Розділ 3

«Вузькі місця» в ЖКГ

3.1. Вироблення енергії.

3.1.1. Традиційні генератори енергії

При виробництві енергії використовують як джерело енергії органічне паливо (вугілля, нафту, природний газ, сланці тощо), енергію води, вітру, атомну енергію. До традиційних генераторів електричної енергії відносять атомні та теплові електростанції (АЕС, ТЕС) та станції з комбінованого виробництва теплової та електричної енергії - теплоелектроцентралі (ТЕЦ). До цього ж класу генеруючих систем відносяться і потужні гідроелектростанції (ГЕС). Якщо йдеться про вироблення лише теплової енергії, то цим займаються котельні агрегати (КА) різних типів та призначень. Загальним для більшості ТЕС та ТЕЦ є використання КА для генерування пари з високими параметрами для живлення парових турбін. В газотурбінних ТЕС та ТЕЦ вихідні гарячі гази з турбін надходять на КА для вироблення пари, яка використовується для живлення парових турбін (для генерування електроенергії), а відпрацьована пара (як і у випадку ТЕЦ) нагріває воду для гарячого водопостачання. Із зазначеного видно, що ТЕЦ та газотурбінні ТЕС більш продуктивно використовують енергоносії. Головні частини будь-якої ТЕС – КА, парова турбіна і електрогенератор, причому КА (комплекс пристроїв для отримання водяної пари під тиском) займає у цьому ланцюзі важливе місце. КА складається з топки, в якій спалюється органічне паливо, топкового простору, яким продукти згоряння проходять у димар, та парового котла, в якому кипить вода. Частина котла, яка під час нагрівання стикається з полум’ям, зветься поверхнею нагрівання. Продуктивність котла визначається кількістю води, яку він здатний випарувати протягом 1 години за певними температурою та тиском. Котли бувають трьох типів: димогарні, водотрубні та прямоточні.

Всередині димогарних котлів розташовано ряд трубок, якими продукти згоряння проходять у димар. Чисельні димогарні трубки мають величезну поверхню нагрівання, через що в них добре використовується енергія палива. У таких котлах вода знаходиться між димогарними трубками.

Димогарний котел

а – схематичне зображення; б – загальний вигляд

1- димар; 2- запобіжний клапан; 3 – пара; 4 – живільна вода; 5 – дренаж;

6 – сухопарник; 7- топка

(а) (б)

Рис.3.2

Водотрубний котел

а – схематичне зображення; б – загальний вигляд

1- живильний насос; 2 – економайзер; 3 – підйомні труби; 4 – опускні труби; 5- колектор; 6 – пароперегрівач; 7 – до турбіни; 8 – циркуляційний насос

У водотрубних котлах по трубках пропускається вода, а між трубками – гарячі гази. Головні частини котла – топка, кип’ятильні трубки, паровий колектор та пароперегрівач. У кип’ятильних трубках йде процес пароутворення. Пара звідти надходить до колектора і збирається над водою, що кипить. З колектора пара надходить до пароперегрівача, де додатково нагрівається. Паливо у цьому котлі надходить у топку через газову чи нафтову форсунку або транспортер твердого палива, а повітря – через піддувало.

У прямоточних котлах воду нагрівають у довгих трубках, що мають форму змійовиків. Вода подається до змійовиків котла насосом. Проходячи вздовж змійовика вода повністю випаровується, а пара, що утворилася, нагрівається до бажаної температури і таким чином на виході змійовика генерується пара з бажаними параметрами.

(а) (б)

Рис. 3.3

Прямоточний котел

(а) - с хематичне зображення; (б) – загальний вигляд

1 – живильний насос; 2 – економайзер; 3 – випарні трубки; 6 – пароперегрівач;

