Описание:

В момента, наред със системите за централно отопление, децентрализираните системи са доста широко разпространени. Под децентрализирани автономни системи обикновено се разбират малки системи с инсталирана топлинна мощност не повече от (20 Gcal/g) 23 MW.

Технологични схеми на отоплителни системи, топлоснабдяване и отопление

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, която е получила световно признание. На юбилея си академик С. А. Чистович активно се занимава с научна и преподавателска дейност, включително завършва работата по монографията „Автоматизирани системи за топлоснабдяване, топлоснабдяване и отопление“, която се очаква да бъде публикувана в края на годината.

1. Централизирани и децентрализирани системи

В момента, наред със системите за централно отопление, децентрализираните системи са доста широко разпространени.

Под децентрализирани автономни системи обикновено се разбират 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 дължи на инвестиционната и кредитна политика, тъй като изграждането на централизирана система за топлоснабдяване изисква от инвеститора значителни еднократни капиталови инвестиции в източника, отоплителна мрежаи вътрешни системи на сградата и с неопределен срок на изплащане или почти безвъзвратно. 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 последно времеи доведе до повишен интерес към децентрализирани системи за топлоснабдяване за ново жилищно строителство. Организацията на автономното топлоснабдяване позволява реконструкция на обекти в градски райони на стари и гъсти сгради при липса на свободни мощности в централизирани системи. Децентрализация, базирана на високоефективни топлогенератори от най-новите поколения (вкл кондензационни 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 проблемите, които възникват при по-внимателен подход към този въпрос, да се анализират отделни случаи на използване на децентрализирани системи, което ще позволи избор на рационално решениев комплекс.

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

- търговска (финансова) ефективност, като се вземат предвид финансовите последици от изпълнението на 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, базирана на този физически показател, трябва да вземе предвид както прогнозираните промени в цената на горивото, така и стратегията за развитие на горивно-енергийния комплекс на региона (страната);

– въздействието на емисиите в атмосферата върху околната среда;

– енергийна сигурност (за населено място, град, район).

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

Зони на централизирано топлоснабдяване от градски (районни) котелни;

Зони на централизирано захранване от градски ТЕЦ;

Автономни зони за топлоснабдяване;

Зони на смесено топлоснабдяване.

Значително влияние върху избора на източник на топлоснабдяване е характерът на застрояването на местоположението на сградите (брой етажи и плътност на застрояване: m 2 / ha, m 3 / ha).

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

Също толкова важен е типът, използван в даден град или местностгорива (газ, мазут, въглища, дървесни отпадъции т.н.).

Определянето на икономическа ефективност е задължително при разработване на проект за създаване на автономни системи за сгради, разположени в зоната на централно отопление.

Инсталирането на автономни източници в този случай, като финансово привлекателно за инвеститорите (директни участници в проекта), влошава икономическата ефективност на градската топлофикационна система:

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

– в когенерационните системи освен това намалява делът на електроенергията, произведена от комбиниран цикъл (на база потребление на топлина), 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 (CHP, когенерационна инсталация) се въвежда коефициент, който отчита икономиите на топлина в сравнение с отделното производство на топлина в котелна централа и електроенергия - в кондензационна електроцентрала.

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

Стойността на излишните топлинни загуби през външните заграждения на сградата (1 - h 0), чието познаване е необходимо при изчисляване на топлинния баланс, не зависи от вида на системите за топлоснабдяване и следователно може да не се вземе предвид при сравняване централизирани и децентрализирани системи.

Съвременните газови топлогенератори за апартаменти имат коефициент на ефективност: h 1 \u003d 0,92–0,94%.

Коефициентът на горивна ефективност в градската котелна централа по отношение 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 газови топлогенератори за апартаменти е много по-изгодно.

Ефективността на използването на горивото в ТЕЦ е по-висока, отколкото в градската котелна централа, поради комбинираното производство на топлина и електричество. При разпределяне на всички спестявания към производството на топлинна енергия (h = 1,0), общият коефициент за CHP е 0,80–0,90%.

