височина на тавана от 6 до 30 m. Температурната разлика във височината в помещенията, в които работи MIRINE, е 0,1 ° C на 1 m височина. . Тоест при височина на помещението 10m разликата между температурите в работната зона и в горната част на помещението ще бъде само 1°C.

Вихровият дифузьор осигурява създаването на струя, завихряща се около обиколката с вакуумна зона вътре (вакуумното ядро). Докато се отдалечавате от изхода на дюзата, ефектът на завихряне се засилва поради добавянето на маси от околния въздух. На известно разстояние ефектът на усукване преобладава над ефекта на компресия, възникнал поради първоначално образуваното ядро ​​на разреждане. В резултат на това се получава „колапс на струята“.

Във вихровия дифузьор е монтирано електрическо задвижване, което променя ъгъла на въртене на лопатките и в резултат на това завихрянето на струята. Благодарение на това автоматизацията поддържа постоянна дължина на струята от среза на дифузора до точката на „свиване на струята“, променяйки ъгъла на въртене на лопатките на дифузора в зависимост от температурната разлика в горната и долната зона. Така се осигурява постоянен обхват на струята и се поддържа комфортна скорост в работната зона (0,1 - 0,2 m/s).

Предимства на децентрализираната вентилация

• Не е необходимо да се използват изпускателни и/или подаващи въздуховоди.
• Значително намалени статични загуби на напор.
• Възможност за реализиране на режим на подаване на топъл и охладен въздух.
• Без течения (повишена мобилност на въздуха) в работната зона.
• Намаляване на температурния градиент по височината на помещението в режим въздушно отопление.
• Възможност за формиране на различни микроклиматични зони в рамките на дадени площи от един сграден обем.
• Стабилност на поддържаните микроклиматични параметри независимо от външни динамични влияния (отварящи се врати и прозорци, ветрови натоварвания и др.)
• Висока надеждност на системата като цяло. При временна повреда на отделно звено, системата продължава да функционира, като е интегрирана на горното йерархично ниво на управление. По време на възстановителните работи адресът на дефектния блок системно се блокира в общия списък с последващо премахване на блокирането след завършване на ремонта.
• Висока енергийна ефективност поради подобрен обмен на въздух, рециркулация на въздуха и възстановяване на топлината, което спомага за намаляване на периода на амортизация на оборудването поради ниски експлоатационни разходи
• Не е необходимо да се използват камери за захранване и смукателна вентилация.
• Възможност за монтаж без спиране на основния технологичен процес.
• Възможност за поетапно оборудване на вентилационната система чрез последователно разширяване както на функционалността, така и на обслужваните производствени площи.

Области на приложение

Складово-логистични комплекси

Производствени помещения

Създаването на вентилационни системи при реконструкция на съществуващи сгради не е лесна задача, особено ако ние говорим заза архитектурни паметници от началото на 20 век. По правило традиционните схеми и решения не са подходящи тук: архитектурата, оформлението и състоянието на вътрешните комуникации на сградата налагат много ограничения. В такива ситуации дизайнерите идват на помощ съвременни разработкив областта на децентрализираните, високоефективни вентилационни системи.

Пететажна сграда на Министерството на здравеопазването на Руската федерация, разположена в центъра на Москва обща площ 21 000 m2 е архитектурен паметник. При изграждането му не е предвидена вентилационна система. Една модерна административна сграда в центъра на мегаполис обаче не може да функционира нормално без такава система.

През 2009 г. е взето решение за реконструкция на сградата. Бяха формулирани изискванията на клиента. Основните изисквания към вентилационна системастомана: монтаж на оборудването в най-кратки срокове и минимален разход на топлинна и електрическа енергия от системата на обекта.

При огледа на сградата е установено, че поради особеностите на разположението е невъзможно полагането на вертикални вентилационни шахти. Освен това няма място за поставяне на основно оборудване централни системивентилация. Накрая беше разкрита недостатъчността на съществуващите енергийни лимити и невъзможността за доставка на допълнителни източници на електроенергия и топлина. Такива строги ограничения веднага направиха много традиционни решения неподходящи.

Като един от вариантите беше разгледана схема, при която въздухът под въздействието на вентилатори, монтирани в коридорите, да протича през трансферните решетки на дограмите. В резултат на това тази схема трябваше да бъде изоставена, тъй като въздухът, влизащ в помещенията, не отговаряше на изискванията за чистота и температура.