7 – до турбіни

3.1.2. Альтернативні генератори енергії

Крім класичних парових котлів різних конструкцій останнім часом розробляються парогенератори, які використовують тепло камери згоряння МГД-генератора, що є альтернативою звичайних електрогенераторів. В МГД-генераторі енергія згоряння органічного палива перетворюється в електричну енергію безпосередньо, тобто без перетворення її у енергію пари, кінетичну енергію турбіни та електрогенератора, що обертається за допомогою цієї турбіни. Головними частинами МГД-генератора є канал з електродами і електричний (надпровідний) магніт, який створює потужне магнітне поле. Під час дії генератора в електропровідному робочому тілі (плазмі, яка утворюється під час згоряння органічного палива при температурах 2500-3000 ⁰К у присутності іонізуючих присадок), що рухається по каналу (камері згоряння) і перетинає магнітне поле, виникає електричний струм, який через електроди надходить за призначенням. МГД-генератори дають змогу значно підвищити економічну ефективність теплових електростанцій,

можуть бути спрямовані на вхід газової турбіни, що обертає допоміжний електрогенератор, а звідти - на теплообміннік) можуть бути використані для генерування пари або підігрівання води для центрального теплопостачання. У цьому разі ефективність ТЕЦ з МГД-генераторами буде ще більшою.

До альтернативних генераторів енергії можна віднести атомні парогенератори, які використовують енергію розщеплення важких ядер U-235 для генерування пари, причому ці парогенератори відносяться до прямоточних: вода, що охолоджує активну зону реактора, під тиском, що забезпечує зберігання її у рідкому стані навіть при температурах, суттєво перевищуючих 100 ⁰ С, надходить у парогенератор (теплообмінник), де віддає свою теплову енергію у другий контур, де відбувається пароутворення, перегрівання пари та її введення на вхід парової турбіни, що обертає електрогенератор. Як видно з Рис.3.5, ця система відноситься до систем закритого циклу. Існують і інші типи реакторів (як, наприклад, реактор Чорнобильської АЕС), але з точки зору генерування пари вони усі близькі один до одного.

Схематичне зображення атомної електростанції з водо-водяним реактором

Рис. 3.6

Втрати енергії за умов нормальної роботи

Аналіз принципів діяльності парових котлів та джерел утворення втрат дає змогу визначити головні шляхи підвищення їхньої ефективності:

• використання енергії продуктів згоряння (димових газів), які виходять з топки котла (камери згоряння) у напрямку димаря, для обігріву живильної води у спеціальному теплообміннику (економайзері), а також підігрівання повітря, що подається у топку;
• утворення вихорив повітря, що надходить у топку (камеру згоряння), для забезпечення більш швидкого перемішування палива і повітря і сприяння утворенню турбулентності димових газів, що забезпечує більш високий рівень теплообміну;
• застосування примусової циркуляції води;
• мінімізація зовнішньої поверхні котла (камери згоряння) з метою зменшення поверхні тепловіддачи та втрат тепла;
• максимізація внутрішньої поверхні нагрівання;
• надійна теплоізоляція зовнішньої поверхні котла (камери згоряння).

Окремо варто зупинитися на генераторах енергії, які використовують інші принципи, ніж перетворення потенційної енергії палива (у тому числі й ядерного) у кінетичну енергію. До таких альтернативних генераторів відносяться гідротурбіни,. які використовують енергію води для обертання роторів турбін, та вітрові двигуни, які використовують енергію вітру. В обох випадках йдеться про використання енергії води чи вітру для обертання роторів електричних генераторів, або для обертання тих чи інших спеціальних виконавчих механізмів (млинів, верстатів тощо). Ці види генераторів є найбільш давніми: з ними людство зустрілося вже багато століть тому. Йдеться про водяні та вітрові млини. Але після засвоєння різних типів теплових машин пальма першості перейшла до останніх. У наш час погляд на ці види альтернативних генераторів (з урахуванням дифіциту органічного пального, а також вимог екології) перетерпів значних змін і «мала» енергетика починає свій переможний поступ. Тут треба додати, що потужні гідроелектростанції (ГЕС) ніколи не втрачали своєї актуальності, але для їхньої розбудови необхідно було виконати певні вимоги, яки обмежували їхнє використання (суттєвий перепад рівня води завдяки наявності природних умов або протікання річки у глибокому каньоні, коли розбудова греблі не викликає проблем з підтопленням естуарію). Отже йдеться про так звану «малу» енергетику, тобто розбудову малих гідроелектростанцій, які можна реалізувати на річках із стрімкою течією і які не вимагають будівництва великих і дуже дорогих гребель. Об’єктами малої енергетики є малі та мікро ГЕС, які використовують енергію водних ерсурсів та гідравлічних систем за допомогою гідроенергетичних установок малої потужності (від 1 до 3000 кВт). Такі станції вимагають незначних капітальних витрат при будівництві і окупні в межах 5 років. Гідроагрегат малої ГЕС складається з турбіни, генератора і системи автоматичного керування. За характером гідроресурсів, які використовуються, міні-ГЕС можна розподілити на:

· нові руслові або пригреблеві станції з невеликими водосховищами, що використовують швидкістну енергію вільної течії річок;

· станції, які використовують існуючі перепади рівнів води на різноманітних об’єктах водного господарства (судохідних спорудах, водоочисних комплексах тощо).

Нижче наведено два приклади конструкцій міні-ГЕС. На Рис. 3.7-а ілюструється станція, в якій турбіна розташована не менше, ніж на 2 метри нижче висоти витоку. Вода надходить на гідравлічні насадки, де отримує необхідне прискорення, а потім вдаряє на лопатки гідротурбіни, яка обертає вал гідрогенератора. На Рис. 3.7-б наведена станція, в якій турбіна находиться на рівні витоку. Вода проходить через направляючі лопаті і обертає пропелер, з’єднаний з електрогенератором, а потім відсмоктуючою трубою відводиться у

Принципови схеми розтошування турбін міні-ГЕС

Головними перевагами міні-ГЕС є:

• захист довкілля за рахунок зниження викидів СО₂;
• перевірені та надійні технології;
• зниження залежності від імпортного пального;
• збільшення різноманіття енергетичних ресурсів;
• відсутність необхідності у земельних площах;
• сприяння місцевому та регіональному розвитку;
• допомога в обслуговуванні річкового бесайну;
• електрифікація сільської місцевості;
• невеликі терміни окупності.

Мала енергетика за останні десятиріччя зайняла стійке становище в багатьох країнах світу. Наприклад, у 2005 році сумарна потужність міні-ГЕС у світі зросла на 8% і досягла 66 ГВт, причому вона склала 36% від сумарної потужності усіх поновлюваних джерел енергії (виключаючи велику гідроенергетику) і 1,6% від загальних електроенергетичних потужностей. У 2006 році сумарна потужність міні-ГЕС у всьому світі вже склала близько 73 ГВт, причому серед країн лідерство мають Китай (47 ГВт), Японія (4 ГВт), США (3,4 ГВт). П’ятірку лідерів замикають Італія та Бразилія.

Мала гідроенергетика залишається одним з найбільш важливих і конкурентоздатних поновлюваних джерел енергії: середня вартість 1 кВт-години електроенергії на міні-ГЕС в Європі у 2005 році складала $ 0,03, а потенційна вартість її у світі за оцінками аналітиків не перевищить $ 0,2.

Рис. 3.8

а - Загальний вигляд мікро-ГЕС, побудованої за схемою рис. 3.7-а;

б – загальний вигляд мікро-ГЕС, встановленої безпосередньо у потоці

Не менш перспективними є й вітрові електростанції. Сучасні вітрогенератори працюють починаючи із швидкостей вітру 3 м/с, не шумлять, мають малогабаритні розміри та достатній ресурс. Середня потужність, яку розвиває один «вітряк», складає близько 30 Вт, але потужність залежить від кубу швидкості вітру. Вітрогенератор не використовується безпосереднє для живлення електромережі, оскільки сила вітру весь час змінюється, а іноді її зовсім недостатня для роботи генератора. Тому він працює на заряджання акумуляторної батареї, а вже від неї може працювати інвертор, який перетворює сталий струм батареї на змінний струм промислової частоти. Сучасні акумулятори мають термін експлуатації до 15 років, герметизовані, не бояться низьких температур. Вітрова електростанція складається з головки (вітротурбина, генератор, пристрій для обертання), блока керування (у тому числі системи стабілізації обертів турбіни) і перетворення, щогли і акумуляторної батареї.