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

От гореизложеното следва, че газовите топлинни генератори за апартаменти, както и когенерационните инсталации, които могат да работят както на газ, така и на дизелово гориво, имат най-висок коефициент на използване на горивото. Донякъде по-ниски от топлинните генератори на апартаменти са автономните котелни (покривни или прикрепени към къщи) поради топлинните загуби във вътрешнодомовите комуникации. Най-ниската горивна ефективност се установява в градските котелни, които произвеждат само топлинна енергия.

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 когенерационни централи и котелни, особено тези, разположени извън границите на града.

Емисиите с димни газове (СО 2 , NOx) от малки автономни котелни, изградени в местата на потребление на топлинна енергия, замърсяват околната среда, концентрация вредни веществав който в главни градовепоради насищане с колавече 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 източници на топлина могат да работят с различни видове гориво (включително местни и нискокачествени), могат да бъдат прехвърлени към изгаряне на резервно гориво с намаляване на подаването на мрежов газ.

– Малките автономни източници (покривни котли, топлинни генератори на апартаменти) са предназначени да изгарят само един вид гориво - природен газ от мрежата, което, разбира се, се отразява негативно на надеждността на топлоснабдяването.

– Монтаж на апартаментни топлогенератори в високи сградив нарушение на нормалната им работа създава пряка заплаха за здравето и живота на хората.

- В контурни топлопреносни мрежи на централно отопление, повредата на един от източниците на топлина дава възможност да се превключи подаването на топлоносител към друг източник, без да се изключва отоплението и захранването с топла вода на сградите.

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

За да се подобри 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 инсталации. 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 топлоелектрически централи с единична електрическа мощност от 0,1 до 15 MW и топлинна мощност до 20 Gcal/h. Малките когенерационни централи могат да бъдат доставени като пълен комплект, включително в контейнерен дизайн, или създадени чрез реконструкция на парни или водогрейни котли с модернизиране с агрегати за генериране на електроенергия.

Дизелови, газови бутални, двугоривни бутални двигатели с вътрешно горене, газови турбини, парни турбинис противоналягане или кондензационен тип с междинно извличане на пара и използване на вода, загрята в кондензатора за технологични нужди, ротационни или винтови парни машини.

Като топлогенератори се използват котли - топлообменници на отработени газове, топлообменници на охладена вода, работещи в базов режим или само за покриване на пикови натоварвания.

Тригенерационни инсталациив допълнение към комбинираното генериране на електрическа и топлинна енергия, те произвеждат студ.

За генериране на студ може да се използва компресия на пара или абсорбция. хладилни машини. По време на отоплителния сезон охладителите могат да преминат в режим на термопомпа. Компресорно задвижване машини за компресиране на парасе осъществява 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 на двигатели на превозни средства (самолети, кораби, автомобили), които са изчерпали експлоатационния си живот.

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

Основните предимства на малките когенерационни централи:

1. Малки загуби при пренос на топлинна енергия в сравнение с топлофикационните системи.

2. Автономност на работа (независимост от енергийната система) и възможност за продажба на излишната произведена електроенергия в енергийната система и покриване на недостига на топлинна енергия, когато в топлофикационната зона е разположен малък ТЕЦ.

3. Повишаване на надеждността на топлоснабдяването:

- прекъсванията в подаването на електрическа енергия към котелното помещение не водят до прекратяване на топлоизточника;

- когато малка ТЕЦ е разположена в топлофикационната зона, се осигурява минимално допустимото топлоснабдяване на сградите в случай на аварии в отоплителните мрежи.

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

5. Осигуряване на аварийно топло- и електрозахранване от мобилни електроцентрали.

Характеристики на малки когенерационни централи от различни видове.