Въпреки това векторът правилното решениебеше очевидно – трябва да търсим децентрализирани вентилационни системи, но по-интегрирани от системите без канали, използвани в големи складови пространства.

Мини агрегатите за захранване и изпускане на въздух с метални пластинчати топлообменници се вписват доста добре в приетата концепция. Но след като внимателно проучих принципа на тяхното действие, трябваше да се откажа от използването им. Факт е, че при температура на въздуха под около -8 °C системата за управление на такива инсталации отваря байпасен канал и студеният въздух, заобикаляйки рекуператора, влиза директно в помещението, което на този обектне пасна. Някои инсталации от този тип, като алтернатива на байпасния канал, са оборудвани с електрически нагревател за предварително загряване на въздуха пред рекуператора, но в условията на недостиг на енергия такова решение е неприемливо.

След подробно проучване на най-новите разработки в областта на вентилационната техника беше решено да се използват системи с мембранни пластинчати топлообменници. На руския пазар подобно оборудване е представено от климатични камери от няколко производителя: Mitsubishi Electric (Lossnay) и Electrolux (STAR). На това място бяха инсталирани инсталации на Lossnay.

Плочите на рекуператорите на такива системи са изработени от специален порест материал със селективна производителност. Важно предимство на мембранния рекуператор е способността да пренася не само топлина, но и влага от отработения въздух към подавания въздух.

Ефективността на такъв рекуператор достига 90% и дори при ниски температури на външния въздух захранващият и изпускателен агрегат може да доставя въздух с температура 13–14 ° C в помещението без допълнително отопление, което с излишък на топлина в офиси, позволява и климатизация на стаите през зимата.

Липсата на конденз поради пренос на влага позволява инсталациите да бъдат поставени във всяка позиция без проблеми, докато традиционните пластинчати топлообменници изискват организиране на дренажна система, което значително стеснява обхвата на тяхното приложение.

Дизайнерско решениеизползване на инсталации с мембранен рекуператор, предвиден за разполагане на подаващи и изпускателни колектори на етаж по етаж в коридори с изходи в краищата на сградата. Самите инсталации, поради ниската си височина, бяха монтирани директно в офисите зад окачения таван. Тъй като нивото на шума на такова оборудване е изключително ниско, нямаше нужда от допълнителни мерки за шумоизолация. Това, както и липсата на необходимост от организиране на дренажна система за кондензат, направи възможно значително намаляване на времето за монтаж.

Автоматизацията на такива системи ви позволява да програмирате работата им за една седмица с нощен и дневен режим. Тази функция може да бъде полезна при използване на вентилационни модули офис помещения. Програмиране спирането на инсталациите за нощния период в този случайпозволява допълнително спестяване на енергия. За инсталации, обслужващи конферентни зали, може да се предпише програма за включване и изключване по график. В допълнение, вградената автоматизация има функции за защита на топлообменника от замръзване (при значителен спад на температурата захранващ въздух, обикновено под –20 °C), избор на скорост на вентилатора и наблюдение на замърсяването на филтъра въз основа на времето на работа.

Още на етапа на проектиране стана ясно, че избраното решение е най-доброто за този обект и има голям бройплюсове Установен е само един недостатък: значителен брой вентилационни агрегати, а те по проект са над 150, може да създаде определени затруднения при поддръжката им, която в случая се свежда до подмяна на филтри и почистване на рекуператори. Честотата, с която трябва да се извършват тези процедури, зависи от чистотата на въздуха, влизащ в инсталацията. Беше решено да се извърши предварително почистване на външния въздух с допълнителни филтри, монтирани в захранващите колектори етаж по етаж, което позволи удвояване на експлоатационния живот на стандартните захранващи филтри и сервизния интервал на рекуператорите.

Благодарение на минималния брой въздуховоди и лесния монтаж на самите модули монтажни работиуспя да го завърши дори по-бързо от планираното.

В момента системите работят без аварийни режими и работят стабилно при ниски температури на реалната зима, настъпила тази година, което потвърждава правилността на избраното проектно решение.

В заключение трябва да се отбележи, че описаният подход може да се прилага не само в райони с умерен климат, но и при по-тежки климатични условия. В този случай обаче вече не е възможно да се направи без инсталиране на външни електрически нагреватели.

Статията е изготвена от техническия отдел на компанията