Вітротурбіна може мати декілька різновидів: з вертикальним та горизонтальним валом (Рис. 3.9-а, б). При використанні вертикального валу відсутня необхідність у пристрої для обертання осі турбіни відносно напрямку вітру, крім того, ці «вітряки» можуть бути більш потужними, а експлуатація їх набагато простіша, оскільки генератори звичайно розташовуються близько землі. На Рис. 3.9-в наведено загальний вигляд комбінованої (вітро-сонячної) станції з роторною доцентровою повітряною турбіною потужністю 1000 Вт, сонячною батареєю потужністю 1000 Вт, акумуляторною батареєю, інверторами та системою керування.

Перетворення кінетичної енергії вітру у механічну в сучасних вітрових станціях досягає 39-42 %, а механічної енергії в електричну – 90-94%.

Рис. 3.9

Загальний вигляд різних типів «вітряків» (а) і (б), а також комбінована (сонце-повітря) станція (в) загальною потужністю 2000 Вт з двома однотипними вітромодулями, працюючими на одному валі, та шістьма модулями сонячної батареї.

До початку 2007 року встановлена сумарна потужність вітрових станцій світу перевищила 74 ГВт, а щорічний приріст потужностей складає стабільно 24-25%. Європейські вітрові станції на початок 2007 року задовольняли близько 4% потреб у електроенергії, а сумарна потужність встанолених станцій перевищила 48 ГВт (65% світових потужностей).

Одним з найсучасніших видів перетворювачів енергії є так звані паливні елементи. Ще у 1839 році Уільям Роберт Гроу відкрив шлях поєднання водню та кисню для отримання електричного струму, тепла та води, але стан сучасних йому технологій не дозволив зробити з цього відкриття практичних результатів. Лише у 1932 році Френсіс Бекон розробив діючий паливний елемент (ПЕ), який використовував лужний електроліт та нікелеві електроди. Ідею Бекона підхопили вчені НАСА у 50-ті роки, розробивши ПЕ для отримання електроенергії та питної води для пілотованих космічних польотів. Сьогодні ПЕ широко використовуються у екологічно чистому транспорті (приватному та громадському, утому числі на легкових та вантажних авто, мотоциклах, скутерах, автобусах і спеціальному транспорті) та як джерела енергії для неатомних підводних човнів.

Рис.3.10

Принципова схема ПЕ

1 – Паливо (Н₂); 2 – Каталізатор-анод; 3 – Електрична ланка; 4 – Полімерна електролітна мембрана; 5 – Каталізатор-катод; 6 – Кисень (О₂) з повітря;

7 – Викид води (Н₂О)

Паливний елемент ПЕ, принципова схема якого наведена на Рис. 3.10, у чому-то є подібним до батареї. У той же час ПЕ не розряджується і не потребує підзарядження, як акумулятор. ПЕ виробляє енергію у вигляді електричного струму та тепла весь час, поки до нього надходить паливо. Він складається з двох електродів, між якими знаходиться електроліт. Кисень (О₂) проходить через один з електродів, а водень (Н₂) – через другий, генеруючи електричний струм, воду (Н₂О) та тепло. Водневе паливо надходить на «анод» ПЕ. Кисень (або повітря) надходить до ПЕ через катод. Під впливом каталізатора (платини) атом водню розщеплюється на протон і електрон, які мають різні шляхи до катоду. Протони проходять крізь електроліт, а електрони створюють окремий струм у замкненій електричній мережі, перед тим, як вони повернуться до катоду і кисень з воднем об’єднаються у молекулу води. Система ПЕ, що включає «перетворювач палива», може використати водень з будь-якого вуглеводневого палива – від природного газу до метанолу і навіть газоліну, а також рідкий водень або спеціальні тверді сполуки, які містять водень. Оскільки у ПЕ відбуваються «холодні» хімічні процеси, а не горіння, викиди з такого роду систем будуть набагато менші, ніж викиди самих чистих систем спалювання палива. Загальний вигляд ПЕ наведено на рис. 3.11. Останнім часом розроблено так звані твердооксидні ПЕ, які застосовуються в стаціонарних устаткуваннях потужністю від 1 кВт і вище. Вони працюють при температурах 700^оС -1000 ^оС і їхні відпрацьовані гази можуть використовуватися для обертання газових турбін, що підвищить коефіцієнт корисної дії силової установки до значення 70% (тобто удвічі). У цих ПЕ іони кисню проходять крізь твердий оксид, який використовується як електроліт, і за умов високої температури реагують з воднем на аноді. Завдяки високій робочій температурі цей тип ПЕ не вимагає використання такого дорогого каталізатору як платина (що є умовою роботи ПЕ з протонно-обмінною мембраною), але необхідно застосовувати спеціальні керамічні матеріали. Це свідчить також про те, що твердооксидні ПЕ не отруюються монооксидом вуглецю і вони можуть використовувати різні види палива: метан, пропан, бутан, газ, отриманий з біомаси, тощо. Треба лише видаляти сірку за допомогою адсорбентів.