Предимството на дизеловите инсталации, както и на газовите с искрово запалване, е високата ефективност при генериране на електроенергия, която практически не зависи от единичната мощност на двигателя. Освен това инсталациите са нечувствителни към промени в топлинния товар. Поради тази причина те намират широко приложение в сухопътния и водния транспорт, където големината на 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 при 50% от номиналната мощност тя пада до 175–200 °C. Това налага инсталирането на пиков котел или оборудването на котела-утилизатор с горивна камера. За осигуряване на надеждна работа на двигателя температурата в първи контур на системата за водно охлаждане се поддържа 90–95 °С.

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 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 - утилизатор), имат значително по-ниска специфично теглои размери (kg / kW и m 3 / kW). Ето защо авиацията газови турбинибуталните двигатели бяха заменени и това направи възможно издигането на авиационната индустрия на качествено ново ниво. В същото време тяхната ефективност при генериране на електроенергия намалява значително с намаляване на натоварването. Така че, 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 централи на пълно захранване е 1: (2–3).

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

Оборудването на парни отоплителни и промишлени котли с парни турбини дава възможност да се използва спадът на налягането на парата в котела и това, което е необходимо пред топлообменниците, за генериране на електроенергия както за покриване на всички нужди за собствени нужди, така и за пренос на страна .

Парните турбини за малки когенерационни централи, в зависимост от естеството на свързания топлинен товар, се произвеждат в два типа: 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 технологични нужди и за отопление на мрежова 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 котли могат да бъдат оборудвани с други видове енергийни агрегати: парни ротационни или винтови винтови машини.

Предимствата на тези машини в сравнение с парните турбини са ниската чувствителност към качеството на парата, простотата и надеждността на работа. Недостатъкът е по-ниската ефективност.

3. Технологични схеми на топлофикационни системи и характеристиките им като обекти на управление

Известно е, че топлофикационната система е комплекс от различни конструкции, инсталации и устройства, технологично свързани помежду си чрез общ процес на производство, транспорт, разпределение и потребление на топлинна енергия.

AT общ случай SCT се състои от следните части:

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

Транзитни и магистрални топлопреносни мрежи с помпени (по-рядко дроселни) и прекъсващи 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 на потребителите;

Системи за консумация на топлина с индивидуални отоплителни точки (ITP) и вътрешни инженерни системи (отопление, захранване с топла вода, вентилация, климатик), топлоразпределителни инсталации на промишлени предприятия за задоволяване на нуждите на потребителите от доставяната енергия.

Режимът на работа на топлофикацията се определя от условията за 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 от Голям бройвзаимозависими последователно и паралелно свързани елементи с различни статични и динамични характеристики: инсталации за производство на електроенергия (котли, турбини и др.), външни отоплителни мрежи и вътрешнодомови комуникации, оборудване за 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 топлопреносните 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, потока вода в отоплителната мрежа. В същото време динамичните характеристики по пътищата: пътят на пренос на налягане (промени в скоростта на потока) и пътят на пренос на температурата - се различават рязко един от друг.

В допълнение към вътрешните взаимовръзки между елементите на системата за топлофикация има външни функционални връзки с други системи за инженерна поддръжка на градове и индустриални комплекси: системи за доставка на гориво, електроенергия и вода.

Анализът на съществуващата технологична структура за изграждане на топлофикационни системи, схеми на топлофикационни мрежи, схеми на абонатни входове и абонатни отоплителни системи, проекти на използваното технологично оборудване показва, че те не отговарят напълно на съвременни изискванияприложени към обекти на автоматизирано управление.

В големите системи за топлоснабдяване множество абонатни единици са свързани към основните топлопреносни мрежи, като правило, без междинни контролни възли. 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.

Отоплителните мрежи на градовете са проектирани от съображения за спестяване на разходи, като правило, задънени улици. Липсваха резервни връзки между участъци от топлофикационни мрежи, които да позволяват организиране на топлоснабдяване на част от потребителите в случай на повреда (извън експлоатация) на даден участък. В редица случаи не беше предвидена възможността за работа на топлинни мрежи от няколко източника, обединяващи общи топлинни мрежи.