Рис. 3.11

Загальний вид блоку ПЕ

1 – Блок ПЕ; 2 – Одиничний ПЕ; 3 – Анод, платиновий каталізатор; 4 – Електроліт;

5 – Платиновий каталізатор, катод; 6 – Надходження водню (Н₂); 7 – Надходження кисню (О₂); 8 – Вихід води; 9 – Біполярна плата; 10 – Електричний двигун.

Рис. 3.12

а) – міський автобус (Японія); б) – підводний човен (Німеччина)

3.2. Транспортування енергії.

Треба зазначити, що левова частка втрат енергії припадає саме на її транспортування від генератора до споживачів. Одним з головних об’єктів, де відбуваються втрати енергії, є теплова мережа (Рис. 3.13) – система трубопроводів централізованого теплопостачання, по яким теплоносій (гаряча вода, пара) переносить тепло від джерела (генератора, котельні) до споживачів і повертається назад до джерела (тому у теплових комунікацій завжди парна кількість труб). До теплової мережи входять також центральні теплові пункти (ЦТП) і насосні станції. Реальні теплові втрати складають у згаданих теплових мережах від 20 до 50% тепла, що згенеровано взимку, та 30 – 70% тепла, що згенеровано влітку. До цього треба додати, що середній відсоток зносу тепломереж оцінюється у 60-70%, а близько 15 % теплових мереж вимагають невідкладної заміни.

Рис. 3.13

Типова схема теплової мережі

1 – паровий котел; 2 – теплообмінник (бойлер); 3 – насос;

4 і 5 – теплообмінники для гарячого водопостачання (г.в.п.) і опалення

Комунальна теплоенергетика України генерує до 150 млн. Гкал теплової енергії щорічно для забезпечення потреб населення, бюджетних установ та інших споживачів у послугах опалення, вентиляції та гарячого водопостачання. Питомі витрати електроенергії на виробництво й транспортування теплової енергії складають на різних підприємствах від 20 до 40 кВт-год на 1Гкал відпущеної теплової енергії, що дозволяє оцінити загальний обсяг споживання електроенергії у діапазоні від 3 до 6 млрд. кВт-годин на рік. Це складає у средньому близько 3% загальногого виробництва електроенергії в країні.

Саме розгалужена теплова мережа і є головним суб’єктом тепловитрат. Визначення експлуатаційних погодинних втрат, що нормуються, виконується на підставі даних про конструктивні характеристики усіх ділянок теплової мережі (типу прокладання, виду теплоізоляції, діаметру та довжини трубопроводів тощо) за середньорічних умов роботи теплової мережі, виходячи з норм теплових втрат. Таке визначення виконується роздільно для підземного та надземного прокладання за наступними формулами:

• для підземного прокладання сумарно по подаючому та зворотному трубопроводам

, ккал /год;

• для надземного прокладання окремо для подаючого (п) та зворотнього (з) трубопроводів