Недостатъкът на метода, използван за разпределение на топлинната енергия между множество топлинни точки, е особено очевиден в периоди на рязко охлаждане, когато потребителите не получават необходимото количество от нея поради факта, че температурата на водата, доставяна от източника на топлина, е значително по-висока. по-ниска от необходимата според контролния график.

Сутеренните помещения на жилищните сгради, запазени за разполагане на топлинни точки, не са много подходящи за инсталиране и нормални условия на работа на локални системи за автоматично управление.

За индивидуален автоматичен контрол на топлопредаването на отоплителни уреди, вертикалните еднотръбни системи за отопление на вода, най-често срещаните в масовото жилищно строителство, не са оптимални. Поради високия остатъчен топлообмен на нагревателните устройства (когато регулиращият орган е затворен), значителното взаимно влияние на устройствата по време на работа на регулаторите и други фактори, възможностите за ефективно индивидуално управление в тези системи се оказват много ниски.

Накрая трябва да се отбележи, че типичният технологични схемирайонните водогрейни котли не отговарят на изискванията за интегрирана автоматизация на системите за топлоснабдяване. Тези схеми са насочени към качествен график за освобождаване на топлинна енергия, т.е. поддържане на постоянен воден поток в захранващия тръбопровод (или постоянно налягане върху колекторите на котелното).

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

От гореизложеното следва, че всички връзки на топлоснабдяване (източник, топлопреносни мрежи, топлинни точки, абонатни отоплителни системи) са проектирани, без да се вземат предвид изискванията за автоматизиране на техния режим 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.

Приблизителни технологични схеми на управление в системите за отопление и централно отопление на градовете са дадени в табл. 2.

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

Значителното физическо износване на тръбопроводите и оборудването, остарялата структура на сградата на топлофикационните системи поставят, заедно със задачата за възможно най-бърза подмяна на износеното оборудване, неотложната задача за оптимизиране на конструктивните 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 150 ° C (с горна граница на графиката при 130 ° C) през следващите 20–30 години в повечето градове е практически неосъществимо. Това ще изисква преместване на стотици хиляди километри топлофикационни мрежи, подмяна на износеното оборудване на десетки хиляди топлоизточници и стотици хиляди абонатни топлинни 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 топлофикационните системи са следните:

Ориентация на топлофикационните системи за покриване на базовия топлинен товар с максимална температура на охлаждащата течност на изхода от ТЕЦ (градска котелна централа) 100–110 °С;

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;

Преоборудване на районни градски котелни (в някои случаи тримесечни) в мини- и микро-CHP;

Използването на бинарни (пара-газ) термодинамични цикли за подобряване на ефективността на градските топлоелектрически централи;

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

С ориентацията на системите за топлоснабдяване за покриване на базовото топлинно натоварване, капиталовите разходи за реконструкция на топлопреносни мрежи са значително намалени (поради по-малък брой компенсатори, възможността за използване на по-евтини и устойчиви на корозия тръби от полимерни материали и др. .). С отпуснатите средства е възможно да се реконструира много по-голям обем отоплителни мрежи с повишаване на тяхната надеждност и намаляване на загубите по време на транспортирането 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 ограждащи конструкции на сгради;

- преход от вертикала еднотръбни системиотопление до хоризонтала с апартаментно топломерене;

– монтаж на апартаментни водомери в системи за студено и горещо водоснабдяване, монтаж на автоматизирани отоплителни точки и др.

Така ще се компенсира влиянието на недостига на топлина 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 "основното" топлоснабдяване от отоплителната мрежа.

Изграждането на пикови (локални) източници на топлина, възможно най-близо до системите за потребление на топлина, ще позволи при ниски външни температури да повиши температурата на топлоносителя, идващ от отоплителната мрежа, до необходимите параметри за отопляеми помещения.

Преоборудването на централна отоплителна система с пиков източник драстично повишава надеждността на нейната работа. При авария във външната мрежа пиковият източник се превежда на автономен режим на работа с цел недопускане на замръзване на отоплителната система и продължаване на работата на топлоконсуматора, намиращ се в изключената от отопление зона. мрежа. При превантивни прекъсвания на електрозахранването през лятото ще се топлоснабдяват и сгради, свързани към пиков източник.

Изграждането на пикови източници по същество ще означава преход от централизирана система за топлоснабдяване, установена 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 квартали на северните градове), които работят целогодишно и причиняват вреда околен свят(дори при работа на газ), общите атмосферни емисии от пикови източници, които генерират само 5-10% от общото годишно количество топлина през годината, ще бъдат незначителни.

При сегашното ниво на технологията за отопление с газ централизацията на производството на собствена топлинна енергия по 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 регионални котелни централи не са конкурентоспособни в сравнение с автономните източници.

Рязко повишаване на ефективността на районните котелни може да се постигне чрез реконструкцията им в мини когенерационни централи, с други думи, чрез преоборудването им с енергийни агрегати, прехвърляйки работата на котелните в режим на когенерация.

Известно е, че ефективността на когенерационните инсталации е толкова по-висока, колкото по-голям брой часове годишно се генерира електроенергия на база потребление на топлина. Целогодишното топлинно натоварване в градовете (с изключение на технологичното натоварване на промишлените предприятия) е топла вода. В тази връзка изчисляването на капацитета на когенерационната инсталация (в топлофикационните системи от котелни) 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 енергийни инсталации намаляват с увеличаване на техния единичен капацитет.

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

Значително повишаване на ефективността на градските когенерационни централи може да се постигне чрез инсталиране на газова турбина пред частта на парната турбина на станцията. Прехвърлянето на работата на когенерационна парна турбина към комбиниран цикъл (бинарен) повишава ефективността на производството на електроенергия от 35–40 до 50–52%.

Устойчивата и ефективна работа на системата за централно отопление от градски ТЕЦ и районни котелни централи, превърнати в мини ТЕЦ, с пикови източници на топлина, 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 шоуруми и др.

Децентрализираните системи MIRINE са набор от физически автономни рециркулационни или свеж въздух, захранвани от външен източникстуд или топлина с относително ниска производителност, разположени с известна 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 разходи за енергия.

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

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

Вихровият дифузьор AIR-DISTRIBUTOR с променлив ъгъл на струята е основният компонент на децентрализираните модули MIRINE, осигуряващи качеството и ефективността на разпределението на въздуха

По този начин AIR-DISTRIBUTOR е основният елемент на всеки MIRINE децентрализиран вентилационен модул и действа като дестратификатор. Системата за управление на въздухоразпределителя с помощта на въртящи се лопатки и вградено електрическо задвижване непрекъснато регулира ъгъла на въртене на лопатките, като взема предвид въздушния поток, височината на монтаж, както и температурната разлика между подавания въздух и въздуха в работната зона.

В същото време универсалният дизайн на дифузора, системите за управление се адаптират към всяка стая с височина на тавана от 6 до 30 м. Температурната разлика във височината в помещенията, където работи модулът 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 дифузор осигурява създаването на струя, завихряща се около обиколката със зона на разреждане вътре (сърцевината на разреждането). Докато се отдалечавате от изхода на дюзата, ефектът на завихряне се засилва от добавянето на околни въздушни маси. На известно разстояние ефектът на усукване преобладава над ефекта на компресия, възникнал поради първоначално образуваното ядро ​​на разреждане. В резултат на това се получава "струен колапс".

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 срязването на дифузора до „свиването на струята“, като променя 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

• Няма нужда от използване на изпускателни и/или подаващи въздуховоди.
• Значително намалени статични загуби на напор.
• Възможност за реализиране на режими на подаване на топъл и охладен въздух.
• Липса на течение (повишена мобилност на въздуха) в работната зона.
• Намаляване на температурния градиент по височината на помещението в режим на въздушно отопление.
• Възможност за формиране на различни микроклиматични зони в рамките на дадените площи на един сграден обем.
• Стабилността на поддържаните микроклиматични параметри, независимо от външни динамични влияния (отварящи се врати и прозорци, ветрови натоварвания и др.)
• Висока надеждност на системата като цяло. В случай на временна повреда на единичен блок, системата продължава да функционира, като е интегрирана на най-високото йерархично ниво на управление. За периода на възстановителните работи адресът на дефектния блок систематично 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 амортизацията 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.

Приложения

Складово-логистични комплекси

Промишлени помещения

Създаването на вентилационни системи за реконструкция на съществуващи сгради не е лесна задача, особено ако говорим сиза архитектурни паметници от началото на ХХ 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 с обща площ 21 000 m 2 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 оборудване в най-кратки срокове и минимална консумация на топлинна и електрическа енергия от системата в съоръжението.

При огледа на сградата е установено, че поради разположението на вертикалните вентилационни шахти е невъзможно полагането. Освен това няма място за поставяне на основното 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 изпускателни вентилатори, монтирани в коридорите, трябваше да тече през преливните решетки на дограмите. В резултат на това подобна схема трябваше да бъде изоставена, тъй като въздухът, влизащ в помещенията, не отговаряше на изискванията за чистота и температура.

Въпреки това векторът правилно решениебеше очевидно - трябва да търсите децентрализирани вентилационни системи, но по-интегрирани от системи без въздуховоди, използвани в големи складови пространства.

Климатичните камери от клас „мини” с метални пластинчати топлообменници се вписват достатъчно добре в възприетата концепция. Но след задълбочено проучване на принципа на тяхната работа, те трябваше да се откажат 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 топлообменника, влиза директно в помещението, което за този обектне пасна. Някои агрегати от този тип, като алтернатива на байпасния канал, са оборудвани с електрически нагревател за предварително загряване на въздуха преди топлообменника, но в условията на недостиг на енергия това решение също 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 такова оборудване е представено от климатични камери от няколко производителя: Mitsubishi Electric (Lossnay) и Electrolux (STAR). Инсталациите на Lossnay бяха инсталирани на това място.

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

Ефективността на такъв топлообменник достига 90% и дори при ниски температури на външния въздух захранващият и изпускателен модул може да доставя въздух с температура 13-14 ° C без допълнително отопление, което при излишно отделяне на топлина в офисите, позволява и климатизация през зимния период.

Липсата на кондензат поради пренос на влага ви позволява лесно да поставите модулите във всяка позиция, докато традиционните пластинчати топлообменници изискват организиране на дренажна система, което значително стеснява техния обхват.

Дизайнерско решениес използването на модули с мембранен топлообменник, предвидено е разполагането на подаващи и изпускателни колектори етаж по етаж в коридорите с изходи в краищата на сградата. Самите тела, поради ниската си височина, бяха монтирани директно в шкафовете зад окачения таван. Тъй като нивото на шума на такова оборудване е изключително ниско, нямаше нужда от допълнителни мерки за звукоизолация. 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 пространство. Програмиране спирането на инсталациите за нощния период в този случайпозволява допълнително спестяване на енергия. Инсталациите, обслужващи конферентни зали, могат да бъдат програмирани да се включват и изключват по график. В допълнение, вградената автоматизация има функции за защита на топлообменника от замръзване (при значително понижаване на температурата захранващ въздух, обикновено под -20 °C), избор на скорост на вентилатора и контрол на запушването 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 голямо количествоплюсове. Беше идентифициран само един отрицателен: значителен брой вентилационни агрегати, а те по проект са над 150, може да предизвика 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 уреда. Беше решено да се извърши предварително пречистване на външния въздух с допълнителни филтри, монтирани в поетажните захранващи колектори, което позволи удвояване на експлоатационния живот на стандартните захранващи филтри и сервизния интервал на рекуператорите.

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

В момента системите работят без аварийни режими и работят стабилно при ниски температури от тази зима, което се случи 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