ккал /год,

де q_норм, q_норм(п) та q_норм(з) – питомі (на 1 метр довжини) погодинні теплові втрати, визначені за нормами теплових втрат для кожного діаметра трубопроводу за середньорічних умов роботи теплової мережі, для підземного прокладання сумарно для подаючого та зворотного трубопроводів і окремо для надземного прокладання; L – довжина трубопроводів на ділянці теплової мережі з діаметром d у двохтрубному обчисленні; β – коефіцієнт місцевих теплових втрат, який враховує теплові втрати арматурою, компенсаторами, опорами. Приймається для підземного канального та надземного прокладань як β=1,2 при діаметрах трубопроводів до 0,15 м і β=1,15 при діаметрах трубопроводів 0,15 м і вище, а також для усіх діаметрів безканального прокладання. Термічний опір ізоляції подаючого R_із.п та зворотного R_із.з трубопроводів визначається за формулами

де d_п і d_з – зовнішні діаметри подаючого та зворотнрого трубопроводів (м); δ_п і δ_з - товщина ізоляції подаючого иа зворотного трубопроводів (м); λ_із.п і λ_із.з - коефіцієнти теплопровідності ізоляції подаючого та зворотного трубопроводів (Вт/(м^*0С), які знаходяться у межах (0,04 + 0,00026*t_т) – (0,14 + 0,00023*t_т), а t_т – середня температура ізоляційного шару [t_т = 0,5(t + 40), де t – тепература теплоносія]; k_λп і k_λз- коригуючий коефіцієнт, який характеризує стан ізоляції для подаючого та зворотного трубопроводів (він знаходиться у межах 1,3 – 5,0 залежно від стану ізоляції та вологи).

Термічний опір тепловіддачі з поверхні ізольованого трубопроводу у повітряний простір каналу від подаючого (п) та зворотного (з) трубопроводів визначається за формулами:

де α = 8 Вт/(м²*⁰С) – коефіцієнт тепловіддачи від зовнішньої поверхні ізоляції трубопроводу до повітря каналу.

Термічний опір тепловіддачи від повітря у каналі до грунту визначається за формулою

де α = 8 Вт/(м²*⁰С) – коефіцієнт тепловіддачи від повітря у каналі до грунту, d_екв – еквівалентний діаметр перетину каналу у просвіті (м), який визначається за формулою

,

де b – ширина каналу (м), h – висота каналу (м).

Термічний опір масиву грунту R_гр визначається за формулою

*⁰С) /Вт,

де λ_гр –коефіцієнт теплопровідності грунту (λ_гр = лежить у иежах 1,1 – 3,37 Вт/(м*⁰С залежно від якості та ступеню вологості грунту), H – глибина закладання до осі трубопроводів (м).

Треба підкреслити, що економічно обгрунтований вибір теплоізоляційних матеріалів та виробів можливий лише на підставі результатів розрахунку теплових втрат, які будуть мати місце при використанні конкретних матеріалів та виробів. Взагалі, втрати тепла в тепловій мережі залежать від:

• к.к.д. насосів у мережі., які забезпечують рух теплоносія вздовж теплотраси;
• втрат теплової енергії вздовж теплотрас, викликаними способм прокладання й ізоляції трубопроводів;
• втрат теплової енергії, пов’язаної з неоптимальним розподілом тепла між об’єктами-споживачами (гідравлічним налаштуванням теплотраси);
• періодично виникаючи[ під час аварійних та позаштатних ситуацій витоків теплоносія.

3.3. Споживання енергії.

Споживання теплової енергії безпосереднє залежить від наступних головних чинників:

• теплових втрат будинків або інших споруд;
• режимів споживання;
• ефективності систем опалення.

Дійсно, чим більше втрати тепла в будинках, чим менше звертається увага на економію та підтримання оптимального теплового режиму, чим менш ефективні системи та засоби обігрівання, тим більше необхідно енергії для підтримання теплового балансу. Для мінімізації теплових втрат будинків у першу чергу використовують пасивний захист -ефективну теплоізоляцію, завдання якої є скорочення витрат енергії на опалювання та забезпечення належного комфорту у приміщеннях. Використання теплоізоляції сприяє, до речі, зменшенню викидів парникових газів на 10%. Теплові втрати у приміщенні складаються з теплових втрат крізь огороджуючи конструкції (30-40%), горищні та підвальні перекриття 20%), вікна і двері (40-50%) та вентиляційну систему (до 10%). Головний шлях зниження енерговитрат на опалення приміщень – підвищення термічного опіру огороджуючих конструкцій за допомогою теплоізоляційних матеріалів, підвищення теплоізоляції вікон, а також виключення інфільтрації. Розрахунки доводять, що 1 м³ теплоізоляції забезпечує економію 1,4 - 1,6 т умовного палива на рік.

Другий за значенням чинник, що впливає на споживання енергії, є режим споживання цієї енергії. Справа у тому, що налаштування режиму обігрівання на якійсь середній показник (наприклад, стабілізація подавання тепла у приміщення незалежно від температури довкілля) призводить до того, що при високих температурах зовні приміщення останнє буде перегріватися, а при низьких – недоотримувати тепло. Подібна ж проблема виникає у разі стабілізації температури у приміщенні протягом доби: в службових приміщеннях, де у робочі години підтримання стабільної комфортної температури необхідно, після завершення робочого дня температура в приміщеннях повинна знижуватися задля економії енергії; також і в будинках, де мешкають люди, комфортна температура має підтримуватися у вечірні години, коли люди повертаються з роботи, а у ночні години вона може декілька знижуватися і знов підвищуватися вранці, коли люди просипаються і збираються до роботи, а потім знов знижуватися. Таке регулювання має здійснюватися спеціальними приладами з програмним керуванням. Воно забезпечить суттєву економію енергії. Треба додати, що споживання енергії збільшується і у разі неефективної системи вентиляції: вентилювання шляхом відчинення вікон призводить до суттєвого зниження температури у приміщенні з наступним форсуванням системи опалення, тобто перевитратами енергії на опалення. Набагато ефективніше вентиляцію робити шляхом подавання свіжого повітря у приміщення через теплообмінний апарат, який передає тепло, що містить повітря, яке видаляється з приміщення відсмоктуючим вентилятором.

Як відомо, ефективність систем опалення визначається з рівняння

η _g = (η_p* η_d* η_e* η_c),

де η _g - загальний коефіцієнт ефективності системи опалення; η_p – коефіцієнт ефективності теплогенеруючої установки; – коефіцієнт ефективності розподілу тепла; η_e – коефіцієнт ефективності опалюючих пристоїв; η_c – коефіцієнт ефективності регулятора системи.

Згідно європейських норм загальний коефіцієнт ефективності системи опалення η _g має відповідати умові

η _g ≥ 65 + 3log(P_n),

де log(P_n) – десятковий логарифм від номінальної потужності котла у кВт. Інакше кажучи, мінімально припустимий загальний коефіцієнт ефективності більшості систем опалення, які облаштовані навісними котлами, має перевищувати 69,1%.

Наочно залежність загального коефіцієнту ефективності системи опалення від кожного з компонентів (коефіцієнтів ефективності теплогенератора, розподілу, опалюючих пристроїв, регулятора) наведена на Рис. 3.14. З цієї залежності випливає, що максимальне значення загального коефіцієнту ефективності можна отримати лише тоді, коли усі складові системи опалення працюють в умовах максимального навантаження, тобто коли їхні фактичні характеристики збігаються з розрахунковими: відсутні резерви потужності.

Рис. 3.14

Графік коефіцієнтів ефективності системи опалення

Контрольні запитання для перевірки знань

1. Які існують традиційні генератори енергії?
2. У чому різниця між димогарним, водотрубним та прямоточним котлами?
3. Які існують альтернативні генератори енергії?
4. Які втрати енергії мають місце за нормальних умов роботи парового котла?
5. Які головні шляхи підвищення ефективності парових котлів?
6. Які існують різновиди генераторів, що використовують енергію води?
7. Які існують види генераторів, що використовують енергію вітру?
8. Що таке паливні елементи?
9. Що таке теплові мережі?
10. Які існують види втрат енергії в теплових мережах?
11. Чим обумовлені втрати енергії в теплових мережах?
12. З чого складається загальний коефіцієнт ефективності системи опалення?
13. Від чого залежить споживання теплової енергії?
14. Що таке режим споживання теплової енергії?

Поиск по сайту: