Автономные системы теплоснабжения | отопления ТЕРМАНИК
Одной из важных и, увы, неизбежных задач в строительстве и обустройстве любого – жилого или промышленного – объекта является обеспечение данного объекта теплом. Автономные системы теплоснабжения – одно из решений этой задачи. В последнее время автономные системы все более часто рассматриваются как вполне серьезная альтернатива центральному теплоснабжению.
По некоторым оценкам, на долю инженерных коммуникаций и отопительной системы в частности, приходится от 10 до 15% общей стоимости проекта. А это весьма существенная доля затрат. Поэтому к выбору решения нужно подходить очень ответственно.
►См. Автономные системы теплоснабжения в нашем каталоге
Центральное теплоснабжение: плюсы и минусы
Несомненно, у централизованных систем теплоснабжения есть свои плюсы. Главным преимуществом является то, что со стороны потребителя тепла практически не требуется какого-либо контроля за системой теплогенерации. Потребитель просто закупает определенное количество Гигакаллорий по согласованному графику и на этом все. Однако, как ни парадоксально, это же является и главным недостатком такой системы, который мы рассмотрим чуть ниже.
Преимуществом централизованного теплоснабжения является более эффективное использование топлива. В большой котельной или ТЭЦ эффективность сжигания угля достаточно высока. За счет концентрации производства снижаются и переменные издержки, что способствует снижению себестоимости единицы тепла для производителя (и, возможно, но далеко не всегда – для конечного потребителя)
Однако минусов у централизованных систем теплоснабжения тоже хватает. Главная претензия – к тепловым сетям, то есть, условно, к трубопроводам по которым теплоноситель подается в систему теплоснабжения. По официальным данным, сейчас в тепловых сетях теряется до 40% тепла, вырабатываемого для нужд отопления. А ведь эти затраты в любом случае лягут на плечи потребителя тепла. Поэтому автономное теплоснабжение получает все большее распространение по всему миру и наша страна не исключение.
Автономные системы теплоснабжения: плюсы и минусы
К преимуществам автономного отопления можно отнести:
- распределенная генерация позволяет соблюдать любой гибкий график производства и подачи тепловой энергии не только в течение года, но даже в течение суток отопительного сезона;
- автономные системы, как правило, более компактны и, в целом, более дешевы, чем центральные системы. К тому же снижаются расходы на строительство инфраструктуры – протяженных тепловых сетей;
- большой выбор видов котлов по типу топлива – возможность подобрать наиболее подходящий вариант;
Конечно, без недостатков здесь тоже не обойтись – у любой медали, как говорится, две стороны. Недостатком можно назвать более сложную систему управлению комплексом автономной системы теплоснабжения, если она будет состоять из множества различных котлов на обширной территории. Службе энергетика придется изыскивать возможности и дополнительные средства контроля, чтобы обслуживать и управлять всей системой.
С увеличением количества различных котлов и теплотехнических приборов снижается общая надежность системы теплоснабжения. Однако в этом заключается и преимущество распределенной системы. Образно говоря, предприятие, которое использует автономное отопление, складывает яйца в разные корзины и выход из строя одного элемента системы никак не влияет на остальные.
Индукционные нагреватели для автономных систем теплоснабжения
Как видим, главные вопросы к автономным системам теплоснабжения, возникают в области надежности и долговечности. Чем надежнее каждая отдельная единица системы теплоснабжения, тем проще службе энергетика и тем дешевле будет тепловая энергия в итоге.
Электрокотлы относятся к тому виду котельного оборудования, которое наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым к автономным системам теплоснабжения. Они компактны, отличаются простотой управления, полностью автономны, недороги с точки зрения капитальных затрат в их приобретение и установку.Вместе с тем, известны и недостатки широкого распространенных теновых и электродных электрокотлов.
Индукционные электронагреватели являются одним из самых надежных и долговечных типов электрокотельного оборудования. Они относятся к классу электронагревателей трансформаторного типа, работают от электросети с промышленной частотой тока и среди преимуществ имеют очень высокую защиту от поражения электрическим током и пожаробезопасность.
►См. Автономные системы теплоснабжения в нашем каталоге
Подобрать оборудование нужной мощности и комплектации можно на нашем сайте, скачав и отправив на завод-изготовитель бланк.
Автономное теплоснабжение высотных зданий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
УДК 697.7:69.032.22
АВТОНОМНОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Гапеева НА, Жиленко О.Б.
Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», 295493 РК г. Симферополь, у. Киевская, 181, Е-mail: [email protected] [email protected]
Аннотация. В качестве автономного источника теплоснабжения высотных зданий наибольшее применение получают крышные котельные с водогрейными котлами. Применение крышных котельных уменьшает общие затраты на строительство, увеличивая при этом энергоэффективность системы теплоснабжения за счет отсутствия теплотрассы. Автономное отопление обеспечивает бесперебойную подачу тепла и горячей воды, вне зависимости от сезона, и дает возможность регулировать систему, исходя из климатических условий в конкретный момент, а также сократить затраты на этот вид коммунальных услуг.
Ключевые слова: высотные здания; аэродинамические нагрузки; автономные источники теплоснабжения; ветрогенераторы: крышные котельные; котлы Rendamax
ВВЕДЕНИЕ
Темпы роста строительства высотных зданий вызваны, прежде всего, экономическим аспектом. Преимущество отдают строящимся объектам с энергосберегающими технологиями и автономными системами отопления.Многофункциональные высотные здания и комплексы представляют собой чрезвычайно сложное сооружение с точки зрения проектирования инженерных коммуникаций: систем отопления, общеобменной и противодымной вентиляции, общего и противопожарного водопровода, эвакуации, противопожарной автоматики и др. Это объясняется, главным образом, высотой здания и допустимым гидростатическим давлением, в частности, в водяных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Наиболее распространенные варианты расположения АИТ – встроенные, пристроенные, отдельностоящие, крышные. Крышные имеют преимущество, т.к. не требуют дополнительных площадей внутри или вне здания. При выборе источника энергии для систем автономного теплоснабжения, требуется выполнить ряд предварительных исследований. Все высотные здания и сооружения очень чувствительны к ветровым нагрузкам. Поэтому расчет
аэродинамических нагрузок имеет большое значение. В статье БакмаматовойЛ.Н. [1] проведен анализ определения аэродинамических коэффициентов и расчетных усилий, возникающих при ветровом воздействии на высотные и сверхвысотные здания. В монографии Кузнецова С.Г. [2] рассмотрены эффекты волнообразования в ветровом потоке при обтекании высотных зданий и сооружений, приведены теоретические и практические примеры возникновения волн и особенности их влияния на высотные здания. Леденев В.В. [3] показывает распределение значений аэродинамических коэффициентов на фасаде квадратного в плане здания, возрастающих с увеличением высоты здания. Американские авторы Симиу Э. и Сканлан Р. [4] рассматривают те метеорологические, микрометеорологические и климатологические аспекты ветрового режима местности, которые представляют интерес для инженерных исследований ветровых воздействий.
В учебном пособии Генералов В.П. [5] рассматривает основы проектирования высотных зданий, особенности несущих конструкций и требования к инженерным системам. В пособии использованы действующие нормативные документы, результаты современных зарубежных и отечественных исследований по высотному домостроению.
Бродач М.М. [9] обобщает отечественный опыт проектирования и эксплуатации высотных зданий описывает мировой опыт проектирования
инженерного оборудования наиболее знаменитых высотных зданий дает характеристику инженерных систем помещений и объектов
многофункциональных зданий, построенных в Москве, рассматривает системы отопления, вентиляции и пр. применяемые на конкретных объектах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Каждое энергоэффективное высотное здание уникально. Возведенные высотные здания изменяют аэродинамику городской застройки, в результате чего возникают сильные воздушные вихревые потоки, поэтому при проектировании высотных зданий требуется исследование их аэродинамических характеристик с учетом прилегающей городской застройки. Возрастают требования к сопротивлению воздухопроницанию конструкций. Это связано с разностью давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности ограждений, существенно возрастающей с увеличением высоты и влияющей на температурный режим здания. Традиционные окна не обеспечивают требуемое сопротивление воздухопроницанию, поэтому для высотных зданий необходимы специальные конструкции световых проемов.
Автономные источники теплоснабжения (АИТ) – источники тепловой энергии, не связанные с центральными системами теплоснабжения. Эти источники не соединены с внешними сетями теплоснабжения, но они не являются автономными в полном смысле этого слова, поскольку они связаны с централизованными системами снабжения топливом (чаще всего газовым), электричеством и водой.АИТ, в соответствии с проектом [12], может располагаться в отдельно стоящем здании с соблюдением необходимых расстояний между АИТ и высотными зданиями или в пристроенном здании, примыкающем к высотному зданию. АИТ или энергетический центр (ЭЦ) допускается размещать на крыше высотного здания или крыше самой высокой стилобатной части.
На крышах высотных, зданий устанавливаются ветряные турбины, которые производят электроэнергию для отопления здания. На крышу одного здания [9], можно устанавливать одну, две или несколько турбин в зависимости от
высоты здания и от полезной площади крыши. Установленный на крыше, ветрогенератор позволяет полностью или частично обеспечить здание отоплением, горячим водоснабжением и общим освещением. Такая ветротурбина одинаково подходит как для высотных жилых домов, так и для офисных, деловых и административных многоэтажных комплексов. Благодаря медленному вращению ротора турбины и магнитной подвеске, которая компенсирует вес ротора, установленная ветротурбина работает тихо и не создает вибраций. Также она полностью безопасна для насекомых, животных и птиц.
В зарубежной практике используется энергия, вырабатываемая ветряными турбинами. Этой энергии достаточно для работы всех внутренних коммуникаций здания. Высотные здания Бостона, Дюссельдорфа, Милана, Монреаля, Нью-Йорка, Торонто оснащены автономными источниками теплоснабжения, размещенными на крыше.
Так же, для получения энергии от солнечного света, на фасадах зданий устанавливаются крупномасштабные солнечные батареи.
В конструкции башен Бахрейнского всемирного торгового центра (рис. 1) установлены три ветряные турбины суммарной мощностью в 675 кВт. Каждая из этих турбин диаметром 29 метров, ориентирована на север, именно оттуда, со стороны Персидского залива, ветер дует наибольшее количество дней в году.
Башни в форме кораблей спроектированы в форме туннеля, в результате чего ветер, проходя через туннель, ускоряется и проходит через турбины. Полезное использование между башнями туннеля, образующего S-образный поток, было подтверждено тестами, показывающими, что любой ветер, приходящий под углом в 45° к каждой стороне центральной оси, будет создавать ветровой поток, перпендикулярный к турбинам, что увеличивает их потенциальные возможности по выработке электроэнергии.
Ветровые турбины рассчитаны на производство от 11 до 15% энергии, необходимой башням, или приблизительно от 1,1 до 1,3 ГВтч электроэнергии в год. Это эквивалентно производству света для 300 домов в течение одного года.
Рис.1. Международный торговый центр в Бахрейне.
Fig. 1. International Trade Center in Bahrain.
Такие ветровые турбины помогут решить не Многоквартирный жилой дом Strata Tower
только энергетические задачи высотного здания, но SE1 в Лондоне (рис. 2). 43-этажный небоскреб
и экологические проблемы. Ветротурбина имеет высотой 148 метров построен в 2010 году. На
отличные показатели по стоимости в расчете на крыше здания расположены три ветрогенератора
единицу установленной мощности. Она (9-метровые ветряные турбины, каждая мощностью
практически не требует технического 19 кВт), которые обеспечивают 8 % всей
обслуживания в течение многих лет эксплуатации, потребляемой электроэнергии здания. Турбины
что также снижает ее стоимость совокупного имеют по пять лопастей, вместо привычных трех.
владения. Срок эксплуатации такой турбины Такое решение принято с целью значительного
составляет порядка ста лет, что является уменьшения уровня шума и вибрации. экономичным и эффективным решением для высотных зданий.
Рис.2. Многоквартирный жилой дом Strata Tower SE1 в Лондоне Fig. 2. Apartment block Strata Tower SE1 in London
Важным преимуществом ветрогенераторов, обеспечивают полное энергопитание всех установленных на крыше, является то, что они внутренних коммуникаций здания, включающих
три скоростных лифта и аварийное освещение, а также помещений общего пользования, подземных вело – и автостоянок и автоматической системы мытья окон. На первых этажах здания располагаются несколько магазинов и фитнес-клуб. Strata Tower SE1 является одним из самых высоких жилых зданий Лондона.
Для экономии энергии в здании Strata максимально используется естественная вентиляция, и специальные стекла с улучшенной изоляцией.
Аэродинамика конструкции была спланирована так, чтобы ветер вращал турбины с максимальной эффективностью в течение всего года. По расчетам инженеров, ветер скоростью 60 км/ч должен обеспечить выработку 50МВт-часов электроэнергии в год.
Новый жилой экологический комплекс с вертикальным лесом в Милане (рис. 3) включает в себя два небоскреба, которые возвышаются на 87 и 119 метров. Вместе с обычными помещениями современныхгородскихзданий (квартиры, офисы, кафе, торговый центр, несколько концертных залов и кинотеатров) строения имеют и эко-дружественные инновации: система сбора и фильтрации дождевой воды, индивидуальное отопление, солнечные панели и ветрогенераторы на крыше. Но самое главное – в двух высотках сочетаются на первый взгляд совсем не сочетающиеся вещи – железобетонные конструкции и целая лесная экосистема. В коридорах, на балконах, в холле, на смотровых площадках, фасадах, на крыше и во многих других местахэкосистемы растет местная и экзотическая растительность.
Рис. 3. Жилой комплекс с вертикальным лесом в Милане Fig. 3. Residential complex with a vertical forest in Milan
Ассиметричная структура зданий получается благодаря размещенным в неправильном порядке этажам, терассам и балконам на фасадах Такое архитектурное решение позволяет жителям экодомов использовать около 8,900 м2 для наслаждения чистым воздухом в тени деревьев и отдыха среди почти целого гектара «вертикального леса».
В отечественной практике автономные источники теплоснабжения в крышном варианте начали внедряться с 2000 г. АИТ на высотном здании «Башня 2000» (Москва, набережная Т.Г. Шевченко) на отметке 100 м мощностью 13 МВт; (рис. 4), на высотном жилом доме (Москва, ул. Сельскохозяйственная) на отметке 110 м мощностью 3,4 МВт; (рис 4), на высотном здании
башни «Исеть» (Екатеринбург) на отметке 130 м мощностью 6 МВт (рис. 5), и др. объекты.
Бизнес центр «Башня 2000» (рис. 4), стал первым реализованным проектом комплекса Московского международного делового центра (ММДЦ) Москва-Сити. В здании 34 этажа, его высота более 100 метров. В бизнес центре выполнена высококачественная отделка внутренних интерьеров. Открытая планировка этажей позволяет формировать внутренне пространство исходя из потребностей компании.
Бизнес центр «Башня-2000» располагает независимым теплоснабжением (собственная газовая крышная котельная), центральной системой приточно-вытяжной вентиляции и
кондиционирования, комплексной системой безопасности.
34-х этажный жилой дом по ул. Сельскохозяйственно в Москв (рис. 4), – .первый в России и в г.Москве высотный жилой дом с размещением крышной котельной мощностью 3,5 МВт на отметке выше 110 метров с прокладкой
газопровода среднего давления по фасаду жилого дома с применением котлов с конденсацией водяных паров дымовых газов. КПД котельной установки достигает 107 %.
Башня «Исеть”(рис. 5), – это 52-этажный небоскреб высотой209 метров в сердце уральской столицы, один из составляющих строящегося комплекса «Екатеринбург-сити». Из окон открывается панорамный вид на одноименную реку.
Источником тепловой энергии башни «Исеть» служит крышная автономная котельная, где установлены насосы линеек ТР и СМ, отличающиеся компактностью и модульностью. Четырьмя котлами Rendamax Ю409 генерируется мощность 6732 кВт. Этого более чем достаточно для удовлетворения нужд комплекса таких размеров Котлы от Rendamax компактны по габаритам, легки по весу, имеют разборную конструкцию, поэтому идеально подходят для установки в крышных и блочно – модульных котельных.
Рис. 4. «Башня 2000», набережная Т.Г. Шевченко и 34-х этажный жилой дом, ул. Сельскохозяйственная в Москве. Fig. 4. “”Tower 2000”, embankment of T.G. Shevchenko and 34-storey residential building, st.
Agricultural in Moscow.
Рис. 5. Башня «Исеть г. Екатеринбург – са
Fig. 5. Tower “Iset of Ekaterinburg – the
Благодаря уникальной конструкции, эти котлы отличаются следующим:
– высокая удельная теплопроизводительность;
– соответствие самым жестким экологическим требованиям;
– минимальные габариты и вес котлов позволяют устанавливать их в крышных котельных без усиления перекрытий, несущих конструкций и фундаментов зданий;
– конструкция котлов позволяет провести их полную разборку и сборку на месте установки, что позволяет не использовать грузоподъемные устройства, а так же применять котлы при реконструкции объектов теплоснабжения;
– долговечность благодаря применению коррозионно стойких материалов;
– низкий уровень шума позволяет не проводить мероприятий по шумоподавлению;
– широкий диапазон регулирования и гибкая возможность управления;
– широкий модельный ряд;
– большой набор дополнительных функций;
– высокое значение КПД позволяет максимально эффективно использовать энергоносители
Данные преимущества дают возможность произвести замену котлов в существующих крышных котельных, оснащенных непрофильным котельным оборудованием.
й высокий северный небоскреб планеты ;hest northern skyscraper of the planet
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Исследуя теплоснабжение и
энергообеспечение высотных зданий в зарубежной и отесественной практике можно сказать, что в настоящее время активно осуществляется переход на индивидуальное теплоснабжение и энергообеспечение строящихся объектов. Установленные в высотных комплексах и жиых домах на крыше ветрогенераторы, позволяет частично или полностью обеспечить здание отоплением, горячим водоснабжением и общим освещением. В качестве автономных источников теплоснабжения используются не только традиционные отдельно стоящие котельные, которые сегодня сооружаются в вариантах блочных и модульных, но и встроенные, пристроенные к зданиям. Проекты современных крышных котельных также осуществляются в блочных и модульных решениях
Крышный вариант автономных источников теплоснабжения широко применяется в районах плотной городской застройки зарубежных и отечественных мегаполисов.
Преимуществами этих котельных, по сравнению с дру гим и типам и являются: о тсутствие необходимости в отводе дорогостоящего земельного участка, как в случае с отдельностоящей котельной в центре мегаполиса (где земля стоит очень дорого).
АИТ или энергетический центр (ЭЦ) -источник комбинированной выработки тепла и холода [10] допускается размещать на крыше
высотного здания или крыше самой высокой стилобатной части.
Для теплоснабжения и холодоснабжения в помещении АИТ могут быть установлены абсорбционные холодильные машины (АБХМ) и другое оборудование, вырабатывающее теплоту и холод, которые могут быть объединены в единый энергетический центр (ЭЦ) высотного здания или комплекса [12].
Оборудование АИТ, мощности АИТ и схемы регулирования отпуска теплоты расчитываются и выбираются исходя из обеспечения максимальной энергетической эффективности системы теплоснабжения[10],. Общая тепловая мощность устанавливаемых котлов и единичная производительность каждого не нормируются.
Значение тепловой мощности АИТ подбирают с учетом соответствия расчету потребления теплоты для конкретного здания (комплекса).
Число устанавливаемых котлов
(теплогазогенератов) в АИТ должно быть не менее трех При выходе из строя одного из них, другие котлы должны обеспечивать не менее 70% расчетной тепловой нагрузки комплекса на период проведения ремонтно-восстановительных работ. При этом при наличии в здании потребителей первой категории должно быть обеспечено 100% покрытие потребности их в тепловой энергии.
Способ резервирования подачи теплоты и пропускную способность резервного ввода следует проектировать согласно СП 124.13330.
Если по техническим условиям теплоснабжающей организации эти требования не могут быть обеспечены, теплоснабжение может быть осуществлено от автономного источника теплоснабжения (АИТ) на газовом топливе в пристроенном или крышном варианте, возможно в комбинации с другими альтернативными источниками энергии, соответствующими требованиям охраны окрухающей среды и соответствующих требований по
энергоэффективности и безопасности.
Схема теплоснабжения высотного здания от автономного источника (АИТ, ЭЦ) [10], представлена на рис.6
Автоматика в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) башни «Исеть» регулирует режим работы системы теплоснабжения в зависимости от
погодных условий и реальной потребности в тепловой энергии. Система отопления организована с горизонтальной разводкой и применением квартирных тепловых пунктов (КТП). Комфортный микроклимат помогает поддерживать центральное кондиционирование с использованием чиллера (оборудование для охлаждения жидких веществ). Внутренние блоки -фанкойлы работают на охлаждение и обогрев и имеют дистанционное управление. Воздухообмен обеспечивают центральные приточные и вытяжные установки с поквартирным распределением.
Все инженерные системы здания работают в гибком режиме, сберегая энергоресурсы и обеспечивая выбранные климатические параметры.
Сравнительный анализ источников теплоснабжения
Централизованное отопление
Преимущества:
– возможность использования дешевого топлива;
– высокая надежность;
– простота в использовании.
Недостатки:
– существенные потери тепла, что требует больший объем источника энергии по сравнению с автономным оборудованием;
– отсутствие возможности регулировки температуры нагрева, что негативно сказывается на микроклимате квартиры;
– самовольное отключение от центрального отопления выполнять категорически запрещается.
Автономные источники теплоснабжения
Преимущества АИТ:
– отсутствие дорогостоящих наружных тепловых сетей;
– быстрый монтаж оборудования;
– сокращение расходов топлива за счет местного регулирования.
Недостатки АИТ:
– высокая стоимость блочно-модульной котельной;
– -затраты на устранение шума и вибрации.
Рис. 6. Схема теплоснабжения высотного здания от автономного источника (АИТ, ЭЦ) Fig. 6. Diagram of heat supply of a high-rise building from an autonomous source (AIT, EC)
Исходя из вышеизложенного, для высотного здания автономная система теплоснабжения -является предпочтительной. Однако, необходимо привлечь высококвалифицированных инженеров, для разработки схемы отопления и выбрать котлы, с необходимыми характеристиками,
обеспечивающими потребности здания.
Автоматика в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) регулирует режим работы системы теплоснабжения в зависимости от погодных условий и реальной потребности в тепловой энергии. Система отопления организована с горизонтальной разводкой и применением квартирныхтепловых пунктов (КТП). Комфортный
микроклимат помогает поддерживать центральное кондиционирование с использованием чиллера (оборудование для охлаждения жидких веществ). Внутренние блоки – фанкойлы работают на охлаждение и обогрев и имеют дистанционное управление. Воздухообмен обеспечивают центральные приточные и вытяжные установки с поквартирным распределением.
Все инженерные системы здания работают в гибком режиме, сберегая энергоресурсы и обеспечивая выбранные климатические параметры.
Сравнительный анализ автономных источников теплоснабжения представлен таблицей 1.
Таблица 1. Автономные источники телоснабжения
Table 1. Autonomous sources of the body supply
Объекты Ветряные турбины Солнечные батареи Ветряки Крышные котельные Примечания
Международный торговый центр в Бахрейне + +
Высот-ный жилой дом в Лондоне + +
Высот-ный жилой дом в Милане + + +
Башня 2000 в Москве +
34- этажный жилой дом в Москве +
Башня «Исеть» в Екатеринбурге +
В настоящее время накоплен научно-те хнич е с кий по те нциал, по зволяющий р е ализовать идею полностью автоматизированного источника теплоснабжения и энергоснабжения без постоянного присутствия обслуживающего персонала на основе применения отечественного и импортного оборудования.
Высотные здания, являясь достижением научной и инженерной мысли, экономического развития страны, требуют применения наиболее экономичных и эффективных способов энерго- и теплоснабжения. Поэтому АИТ в перспективе возможно получат более широкое
распространение
ВЫВОДЫ
Высотные здания, особенно здания значительной высоты — 250 м и более, имеют свою специфику,существенно отличающую их от обычных зданий. К особенностям высотных зданий относятся прежде всего: превалирующее значение горизонтальных (в первую очередь, ветровых) нагрузок над вертикальными; повышенная значимость воздействия ряда природных факторов (сейсмика, солнечная радиация, аэродинамика).
Поиск новых источников энергии является актуальным во всем мире. Ветрогенераторы и солнечные батареи активно используются в энергетическом комплексе ряда европейских стран
Всё увеличивающиеся потребности в офисных, жилых, общественных, торгово-выставочных площадях, рост числа автомобилей приводят к максимальной концентрации зданий на
минимальных площадях, что вызывает рост этих объектов в высоту. При дефиците городских тепловых мощностей, в новых районах или на отдельно стоящих зданиях, к которым по какой-либо причине невозможно провести магистраль к теплоцентрали используются крышные котельные, работающие на природном газе. Они предназначаются для обеспечения потребителей бесперебойным, безопасным и экономичным теплом и горячим водоснабжением и работают без привлечения дополнительного обслуживающего персонала.
Использование природного газа в высотных зданиях и многофункциональных высотных комплексах возможно при применении систем газоснабжения среднего давления для крышных источников теплоснабжения и автономных источников энергоснабжения, которые приобретают все большую популярность при возвелении высотных зданий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Бакмаматова Л.Н., Алексеенко В.И., Жиленко О.Б. Особенности оценки ветрового воздействия на высотные здания. /Электронный сборник статей по материалам ХХХ студенческой международной заочной научно-практической конференции. – Москва: Изд. «МЦНО». – 2016. -№ 1 (30) / [Электронный ресурс] http://www.nauchforum.ru/archive/MNF_tech/1(30).pd f
(Дата обращения: 12.12.2017).
2. Кузнецов С.Г. Эффекты волнообразования при обтекании ветровым потоком высотных зданий и сооружений / С.Г. Кузнецов; Норд-Пресс. Донецк.-2009.- 199с.
3. Леденев В.В Высотные здания: учеб.пособие / В.В. Леденев; Тамбовск. гос. техн. ун-т. – Тамбов, 2014. – 277 с.
4. Симиу Э., Сканлан Р. Воздействие ветра на здания и сооружения. М., 1984.-360с.
5. Генералов В.П. Особенности проектирования высотных зданий: учеб.пособие / В.П. Генералов; Самарск. гос.арх-строит, ун-т -Самара, 2009- 296 с.
6. МГСН 4-19.05: Многофункциональные высотные здания и комплексы: Московские городские строительные нормы. – М.: ОАО ЦНИИЭП жилища, 2005. – 208с.
7. АВОК №3’2016 / Теплоснабжение -[электронный ресурс] http://www.abok.ru/for_spec/articles.php (Дата обращения: 11.11.2017)
8. АВОК №4’2005 / Отопление и горячее водоснабжение -[электронный ресурс] http://www.abok.ru/for_spec/articles.php (Дата обращения: 11.11.2017)
9.Инженерное оборудование высотных зданий./Бродач М.М. (ред.).- М.АЮК-ПРЕС.-2007.-320 с.
10. СП 253.1325800.2016 Инженерные системы высотных зданий.
11. СОК № 4 2017 Насосы для инженерной системы северного небоскрёба — башни «Исеть».
12. СТО НОСТРОЙ 2.15.70-2012 Инженерные сети высотных зданий.
13. 4 Times Square New York City. Highlighting high performance. US DOE. 2001
REFERENCES
1. Bakmatova LN, Alekseenko VI, Zhilenko OB Features of the as sessment of wind impact on high-rise buildings. / Electronic collection of articles on the
materials of the XXX student international correspondence scientific-practical conference. -Moscow: Izd. “ISCO”. – 2016. – No. 1 (30) / [Electronic resource]
http://www.nauchforum.ru/archive/MNF_tech/1(30).pd f
(Date of circulation: 12.12.2017).
2. Kuznetsov SGEffects of wave formation in the flow of high-rise buildings and structures by the wind flow / S.G. Kuznetsov; Nord-Press. Donetsk.-2009.-199s.
3. Ledenev V.V. High-rise buildings: teaching aid / V.V. Ledenev; Tambov. state. tech. un-t. – Tambov, 2014. – 277 with.
4. Simio E., Scanlan R. Impact of wind on buildings and structures. M., 1984.-360s.
5. Generalov V.P. Features ofthe design of high-rise buildings: textbook / V.P. Generals; Samarsk. state.arch.-build, un-t – Samara, 2009- 296 with.
6. MGSN 4-19.05: Multifunctional high-rise buildings and complexes: Moscow city building standards. – Moscow: JSC Central Research Institute of Housing, 2005. – 208s.
7. ABOK №3’2016 / Heat supply – [electronic resource] http://www.abok.ru/for_spec/articles.php (Date of circulation: 11.11.2017)
8. ABOK № 4’2005 / Heating and hot water supply – [electronic resource] http://www.abok.ru/for_spec/articles.php (Date of circulation: 11.11.2017)
9. Engineering equipment ofhigh-rise buildings. / Brodach MM (ed.) .- M.: AB0K-PREC.-2007.-320 p.
10. SP 253.1325800.2016 Engineering systems of high-rise buildings.
11. SOK № 4 2017 Pumps for the engineering system of the northern skyscraper – the tower “Iset”.
12. STO NOSTROY 2.15.70-2012 Engineering networks of high-rise buildings.
13. 4 Times Square New York City. Highlighting high performance. US DOE. 2001
AUTONOMOUS HEAT SUPPLY OF HEIGHT BUILDINGS Gapeeva NA, Zhilenko O.B.
Summary As an autonomous source ofheat supply for high-rise buildings, roofboiler houses with hot-water boilers are most used. The use of roof boiler rooms reduces the overall cost of construction, while increasing the energy efficiency ofthe heat supply system due to the lack of a heating main. Autonomous heating ensures uninterrupted supply of heat and hot water, regardless of the season, and allows you to adjust the system based on climatic conditions at a particular time, as well as reduce the cost of this type of public services.
The subject of the study: Features of autonomous heat supply of high-rise buildings, advantages and disadvantages of using roof boiler-houses as an independent source of heat supply.
Key words: high-rise buildings; aerodynamic loads; autonomous sources of heat supply; wind generators: roof boiler rooms; boilers Rendamax Abstract.
Автономное теплоснабжение | Стройматериалы
Организация автономного теплоснабжения.
Что эффективнее в условиях города — централизованное или автономное теплоснабжение? Вопрос этот не имеет однозначного ответа. Мнения разделяются не только на уровне отрасли, но и на общегосударственном. Достоинства и недостатки каждой концепции следует рассматривать применительно к существующей практике, имеющимся ресурсам, нормативной базе и жилому фонду. Попробуем взвесить «за» и «против» каждого подхода и оценить перспективы их комбинированного использования
Тема индивидуального отопления возникла в России не вдруг, а на почве проблем чисто экономического характера. Кризис неплатежей в 1990-х, сверхнормативный износ теплосетей и низкое качество услуг некоторых предприятий ЖКХ породили целый букет проблем, включая перебои в подаче тепла и высокие цены на него.
Практика индивидуального учета электроэнергии и воды говорит о том, что экономия может оказаться более чем существенной.
СТИХИЙНЫЕ ВЕЯНИЯ
Очевидной реакцией населения стали попытки отказаться от услуги вообще и обеспечивать себя теплом самостоятельно, благо соответствующее оборудование доступно. Известны прецеденты стихийной установки газовых котлов в масштабе целых многоквартирных зданий. С юридической точки зрения это возможно, хотя вопрос и спорный. Но дело не только в букве закона: отапливать с помощью индивидуального котла коттедж и городскую квартиру — это разные вещи.
Прежде всего индивидуальное отопление возможно только в газифицированных зданиях. Второй момент — безопасность. Если газовая плита включается только для приготовления пищи, то отопительный котел работает постоянно. Пусть имеется выбор оборудования, отвечающего самым высоким современным требованиям безопасности; но если каждый собственник выбирает котел самостоятельно, то у соседей всегда остается повод для беспокойства.
Основной же вопрос заключается в безопасности дымоудаления. Российские нормативы запрещают выводить дымоходы через фасады зданий, поэтому в реальности легально пользоваться индивидуальным отоплением могут только жители верхних этажей либо обитатели домов с автономным горячим водоснабжением (газовыми колонками), где имеются коллективные дымоходы.
Остается открытым и вопрос отопления помещений общего пользования — лестниц, подъездов, межквартирных и лифтовых холлов, подвалов и чердаков, подсобок. Если дом проектировался с расчетом на центральное отопление, то отказ от него может привести к промерзанию конструкций и стать причиной аварийного состояния всего здания. Жильцы в этом случае вряд ли могут рассчитывать на расселение или компенсацию.
Если уж использовать индивидуальное отопление, то либо изначально строить здания с такой системой теплоснабжения, либо переходить на нее в процессе реконструкции (капитального ремонта). Попытки же перевода на газовое отопление отдельно взятых квартир в централизованно отапливающихся домах выглядят вообще сомнительно.
ЧТО НАМ СТОИТ ДОМ ПОСТРОИТЬ
Отбросив идею о самоопределении отдельных квартир в вопросах организации отопления, рассмотрим эту концепцию в масштабахдомостроения. Действительно, независимая схема теплоснабжения каждой квартиры выглядит привлекательно, хоть независимость эта и относительная: газ все равно магистральный. Практика индивидуального учета электроэнергии и воды говорит о том, что экономия может оказаться более чем существенной. Да и соображения комфорта играют не последнюю роль, когда у каждого собственника появляется возможность самостоятельно определять для себя сроки начала и конца отопительного сезона, при необходимости устраивая его хоть летом. Использование же двухконтурного котла радикально снижает еще и стоимость горячей воды.
Все это вкупе с богатым зарубежным опытом дает право на жизнь зданиям с индивидуальным отоплением. Сегодня в России их построено уже немало. Особенно популярны подобные проекты в Черноземье, реализуются они в Смоленске, Серпухове, Брянске, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Калининграде, Нижнем Новгороде, Казани и других городах. По утверждению некоторых источников, стоимость тепла в подобных домах в четыре-пять раз меньше, чем при использовании центрального отопления.
И все же оценивать ситуацию правильно в масштабах города. «Когда мы говорим об отдельно стоящем здании в чистом поле, то индивидуальное отопление видится и удобным, и выгодным вариантом, особенно если учесть стоимость подведения теплоцентрали от некоего гипотетически удаленного источника. Однако если речь идет о городе, где имеются или строятся необходимые генерирующие мощности, то такой подход представляется необдуманным. В этом случае отказ от центрального теплоснабжения означает перевод городских ТЭЦ из режима когенерации на конденсационный цикл. Это влечет за собой существенное повышение стоимости киловатт-часа электроэнергии плюс лавинообразный рост теплового загрязнения атмосферы и ухудшение экологической обстановки в городе», — объясняет Антон Белов, заместитель директора теплового отдела компании «Данфосс», производителя энергосберегающего оборудования.
По мнению специалиста, в России говорить об индивидуальном отоплении имеет смысл, если подключение к теплосетям либо невозможно, либо затруднено и поэтому стоит слишком дорого. Также могут рассматриваться проекты социальной значимости. Например, когда строительство нового жилья тормозится по причине отсутствия необходимых тепловых мощностей. Правда, это уже ошибки градостроительной политики, которые следует минимизировать.
Существует и другое популярное решение — домовые котельные. Во многих случаях такой вариант более предпочтителен, поскольку экономически оправдан — в этом случае снижается стоимость оборудования и строительства, упрощается проектирование и эксплуатация внутридомовых инженерных коммуникаций (газоснабжения, водоснабжения, вентиляции, дымоудаления).
Есть у домовой котельной и еще одно, решающее преимущество: возможность строить высотные дома при отсутствии центрального теплоснабжения. Используемые в жилых зданиях системы газоснабжения низкого давления имеют существенные ограничения по этажности, поэтому построить «высотку» с индивидуальным отоплением в квартирах невозможно в принципе. Если же источник тепла в доме общий, то ограничений нет. Это решение сегодня широко используется, например, в подмосковных Химках, где чуть ли не половина высотных новостроек имеют крышные котельные. Правда, в Москве они запрещены, поэтому для котельной нужно предусматривать отдельную постройку рядом с домом.
Следует обратить внимание и на альтернативные источники энергии, которые сегодня также входят в повседневный обиход. «Потребность в тепле и горячем водоснабжении малоэтажных зданий может быть полностью покрыта с помощью геотермальных тепловых насосов, — считает Андрей Осипов, руководитель направления «Тепловые насосы» компании «Данфосс». — В некоторых случаях стоимость такого решения уже на этапе строительства, без учета окупаемости в ходе эксплуатации, оказывается меньше стоимости строительства газовой домовой котельной, поскольку нет необходимости тянуть к зданию газопровод. Использование геотермальной энергии позволяет отказаться не только от центрального теплоснабжения, но и от магистрального газа, что дает жилищному строительству еще одну степень свободы».
Что касается высотных зданий и больших жилых комплексов, то здесь различные решения часто используются в комбинации друге другом. Так, тепловой насос может работать в тандеме с газовой котельной или центральным отоплением, служить дополнительным источником тепла (например, для нагрева воды в системе ГВС теплом утилизируемого воздуха).
Домовые котельные дают возможность строить высотные дома даже при отсутствии центрального теплоснабжения.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
Технология основана на заимствовании и преобразовании тепловой (геотермальной) энергии, накопленной в земле. Принцип прост: если температура грунта превышает значение «абсолютного нуля», значит, у него есть тепловая энергия, которую можно использовать. Как известно из второго начала термодинамики, тепло не может быть передано от более холодного тела (в нашем случае это земля) к более нагретому (контур системы отопления), поэтому система геотермального отопления состоит из трех контуров, в которых циркулируют жидкости с различными физическими свойствами. Во внешнем (так называемом рассольном, проложенном в земле ниже уровня промерзания) циркулируют рассол или антифриз — незамерзающая жидкость, температура которой ниже температуры грунта.
Во внутреннем отопительном контуре находится теплоноситель. В обеспечивающем передачу тепла из внешнего во внутренний контур теплообменнике теплового насоса — хладагент с низкой температурой кипения. Теплоноситель первичного, рассольного контура вбирает тепловую энергию из грунта, нагреваясь на несколько градусов. В испарителе теплообменника рассол (антифриз) отдает тепло еще более холодному жидкому хладагенту, находящемуся под низким давлением. В этих условиях нескольких градусов достаточно, чтобы хладагент перешел в газообразное состояние (испарился). Затем компрессор сильно сжимает хладагент, отчего его температура значительно повышается (+70°С и выше). Нагретый хладагент поступает в конденсатор, где отдает тепло более холодному теплоносителю, циркулирующему в отопительном контуре здания. Отдав часть тепла, хладагент вновь конденсируется (становится жидким), а дросселирующий клапан на границе между конденсатором и испарителем вновь понижает его давление. Затем цикл повторяется.
ПОКВАРТИРНОЕ — НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО ИНДИВИДУАЛЬНОЕ
Рассуждая о поквартирном отоплении, мы часто забываем, что за этим термином скрываются сразу две различные концепции. Первую — отопление с помощью индивидуальных котлов — специалисты называют местным отоплением. Вторая — поквартирное распределение тепла, подаваемого централизованно, от домовой котельной или городской теплосети.
Получившая в отечественном жилищном строительстве наибольшее распространение вертикальная однотрубная (стояковая) разводка системы отопления имеет целый ряд недостатков, и именно они во многом объясняют интерес россиян к индивидуальному отоплению. Однако оптимальное решение существующих проблем лежит в совершенно иной плоскости. «В многоэтажном жилищном строительстве системы с поквартирной разводкой представляют собой реальную альтернативу системам местного отопления. Можно сказать, это комбинированный подход, позволяющий реализовать в рамках системы центрального городского теплоснабжения все достоинства индивидуального отопления», — комментирует А. Белов.
Как отмечает специалист, основные претензии горожан заключаются в невозможности самостоятельно регулировать подачу тепла в квартиры и платить только за фактически израсходованную энергию. Действительно, когда общие стояки пронизывают каждую комнату, регулировать подачу теплоносителя и учитывать расход тепла в рамках отдельной квартиры сложно. В России сегодня такие здания составляют до 80% существующего жилого фонда, отсюда и масштаб недовольства.
«При поквартирной разводке отопления на каждом узле ввода устанавливаются регулирующая арматура и индивидуальный теплосчетчик, таким образом решается вопрос индивидуального подхода к потреблению и оплате тепла. Подобная схема позволяет, как и при индивидуальном отоплении, произвольным образом строить внутриквартирную систему, использовать отопительные приборы различной конфигурации и дизайна. Наконец, применяемая в таких схемах двухтрубная разводка более экономична по сравнению с однотрубной, используемой в большинстве стояковых систем», — объясняет А. Белов.
Справедливости ради нужно отметить, что сегодня уже существуют аналогичные решения и для традиционных российских однотрубных систем с вертикальной разводкой. Так, система INDIV AMR для поквартирного учета тепла делает его возможным и в обычных зданиях типовой застройки. Вместо традиционных расходомеров в системе используются радиаторные распределители, регистрирующие теплоотдачу отопительных приборов. Для управления потреблением тепла в этом случае (впрочем, как и практически в любой системе) применяются автоматические радиаторные терморегуляторы. А низкую энергоэффективность однотрубной системы помогут повысить термостатические балансировочные клапаны AB-QT, позволяющие сделать расход теплоносителя по стоякам регулируемым. Все эти решения могут без ограничения использоваться в том числе и при капитальном ремонте жилых домов. Таким образом, прелести индивидуального отопления становятся доступны всем россиянам… без перехода на индивидуальное отопление!
На российском рынке появляются новые технологии, позволяющие использовать нетрадиционные источники энергии. Таким примером в области систем отопления является применение геотермальных тепловых насосов, которые уже активно эксплуатируются в других странах.
Автор: Даниил Борисов
Источник: Всё о строительство ремонт дизайн № 50 (337), от 18 декабря 2014
|
Автономные системы теплоснабжения | Блог инженера теплоэнергетика
Здравствуйте! Еще не так давно централизованное теплоснабжение в домах представлялось практически единственно возможным, но на сегодня и автономная система подачи тепла становится все более распространенной. К преимуществу централизованной системы отопления можно отнести отсутствие необходимости контроля работы системы со стороны потребителя тепла.
Тепло самостоятельно, без помощи ваших дополнительных действий начинает поступать в дом, и такими же потаенными для потребителей способами перестанет это делать сразу по окончании отопительного сезона. Но вот потери тепла в магистральных тепловых сетях, еще до границы ввода теплосети в дом – это настоящая проблема центрального теплоснабжения. Потери эти могут превышать 30-35 процентов от общего произведенного количества тепла от теплоисточника.
В таком случае вид отопления, называемый автономной отопительной системой, смотрится очень даже привлекательно. Если решено, что теплоснабжение вашего дома обязательно должно быть децентрализованным, или автономным по другому, то у вас сразу возникнет возможность выбора системы. Автономная система теплоснабжения может быть как электрической, так и водяной.
Электрические системы отопления.
В начале рассмотрим электрические системы теплоснабжения. Широкий ассортимент электрокотлов, нагревателей и обогревателей — выбор в этом сегменте техники богат. Также сюда можно относить напольный обогрев, осуществляемый с помощью специальных систем кабелей. Рекомендация профессионала в отношении данного типа отопления однозначна — это качественные методы отопления жилья, правда и довольно недешевые. Ведь отопление электричеством во многих регионах на сегодняшний день можно и вправду считать роскошью.
К бесспорному преимуществу отопления электричеством можно отнести простоту эксплуатации, низкие тепловые потери, регулирование, и конечно, экологическую безопасность. Инновацией в области теплоснабжения в последнее время считаются системы отопления «теплый пол». Одно из преимуществ теплого пола — экономия полезной площади в комнате, нет загромождения радиаторами. Комфортная температура в комнате при такой системе достигается довольно быстро. Главным источником тепла здесь являются кабели, которые прокладываются под напольными покрытиями по всей площади помещений, позволяя их обогревать. Регулируется подаваемый уровень температуры при помощи небольшого контроллера, а его можно удобно расположить где угодно, так как данные регуляторы имеют малогабаритный размер.
Еще одно удачное решение в обогреве дома — это инфракрасный обогреватель. Принцип действия данного обогревателя нестандартный. Инфракрасное излучение нагревает предметы, расположенные в помещении, и тепло уже от этих предметов передается воздухом к человеку. Частенько такая система размещается в потолочных плоскостях, что будет комфортно, если используется навесные типы потолков.
Наконец , достаточно распространенным являются электрокотлы. Они довольно просто устанавливаются, не занимая много места. Для управления отопительной системой на фронтальных панелях котлов установлены регуляторы .
Системы водяного теплоснабжения.
Многие отечественные и зарубежные компании занимаются вопросами создания котлов специально для систем водяного теплоснабжения. Современные виды водяных систем отвечают любым запросам клиентов. А благодаря обилию различных конструкторских решений и вариантов имеются возможности подобрать те отопительные приборы, которые будут комфортны в использовании. Котлы настенного типа отлично впишутся в интерьер вашего дома. Такие котлы в экологическом смысле безопасны, и могут работать практически на любом виде топлива. Регулировать температуру можно автоматическими методами, и если у вас нет желания все время следить за работой приборов, специально предусмотрены возможности программирования.
Стандартные котлы имеют обычное устройство. Одним из основных элементов является топочная камера, где и перерабатывается топливо. И при всем этом потери тепла значительно ниже в сопоставлении с централизованной системой отопления.
Котлы настенные
Удачным можно считать приобретение настенного котла. Особенно, когда в доме недостаточно свободного места, и отопительные приборы нужно расположить компактно. Популярностью среди настенных котлов пользуются конденсационные котлы. Их преимущество в способности получения тепла даже из фактически отработанных газов сгорания. Для данных котлов предусмотрены особые системы подачи воздуха. Котлы настенного типа характеризуются высокой надежностью.
Котлы напольные
Напольный котел работает практически бесшумно, и считается экологически безопасным. Параметры работы внутренней системы отопления в таком источнике тепла можно отрегулировать по собственному усмотрению. Напольные котлы могут работать в тандеме с бойлером горячего водоснабжения, нагревая в бойлере горячую воду до нужной температуры. Таков краткий обзор автономных систем теплоснабжения.
Теплоснабжение частного дома: современные системы – № 02 (02) сентябрь 2012 – Тепловая энергетика – WWW.EPRUSSIA.RU
Газета “Энергетика и промышленность России” | № 02 (02) сентябрь 2012
Чем больше функций выполняет дом, тем актуальнее становятся для хозяев вопросы его жизнеобеспечения, в особенности – теплоснабжения, ведь современный человек не представляет себе частного дома без таких благ, как отопление и горячая вода. Конечно, речь идет о домах с целью постоянного жительства вне города, а не об отоплении в домах «на выходные». Там все другое и все иначе. Самые сильные холода хозяева таких домов переживают в теплых городских квартирах, и многие проблемы теплоснабжения остаются им неведомы.Современная система отопления должна обеспечивать прогрев воздуха в помещении до определенной температуры, обеспечивать постоянное наличие теплой воды и при этом быть удобной и простой в эксплуатации. Также немаловажна ее надежность и экономичность. Разумеется, устройство системы отопления должно быть предусмотрено уже на этапах проектирования и строительства дома.
Существуют два варианта теплоснабжения загородных домов: подключиться к имеющейся тепломагистрали или организовать собственную автономную систему обогрева. Централизованное теплоснабжение требует прокладки разветвленной сети подземных или наземных теплопроводов, обеспечения их надежной теплоизоляции, защиты от коррозии и механических повреждений при длительной эксплуатации.
Все это резко удорожает строительство, усложняет эксплуатацию и ремонт, кроме того, подключившись к центральному теплоснабжению, вы становитесь полностью зависимы от вашего поставщика тепла. Так что, даже если в вашем регионе есть возможность подключения к теплоцентрали, это не всегда целесообразно. Иногда гораздо выгоднее и удобнее создать собственную систему отопления в доме. При этом вы будете самостоятельно задавать температуру и время обогрева, а также рассчитывать свои затраты.
Автономное теплоснабжение коттеджа
Существует множество автономных систем теплоснабжения, и наиболее распространенной схемой является установка газового котла. Именно такую схему предпочитают большинство компаний, занимающихся строительством коттеджных поселков. В прошлом номере мы достаточно подробно рассказали о газовых котлах и подробно говорить о них здесь не будем. Как отметил глава одной из строительных компаний Валерий Шматок, «одним из достоинств схемы является возможность осуществлять нецентрализованную застройку коттеджей, кроме того, проще увеличить тепловую нагрузку на коттедж». По его словам, именно установку газового котла чаще всего выбирают заказчики.
– Конечно, некоторые компании подключают свои коттеджные поселки и таунхаусы к центральному отоплению или даже строят свою собственную мини-котельную, а потом разводят трубы по коттеджам, однако это серьезно увеличивает стоимость постройки. А что касается схемы со своей собственной котельной, то практика показывает, что эксплуатирующая котельную управляющая компания берет просто сумасшедшие деньги за поставку тепла и такие коттеджи становятся просто «золотыми» для своих владельцев, – рассказал господин Шматок.
Что касается недостатков схемы с индивидуальным газовым котлом, то, по его мнению, это прежде всего чувствительность к давлению газа; взрыво- и пожароопасность; а также необходимость организовывать дымоход.
Говоря о других методах отопления газом, Валерий Шматок отметил, что состоятельные заказчики отдельно стоящих частных домов нередко выбирают установку газгольдера. Такая автономная система не подвергается риску механических повреждений и агрессивных воздействий окружающей среды. Без намеренного постороннего вмешательства газгольдер не может получить повреждения. Пропан практически не меняет давления, поэтому расходуется равномерное количество топлива, кроме того, это экологичный газ, который не наносит вреда окружающей среде.
– Система автономного газоснабжения предполагает, что баллон располагается достаточно глубоко под землей. Он не портит вид, и дизайну дачного участка ничто не угрожает, – отметил Шматок.
Впрочем, как подчеркнул строитель, установка всего необходимого оборудования является достаточно сложным процессом.
– Для того чтобы все было сделано на высшем уровне, необходимо воспользоваться услугами настоящих профессионалов, а это существенно дороже, чем установка обычного газового котла; однако все расходы, которые потребуются для проведения работ и восстановления участка после рытья котлована для газгольдера, прокладки траншей и т. д., окупаются при эксплуатации, так как это один из наиболее экономных методов отопления частного дома, – заметил он.
Впрочем, существует достаточно большое количество альтернатив газовому отоплению. Например, системы отопления на твердом топливе. Как показывает опыт, твердотопливные отопительные котлы могут обеспечить наилучшее соотношение затрат на топливо к конечному количеству продуцируемого тепла, так как цены на топливо для них пока еще относительно невысоки. Котел на твердом топливе в состоянии функционировать и на простых дровах, и на опилках, и на торфе, а потому позволяет владельцу самому определить наиболее выгодный для него вариант энергоносителя. Автономность твердотопливных отопительных котлов обеспечивается, прежде всего, их полной независимостью от качества энергоснабжения. Твердотопливным отопителям не требуется централизованная газовая магистраль или электросеть, вследствие чего они могут эффективно функционировать даже вдали от «цивилизации».
Также не стоит забывать, что дровяные и угольные котлы невероятно удобны тем, что без каких‑либо вспомогательных компонентов являются весьма эффективной системой и очень просты конструкционно. В их конструкции нет каких‑либо технологичных вспомогательных узлов, датчиков и баков. А потому подобный котел отопления выгодно отличается от конкурентных решений поразительной легкостью установки. Достаточно всего лишь определиться с оптимальным местом и подвести коммуникации, и дровяное или угольное отопление дома будет полностью работоспособно. Эти котлы не нуждаются в особом уходе, потому что единственная их рабочая часть – это топка, которую для беспроблемной работы отопителя достаточно лишь изредка чистить. Нужно лишь следить за самой топкой и качеством дымоудаляющей системы, так как сам котел практически не способен «сломаться».
Дешевизна, доступность и эффективность твердотопливных котлов – альтернатива прогрессивным и более дорогим системам отопления. Так что при построении предельно продуктивной и недорогой системы отопления стоит рассмотреть и этот вариант.
Что идет на смену дровам
Однако, несмотря на все свои достоинства, твердотопливные котлы постепенно теряют позиции. Особенно это касается коттеджей вокруг крупных городов. Домовладельцы Москвы и Петербурга не хотят «заморачиваться» с углем и дровами, так как это неудобно (грязь, сажа, постоянная необходимость подкидывать топливо в топку). Баллонный газ в большинстве своем очень плохого качества, к тому же необходимо постоянно следить за его запасом. К этому стоит прибавить уже упомянутые проблемы с котельным оборудованием, возникающие при работе на сжиженном газе.
В качестве альтернативы и тому, и другому в нашей стране для обогрева частных домов довольно часто начинают использовать электрическое отопление. Ведь такое отопление очень комфортно и безвредно. Встречается много схем и способов электрического отопления для индивидуального дома. Это может быть и прямое потребление электричества нагревательным прибором, и, что встречается чаще, водяное отопление дома во главе с электрокотлом.
Первый вариант – наиболее простое отопление частного дома с помощью электроэнергии. В данной схеме трубы и электрический котел отсутствуют. Обогрев происходит за счет нагрева помещений нагревательными приборами, работающими на электричестве. Для прогрева помещения понадобится только розетка для подключения приборов. Однако то, что подходит для города, когда нам надо помочь прогреть квартиру не справляющимся с этим батареям центрального отопления, не совсем годится для загородной недвижимости. Там нужно использовать более совершенные отопительные приборы. К ним можно отнести стационарные радиаторы, конвекторы, электрические теплые полы. Среди их основных преимуществ можно отметить возможность автоматической работы: в зависимости от температуры в помещениях они сами включаются и выключаются. Во-первых, это удобно, а во‑вторых, такой принцип работы позволяет снизить затраты на отопление.
Еще одна схема отопления домов электричеством – водяное отопление с использованием электрического котла. В этом случае в доме монтируют полноценную водяную отопительную систему с трубами, радиаторами, циркуляционным насосом и т. п. Теплообмен в комнатах и других отапливаемых помещениях будет происходить с помощью нагретого теплоносителя. По сути, данная схема является аналогом систем на газе или дизеле. Кроме того, часто встречаются решения с использованием электрических котлов отопления в качестве резервных или дополняющих теплогенератор на другом виде топлива.
Среди основных плюсов электрических систем отопления – более низкий уровень шума, полная экологическая чистота, простота управления, установки и обслуживания подобных систем. Однако существует и серьезный недостаток теплоснабжения домов с помощью электроэнергии – дороговизна. По статистике, данный вид отопления будет наиболее затратен. Не стоит также забывать, что, если вам отключат электроэнергию, а это в нашей стране по‑прежнему случается регулярно, вы останетесь без тепла.
Альтернативное отопление частного дома
Что касается последних новинок в сфере теплоснабжения частных домов, то надо рассказать еще о двух набирающих популярность схемах.
Во-первых, это воздушное отопление коттеджа. Как это работает? В подвале или подсобном помещении устанавливается специальный воздухонагреватель, работающий на дизельном топливе или газе. Горячий воздух подается прямо в комнаты дома, а если потратиться и установить автоматику, то можно регулировать температуру в помещениях, программируя ее на каждый день или неделю. У воздушного отопления очень высокий КПД по сравнению с другими нагревательными системами. Если вы измените температуру воздуха по своему желанию, то воздушная система мгновенно отреагирует на ваши действия, тогда как при водяном или газовом отоплении придется ждать два-три часа. Воздушное отопление привлекательно своей многофункциональностью – если установить в воздуховод увлажнитель воздуха и кондиционер с цифровой системой управления, то в доме можно создавать любой климат по своему желанию. Однако у воздушного отопления есть и недостаток – несмотря на то что продукты сгорания топлива выводятся наружу через дымоход, вместе с воздухом в дом могут поступать не выведенные частицы углекислого газа и другие вредные вещества. И если вас это не устраивает, то для обогрева коттеджа можно попробовать использовать тепловые насосы.
Низкопотенциальные технологии, основанные на использовании тепловых насосов, получили широкое распространение в США, Канаде, Германии и странах Северной Европы. Они вполне могут применяться и в нашей стране. Так, в средней полосе России двухэтажный коттедж площадью 100 квадратных метров за год получает от Солнца более 160 МВт-ч энергии, что превышает всю его годовую потребность. Эта энергия накапливается землей и легко может быть получена обратно теплообменниками теплового насоса. Электрическая энергия затрачивается только на перекачивание жидкости.
В такой системе тепловой насос – это устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине, только работает наоборот.
Надо заметить, что тепловой насос работает тем эффективнее, чем меньше разница между температурами испарителя и конденсатора, то есть температурой источника низкопотенциальной тепловой энергии и температурой потребителя. Таким образом, наиболее эффективно теплонасосные установки для отопления могут применяться в системах, отличительной чертой которых является относительно невысокая температура теплоносителя. Этим требованиям соответствуют системы отопления на основе напольных отопительных панелей. Причем тепловой насос работает не постоянно: он включается в работу в случае, когда температура теплоносителя в баке-аккумуляторе падает ниже определенного значения.
В комбинированных системах, используемых как для тепло-, так и для холодоснабжения, температурный режим грунтового массива поддерживается естественным образом: в зимнее время, когда требуется теплоснабжение, происходит охлаждение грунтового массива, а в летнее, когда требуется холодоснабжение, происходит, наоборот, нагрев грунтового массива, то есть в данном случае грунтовый массив можно рассматривать как своеобразный аккумулятор тепловой энергии.
Таким образом, схем теплоснабжения частного дома существует великое множество, и при выборе подходящей для вас важно не ошибиться. И тогда собственный дом станет для вас и семейным очагом, и «крепостью», и возможностью быть ближе к природе, и прекрасным местом для работы. А главное, вы не будете в нем мерзнуть.
ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В АВТОНОМНЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ | Кабанов
Кабанов, О.В. Энергосбережение в автономных системах теплоснабжения / О.В. Кабанов, С.А. Панфилов // XLV Огарёвские чтения. – Саранск: МГУ Огарёва, 2015. – С. 278–283.
Кабанов, О.В. Аналитический обзор методов оценки (измерения) теплофизических характеристик исследуемого объекта / О.В. Кабанов,
С.А. Панфилов, О.А. Андронова // Актуальные вопросы науки и техники. – Самара; М.: ИЦРОН, 2016. – С. 107–111.
Патент 2599702. РФ. МПК F24D 19/10. Способ автоматического управления теплопотреблением здания в системе центрального теп-
лоснабжения / А.В. Александров, В.П. Александров, А.Е. Журавлёв и др. – Заявл. 23.09.2015; опубл. 10.10.2016, Бюл. № 28.
Патент № 2196274. РФ. МПК F24D 19/10. Способ автоматического регулирования расхода тепла в системе центрального отопления здания.
/ Д.А. Шнайдер, В.Ф. Постаушкин, Л.С. Казаримов, М.В. Шишкин. – Заявл. 28.05.2001; опубл. 10.01.2003, Бюл. № 1.
Патент 2400796. РФ. МПК G05D 7/00. Устройство для автоматического регулирования теплопотребления / И.А. Камшанов. – Заявл.
06.2009; опубл. 27.09.2010, Бюл. № 27.
Анисимова, Е.Ю. Оптимизация температурных режимов общественно-административных и производственных зданий: дис. … канд.
техн. наук / Елена Юрьевна Анисимова. – Челябинск, 2008. – 172 с.
Нагорная, А.Н. Математическое моделирование и исследование нестационарного теплового режима зданий: дис. … канд. техн. наук / Анастасия Николаевна Нагорная. – Челябинск, 2008. – 150 с.
Порецкий, В.В. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: жилые здания со встроенно-пристроенными помещениями обще-
ственного назначения и стоянками автомобилей. Коттеджи: справ. пособие / В.В. Порецкий, И.С. Березович, Г.И. Стомахина. – М.: Пантори,
– 308 с.
Разработка метода определения теплофизических свойств объектов / О.В. Кабанов, С.А. Панфилов, А.С. Хрёмкин, М.А. Бобров // Науч-
но-технический вестник Поволжья. – 2015. – № 5. – С. 253–256.
Охонская, Е.В. Характеристики разряда в тонких и супертонких люминесцентных лампах / Е.В. Охонская, А.В. Пантелеев, В.К. Самородов // Светотехника. – 2000. – № 5. – 21 с.
Пырков, В.В. Особенности современных систем водяного отопления / В.В. Пырков. – Киев: Таки справи, 2003. – 176 с.
Системы отопления. Проектирование и эксплуатация / А.Я. Ткачук, Е.С. Зайченко, В.А. Потапов, А.П. Цепелев. – Киев: Будiвельник, 1985. – 136 с.
Бумагин, А.В. Автономное энергоэффективное отопление загородного дома / А.В. Бумагин // Сантехника, отопление, кондиционирование. – 2012. – № 3 (123). – С. 94–97.
Бумагин, А.В. Автономное энергоэффективное отопление загородного дома / А.В. Бумагин // Сантехника, отопление, кондиционирование. – 2011. – № 12 (120). – С. 90–93.
Кокорин, О.Я. Энергосберегающие технологии функционирования систем вентиляции, отопления, кондиционирования / О.Я. Кокорин. –
М.: Проспект, 1999. – 208 с.
Panfilov, S.A. Determination of thermalphysical properties of facilities / S.A. Panfilov, O.V. Kabanov // Journal of Engineering and Applied
Sciences. – 2016. – 11. – P. 2925–2929.
Кабанов, О.В. Альтернативные источники энергии и их перспективы / О.В. Кабанов, С.А. Панфилов // XX научно-практической конфе-
ренция. – Саранск, 2016. – С. 164–169.
Nest Learning Thermostat – обучаемый термостат для дачи // MYSKU. – URL: https://mysku.ru/blog/ebay/36246.html (дата обра-
щения: 26.05.2018).
Патент 50291. РФ. МПК F28F 13/00. Контроллер управления теплоснабжением / А.В. Обухов. – Заявл. 31.05.2005; опубл. 27.12.2005,
Бюл. № 28.
Panfilov, S.A. Autonomous Power Supply System for Lighting Equipment / S.A. Panfilov, O.V. Kabanov // Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2017. – 12. – P. 8954–8958.
Panfilov, S.A. Method of a Building Object Thermophysical Property Determination / S.A. Panfilov, O.V. Kabanov // Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2017. – 12 (Special Issue 11). –
P. 9056–9060.
Panfilov, S.A. Thermal Mode Calculation Tecnique for Thermal Syphone with Two-Component Heat Carrier / S.A. Panfilov, Yu.A. Fomin, O.V. Kabanov // Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2017. – 12 (Special Issue 2). –
P. 6335–6338.
Panfilov, S.A. Energy Saving Algorithm for the Autonomous Heating Systems / S.A. Panfilov, O.V. Kabanov // International Journal of Advanced
Biotechnology and Research (IJBR). – 2016. – Iss. 4. – P. 1395–1402.
Автономные системы теплоснабжения и электроснабжения
Клиент: ООО «Сибирская теплоэнергетическая компания» (СибТЭК
Период работы: ноябрь 2018 – январь 2019
Проект: ПИР, монтаж полуавтоматической системы розжига котла Линёвской котельной теплоснабжения Новосибирской области
Подробнее
Заказчик : ЗАО «Экран-Энергия»
Период работы: июнь-август 2018
Проект : ТЭО строительства мини-ТЭЦ мощностью 8 МВт
Посмотреть отзыв
Подробнее
Заказчик : ООО «Сибирская теплоэнергетическая компания» (СибТЭК)
Период работы: март 2018 – июль 2018
Проект : Устройство системы охлаждения с циркуляцией оборотной воды в Линёвской котельной теплоснабжения Новосибирской области
Подробнее
Заказчик : ООО «Сибирская теплоэнергетическая компания» (СибТЭК)
Период работ: Январь 2018 – Февраль 2018
Проект : Пусконаладочные испытания котлов БКЗ-75-39 на Линёвской котельной теплоснабжения Новосибирской области
Посмотреть отзыв
Подробнее
Заказчик : ПАО «Тяжстанкогидропресс»
Период работ: июнь 2017 – январь 2018
Проект : Разработка проектно-технической документации на техническое перевооружение газовой котельной 20 МВт на Тяжстанкогидропрессе.Поставка, монтаж и пуско-наладка оборудования.
Посмотреть отзыв
Подробнее
Клиент : ООО «Сибирская теплоэнергетическая компания» (СибТЭК)
Период работ: августа 2017 г. – декабрь 2017 г.
Проект : Обследование технического состояния с разработкой предложения по повышению эффективности и надежности Линёвской тепловой котельной Новосибирской области
Подробнее
Заказчик : ООО «Сибирская теплоэнергетическая компания» (СибТЭК)
Период работ: ноябрь 2017 – декабрь 2017
Проект : Техническое обследование и модернизация запальных узлов Линёвской котельной ТЭЦ Новосибирской области
Подробнее
Заказчик : ЗАО «ТЭП-Холдинг»
Период работ: Октябрь 2016 г. – Март 2017 г.
Проект : Монтаж и пусконаладочные работы в 6 блочных котельных ПАО «Татнефть» на Ерсубайкинском месторождении
Подробнее
Заказчик : ЗАО «ТЭП-Холдинг» e
Период работ: февраль 2016 – декабрь 2016
Проект : Разработка проектной и рабочей документации на строительство газовых котельных для закачки пара в нефтяные скважины для добычи сверхтяжелой нефти ПАО «Татнефть»
Подробнее
Обоснование проекта и связь со страновой / региональной стратегией | Автономный район Внутренняя Монголия расположен в зоне с суровым холодным климатом Китайской Народной Республики, где зимние температуры могут опускаться до 40 градусов Цельсия, а отрицательные температуры обычно сохраняются в течение 6 месяцев в году.Таким образом, адекватное отопление является основной потребностью человека и имеет важное значение для социально-экономической деятельности. Уголь был преобладающим топливом для отопления в автономном районе Внутренняя Монголия, способствуя загрязнению воздуха внутри и снаружи помещений и подрывая здоровье людей. Система централизованного теплоснабжения с централизованной установкой и сетью распределительных трубопроводов для отопления помещений и горячего водоснабжения является одним из наиболее энергоэффективных и наименее загрязняющих окружающую среду способов отопления в городских районах. Такая система позволяет размещать источники тепла вдали от густонаселенных районов и позволяет использовать широкий спектр источников энергии.Поскольку стремительная урбанизация увеличивает потребность в отоплении, интенсивное использование централизованного теплоснабжения на основе угля ухудшает качество воздуха, особенно в крупных городских районах, таких как Хух-Хото. Срочно необходим переход на ископаемое топливо с низким уровнем выбросов, такое как природный газ, и возобновляемые источники энергии без выбросов. В Хух-Хото самая высокая концентрация городских жителей в автономном районе Внутренняя Монголия. Около 10% от общей численности населения Автономного района Внутренняя Монголия проживает в городе. Поскольку урбанизация и рост населения увеличивают потребность в отоплении, Хух-Хото сталкивается с серьезными пробелами в своей отопительной инфраструктуре.По данным на 2013 год, центральное отопление покрывает лишь 86,8 миллиона квадратных метров общей площади; существующие изолированные, ветхие и неэффективные системы отопления на дополнительных 42,0 млн квадратных метров площади необходимо заменить. В туманном небе над Хух-Хото зимой уже имеется высокая концентрация вдыхаемых твердых частиц. Постановлением, изданным в 2013 году, муниципальное правительство Хох-Хото способствовало использованию природного газа для удовлетворения растущего спроса на энергию и решения связанных с этим проблем, связанных с окружающей средой и здоровьем.Постановление включает (i) субсидию на природный газ для отопления жилых домов и (ii) финансовую поддержку операторам отопления, которые заменяют небольшие угольные котельные на газовые котлы в центральных деловых районах. По сравнению с углем, природный газ выделяет вдвое меньше углекислого газа, часть твердых частиц и оксидов азота и незначительное количество оксидов серы. С момента издания указа муниципальное правительство Хох-Хото выделило 230 миллионов юаней в виде субсидий на использование природного газа и переход с угольных котлов на газовые.Политика муниципального правительства Хох-Хото по продвижению природного газа в централизованное теплоснабжение согласована с Законом о предотвращении загрязнения воздуха 2013 г., принятым центральным правительством, который требует от всех городов уровня префектур, таких как Хух-Хото, сократить вдыхание твердых частиц на 10% в 2017 году по сравнению с уровнями 2012 . Автономный район Внутренняя Монголия – богатая ресурсами провинция. Автономный район Внутренняя Монголия не только является крупнейшей угледобывающей провинцией Китайской Народной Республики, но и обладает большими запасами природного газа и прекрасными ресурсами солнечной и ветровой энергии.В 2013 году автономный район Внутренняя Монголия достиг 18 гигаватт установленной мощности ветроэнергетики, что эквивалентно 25% от общей установленной мощности ветровой энергии в Китайской Народной Республике. Правительство Автономного района Внутренняя Монголия планирует увеличить установленную мощность ветра до 50 гигаватт к 2020 году. Автономный регион Внутренняя Монголия отдает приоритет комбинированным теплоэлектростанциям для удовлетворения спроса на электроэнергию и тепло, а не ветряным электростанциям, работающим только на электроэнергии. В результате многие ветряные электростанции вынуждены отключаться от сети, особенно в ночное время зимой, когда потребность в электроэнергии низкая, а выработка энергии ветра высока.В 2013 году в автономном районе Внутренняя Монголия была сокращена выработка ветровой энергии на 11,3 тераватт-часов. Национальное управление энергетики Китайской Народной Республики в 2013 году выпустило политическое уведомление, в котором настоятельно рекомендуется использовать ограниченную энергию ветра для централизованного теплоснабжения, которое требует большого потребления энергии в ночное время в зимний период. И правительство автономного района Внутренняя Монголия, и муниципальное правительство Хох-Хото стремятся пилотно использовать урезанную ветровую энергию для централизованного теплоснабжения, принимая во внимание, что нынешняя урезанная ветровая энергия в автономном районе Внутренняя Монголия может удовлетворить потребность в отоплении примерно до 100 миллионов квадратных метров площади и способствуют улучшению качества воздуха зимой, устраняя вредные выбросы от угольных систем отопления.Тем не менее, в Автономном районе Внутренняя Монголия в настоящее время нет бизнес-модели для использования урезанной энергии ветра для централизованного теплоснабжения, и перед более широким развертыванием необходимо получить более глубокое понимание технических и экономических проблем. Предлагаемый проект продемонстрирует крупномасштабную систему централизованного теплоснабжения с низким уровнем выбросов и углерода, использующую энергию ветра и природного газа. Благодаря легкому доступу к достаточному количеству природного газа и избыточной энергии ветра, Хух-Хото является подходящим выбором для демонстрации такой системы отопления.В случае успеха он может быть воспроизведен в автономном районе Внутренняя Монголия и в других районах северных провинций Китайской Народной Республики. Азиатский банк развития поддержал два других проекта в автономном районе Внутренняя Монголия по обеспечению энергоэффективного централизованного теплоснабжения. Проект Хух-Хото – это следующий логический шаг к повышению энергоэффективности и сокращению выбросов в результате таких проектов за счет передовых технологий газовых котлов. В рамках проекта также будет пилотироваться новая бизнес-модель, которая позволит разделить субсидии на возобновляемые источники энергии.Проект тесно связан со Среднесрочным обзором Стратегии 2020, в котором экологически устойчивый рост определен в качестве приоритета для оказания помощи развивающимся странам-членам в переходе на путь низкоуглеродного роста за счет повышения энергоэффективности и расширения использования возобновляемых источников энергии. Проект также поддерживает цель Энергетической политики Азиатского банка развития, которая ставит во главу угла энергоэффективность и доступ к энергии для всех, включая централизованное теплоснабжение. Он согласуется со стратегией партнерства Азиатского банка развития со страной на 2011–2015 годы для Китайской Народной Республики, которая определяет экологическую устойчивость как один из трех столпов помощи Азиатского банка развития. |
Когенеративные фотоэлектрические тепловые модули различной конструкции для автономного теплоснабжения и электроснабжения: Окружающая среда и сельское хозяйство Книга Глава
Резюме
Солнечная энергия используется для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических модулей и для теплоснабжения с помощью солнечных водонагревательных коллекторов. В последние годы стали активно применяться комбинированные фотоэлектрические тепловые модули когенерации, которые одновременно вырабатывают как электрическую, так и тепловую энергию.В главе рассмотрены основные типы когенерационных фотоэлектрических тепловых модулей различной конструкции, таких как плоские жидкостные устройства, а также устройства с концентратором солнечного излучения. Представлены преимущества и недостатки каждого типа. Предложены основные направления повышения эффективности преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую. Описание предлагаемой конструкции модуля, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований модуля представлены в натурных условиях.Также описана установка для таких тестов. В этой главе представлены испытания фотоэлектрических тепловых модулей с планарной конструкцией и концентратором. НаверхВведение
Энергия Солнца – один из наиболее распространенных и наиболее широко используемых источников энергии. Количество энергии, поступающей от Солнца на Землю, превышает общемировое потребление и долгие годы остается неисчерпаемым источником энергии для человечества. Масштаб этого источника энергии очень хорошо иллюстрирует рисунок 1.
Рисунок 1.Годовое мировое потребление энергии в сравнении с количеством солнечной энергии, поступающей на Землю в течение года
Источник: Fortov & Popel, 2011Солнечная энергия используется на практике для получения тепловой энергии в виде горячей воды через солнечные водонагревательные коллекторы и для выработки электроэнергии через фотоэлектрические преобразователи (солнечные элементы), которые включаются в модули и батареи.
Фотоэлектрическая система. Производство солнечных панелей на основе фотоэлектрического преобразования солнечного излучения в электричество.Благодаря эффективному совершенствованию фотоэлектрической технологии она используется как для производства электроэнергии на крупных солнечных электростанциях, так и в небольших солнечных электростанциях для местного энергоснабжения отдельно стоящих удаленных объектов. Последняя – самая интересная с точки зрения книги. В настоящее время во всем мире фотоэлектрическая генерация предпочтительнее распределенных энергетических ресурсов (РЭР). Основными преимуществами фотоэлектрической системы являются устойчивый характер солнечной энергии, положительное воздействие на окружающую среду, более длительный срок службы и бесшумная работа.
Солнечные коллекторы. Тепловая энергия в виде горячей воды генерируется в солнечных коллекторах различных типов, наиболее распространенными из которых являются плоские коллекторы.
Распространенный жидкостный плоский солнечный коллектор представляет собой теплопоглощающую панель (поглотитель), которая состоит из каналов (трубок) для циркуляции теплоносителя. Над поглотителем (с определенным зазором) расположен прозрачный изолирующий слой. Вся конструкция размещена в корпусе, нижняя и боковые части которого покрыты изоляционным материалом.
Принцип действия солнечного коллектора основан на способности стекла пропускать коротковолновое солнечное излучение и задерживать длинноволновое излучение нагретой поверхности (поглотителя) – явление, называемое «парниковым эффектом». В результате такого избирательного пропускания солнечного излучения, поглощаемого панельными поглотителями, будет излучение длинноволнового излучения. И, благодаря способности стекла удерживать длинноволновое излучение, происходит значительное повышение температуры внутри пространства, ограниченного стеклом.
Область применения плоских солнечных коллекторов довольно обширна. Они используются, например, в системах отопления жилых и промышленных зданий, системах горячего водоснабжения, а также в ряде специальных энергетических установок.
Для комплексного электроснабжения вышеперечисленных объектов, как правило, устанавливается система, состоящая из коллекторов, а также комплекта силовых солнечных модулей.
Позднее были предприняты попытки реализовать эти два процесса на одном устройстве.
ВверхуПредпосылки
Принцип формирования единого устройства, обеспечивающего одновременно электрическую и тепловую энергию, показан на рисунке 2.
Рисунок 2.Принцип формирования фотоэлектрического теплового модуля. 1 – фотоэлектрический модуль; 2 – солнечный коллектор; 3 – PV Thermal module
В данном случае создание PVT модуля обеспечивается размещением солнечных элементов на теплопоглощающей поверхности плоского солнечного коллектора. Панели PV имеют разную эффективность, которая зависит от типа используемых солнечных элементов, которые преобразуют солнечное излучение в электричество, а оставшаяся солнечная энергия преобразуется в тепло. Поглотитель в этой конструкции выполняет двойную функцию.Во-первых, он охлаждает фотоэлектрическую панель, удаляя лишнюю энергию, которая не участвует в выработке электроэнергии, тем самым повышая ее эффективность, а во-вторых, производит тепловую энергию. Даже в случае использования плоского коллектора необходимо решить некоторые технологические проблемы, чтобы PVT-модуль имел высокий КПД. Более подробно вопрос создания конструкции PVT-модуля с повышенным КПД будет рассмотрен ниже.
Ключевые термины в этой главе
Оптимальный угол наклона приемной поверхности: угол наклона приемной поверхности относительно горизонта, который позволяет получить максимальный поток солнечного излучения на ее поверхности в течение заданного периода времени.
Географические координаты: угловые значения – широта и долгота, которые определяют положение объектов на поверхности земли и на карте.
Принимающая поверхность: Поверхность фотоэлектрического устройства / фотоэлектрической части устройства, которая принимает солнечное излучение.
Актинометрические данные: Результаты многолетних метеорологических наблюдений на метеостанциях, обработанные и систематизированные специализированными организациями в виде климатических справочников и баз данных.
Стандартные условия тестирования солнечного элемента: Условия тестирования, регулируемые плотностью потока солнечной энергии 1000 Вт / м 2 и температурой фотоэлектрических солнечных элементов 25 ° C.
Интенсивность солнечного излучения: плотность солнечного излучения (энергия освещения), приходящаяся на единицу площади фотоэлектрического модуля.
Проверка данных: Проверка теоретических результатов путем сравнения их с экспериментальными данными.
Автономное теплоснабжение
«Автономное теплоснабжение» – несколько лет назад этот термин для русского слуха был непривычным.Но непрекращающийся строительный бум диктует свои правила, сегодня необходимо осознавать всю важность децентрализованных котельных и мини-ТЭЦ (ТЭЦ). Использование автономных котельных помогает достичь не только снижения капитальных вложений за счет отсутствия тепловых сетей, но и переложить расходы на стоимость жилья (т.е. на потребителя). Этот фактор и является принципиальным при выборе автономных систем теплоснабжения. Кроме того, относительно невысокая стоимость и отличная функциональность промышленных котлов – еще один плюс в копилку автономных котельных.В ближайшее время специалисты прогнозируют серьезную конкуренцию автономного теплоснабжения от газовых котельных с централизованным теплоснабжением как по эффективности, так и по удельной стоимости отпускаемого тепла.
Как наглядный пример – опыт европейцев, с успехом применяющих автономное теплоснабжение за счет мини-котельных для жилых и общественных зданий городского и сельского типа на основе использования автоматизированных газовых котлов, которые можно устанавливать как в квартирах, так и в квартирах. на крышах жилых домов (кровельные котельные).
Расчет, проектирование и монтаж котельной
Проектирование и монтаж котельной – один из важнейших этапов строительства котельной. Во избежание ошибок, грозящих обернуться финансовыми потерями, правильное и единственное решение – обратиться в специализированную проектно-монтажную организацию. Только специалист знает, с чего начать и какие разумные шаги необходимо предпринять. На основании технического задания предложит инженерное решение: составит технико-экономическое обоснование, поможет при оформлении технических условий, разработает проект, рассчитает нагрузки на отопление, ГВС, вентиляцию и т. Д., произведут согласование и регистрацию проекта, а в последующем – полный комплект оборудования объекта, монтажные, пусконаладочные и режимно-наладочные работы, пусконаладочные работы и сервисное обслуживание.
Деятельность ООО «Промтеплосоюз» связана с вопросами строительства промышленных котельных. Специалисты нашей компании занимаются проектированием, монтажом, пуско-наладкой котельных вне зависимости от их типа, будь то модульные или кровельные.Необходимые сертификаты и лицензии, а главное слаженное взаимодействие и компетентность наших сотрудников служат гарантом строительства котельных «под ключ» в установленные сроки.
Энергетический автономный дом – Пермакультурный колледж, Австралия
В контексте загрязнения атмосферы и изменения климата мы все должны принять определенный уровень ответственности; для того, чтобы внести свой вклад в проблемы и, что более важно, стать частью решения.
Энергетический автономный дом
Робин Фрэнсис
Эта статья была первоначально опубликована в журнале Permaculture International Journal. В этой статье исследуются наши внутренние потребности в энергии и способы их обеспечения эффективными и экологически чистыми способами.Мы можем начать «очищать воздух» в собственной домашней обстановке.
Энергетическая автономия или опора на собственные силы – это вариант, который сейчас рассматривается более серьезно, чем когда-либо прежде, и по уважительным причинам.
Это может быть просто из-за необходимости для людей, переезжающих в отдаленные сельские районы, где «сетевое» подключение либо недоступно, либо доступно только за огромную плату. Даже несколько опор могут стоить земле, и примерно по той же цене хорошо спланированная автономная энергетическая система может оказаться дешевле в долгосрочной перспективе – счета за электричество не выплачиваются каждые три месяца.
Могут быть и другие причины для создания альтернативного источника электроэнергии. Они основаны на праве этического выбора, при выборе НЕ зависеть от основных источников снабжения, которые вырабатываются ядерными реакторами или ископаемыми видами топлива, загрязняющими атмосферу. В этой ситуации мы находим множество примеров полной независимости и множество примеров постепенных изменений; постепенное отключение от сети путем поэтапной установки соответствующих альтернативных источников энергии вместе со стратегиями по снижению общего энергопотребления.
Каковы бы ни были ситуация или причины выбора энергетической самообеспеченности, фактический источник и поставка энергии – это только одна часть общего процесса планирования. Прежде чем мы увлечемся всеми возможностями, которые предоставляют технологии производства энергии, нам сначала нужно рассмотреть наши варианты энергосбережения. Соответствующая технология начинается на стороне пользователя, а не на генераторе.
Энергетические потребности и энергосбережение
Как и в случае с любым другим элементом или фактором в проекте пермакультуры, будь то курица, огород или пруд, мы должны тщательно анализировать наши собственные потребности, входы и выходы или продуктивность элемента, какими они будут. поставляются, и какие преимущества они предлагают другим аспектам непосредственного окружения.Дизайн бытовой энергосистемы не исключение.
Итак, каковы наши потребности в энергии? Мы обнаружили, что большая часть бытовой энергии используется для отопления и охлаждения помещений, горячего водоснабжения, нагрева и охлаждения пищевых продуктов (кухонная плита и холодильник), освещения, стирки одежды и различных других бытовых приборов. В домохозяйствах, полностью зависящих от электричества в умеренном или прохладном климате, более 60% энергии часто используется только для отопления помещений и горячего водоснабжения, а в более теплом климате электрическое горячее водоснабжение является крупнейшими потребителями энергии, и то и другое может быть легко обеспечено за счет означает иное, чем производство электроэнергии.
Три основных средства сохранения внутренних потребностей в энергии:
1. Поведенческие:
Сюда входят такие вещи, как: максимальное использование дневного света; разумно использовать пространство дома для различных занятий, например выбор теплой солнечной стороны для зимних дневных занятий; одеваться соответствующим образом, в зимние дни носить более теплую одежду; закутавшись в одеяло с грелкой, чтобы посидеть прохладными вечерами; выработать привычку выключать свет, когда он не используется; замачивание бобовых и сушеных продуктов для сокращения времени приготовления.
2. Дизайн дома:
Дом должен быть спроектирован с учетом климата и размещен таким образом, чтобы максимально использовать солнечный свет и защищать его от холода и сильных ветров. Доступно множество отличных публикаций с подробностями о пассивных и активных методах проектирования солнечных батарей для домов в различных климатических условиях. Это необходимо сочетать с разумным озеленением, используя лиственные деревья на солнечной стороне и вечнозеленые ветрозащитные плантации на холодной и ветреной стороне. Идеально спроектированный дом с солнечной батареей окажется совершенно неэффективным, если зимнее солнце заблокировано большими вечнозелеными деревьями.Эффективность как обогрева, так и охлаждения можно повысить, добавив правильно размещенные конструкции, такие как беседки, теплицы и навесы.
Внутренний дизайн дома имеет решающее значение: активные комнаты (кухня, столовая, гостиная, студия / офис) должны находиться на солнечной стороне, а кладовая (кладовая) и спальни – на прохладной стороне. Маленькие комнаты легче обогреть, чем большие, а хорошо закрытые шторы и двойное остекление уменьшат теплопотери. Обязательно размещайте устройства, излучающие тепло, такие как кухонные плиты и обогреватели, где они могут дать тепло соседним комнатам – дымоход, построенный на внешней стене, – это постыдная трата тепловой энергии.
Выбор материалов будет играть важную роль в управлении микроклиматом в помещении; их теплоемкость и способность к излучению, а также их изоляционные качества.
Хороший дизайн дома может исключить использование большого количества внешней энергии, не только с точки зрения электричества, но и других видов топлива, включая нефть, газ и древесину.
3. Технологический:
Имеется в виду наш выбор приборов, их топлива или источника энергии и эффективности. Можно выбрать многие приборы, для которых не требуется электричество, например, солнечное горячее водоснабжение, кухонные плиты и обогреватели для экономии древесины, ручные и педальные стиральные машины, солнечные сушилки для одежды (веревка для белья), сейф для кулгарди (см. Вставку в коробке), газовые приборы ( холодильник, плита), солнечная печь, сена, потолочные вентиляторы, работающие от солнечной энергии, и это лишь некоторые из них.
Не сбрасывайте со счетов энергоэффективность неэлектрических приборов – особенно дровяных кухонных плит и обогревателей. Сжигание древесины также загрязняет нашу атмосферу. Поддержание постоянного запаса дров – это тяжелая работа, и платить кому-то за их поставку дорого.
Производство электроэнергии
После того, как все вышеперечисленное было вычеркнуто из списка, для выработки электроэнергии осталось не так уж много; освещение, радио, телевизор и несколько других электрических инструментов и приборов, которые могут быть сочтены необходимыми.Теперь, когда электрические потребности определены, следующим шагом будет выбор подходящей формы генерации.
Хотя бензиновые и дизельные генераторы иногда рассматриваются как быстрое и простое решение, по мере увеличения выходной мощности в час они могут быть более дорогими в долгосрочной перспективе, а проблемы использования ископаемого топлива, загрязнения окружающей среды, шума и внешней зависимости становятся более серьезными. не решено.
Основными источниками автономных энергетических систем являются солнечная, ветровая, гидроэнергетическая и биогазовая (метан). Считается, что солнечная энергия и малая гидроэнергетика имеют преимущество перед ветровой в том, что они могут заряжать аккумуляторные батареи более регулярно, в то время как частота ветра меньше.Окончательное решение будет зависеть от параметров доступных ресурсов; количество и частота доступного солнечного света, ветра и текущей воды. В этом отношении биогаз может быть более надежным источником энергии.
AC / DC
Это, безусловно, помогает развенчать чудо того, как работает электричество, и понять его различные формы. Проще говоря, DC (постоянный ток) используется в большинстве небольших домашних энергетических систем, обычно при низком напряжении (12 и 24 вольт). Аккумуляторная батарея хранит электроэнергию, выработанную солнцем, ветром или водой, поэтому она доступна по мере необходимости, а не только когда светит солнце, дует ветер или течет вода.12 В постоянного тока достаточно для освещения, радио и телевидения, а инвертор можно использовать для преобразования постоянного тока в переменный (переменный ток) для обычных приборов. Стандартным источником питания в основной сети является переменный ток высокого напряжения.
Вам необходимо достаточно точно оценить, сколько энергии вам потребуется для определения размера вашей системы (например, сколько батарей, солнечных панелей, какая гидросистема и т. Д.). Это означает выбор освещения и приборов, которые будут использоваться, и определение того, сколько ампер или ватт каждый из них потребляет, сколько часов в день.(Понимаете, что я имею в виду, говоря о разоблачении мистификации?)
«Энергия от природы», опубликованный Rainbow Power Company, определенно рекомендуется к прочтению, не только с точки зрения понимания энергетических систем, но и для получения важной практической информации об оценке потребностей в энергии, принятии правильного выбора при выборе как бытовых приборов, так и генерирующих систем, и как сделать самому ».
Доступные приборы и инструменты постоянного тока (12 В):
Освещение, радио, стереосистемы, телевизор, водяные насосы, паяльники, дрели, угловые шлифовальные машины, лобзик, ленточная шлифовальная машина и несколько других инструментов для хобби.В некоторых моделях стиральных машин может быть установлен двигатель на 12 В – подробнее см. «Энергия природы»
Пример из практики 1
Эта автономная гидросистема была построена на плато в Северном Новом Южном Уэльсе, Австралия. Надежный природный источник большого объема обеспечивает постоянный источник воды с соседнего склона. Вода под действием силы тяжести подается через 2-дюймовую полиэтиленовую трубу в напорный резервуар рядом с домом, обеспечивая ежедневное водоснабжение дома и сада. Для выработки электроэнергии был установлен 12-вольтовый мотор-генератор (от VW Beetle), который активировался открытием крана для наполнения резервуара для воды.Резервуар наполняется каждый вечер, когда требуется электричество для освещения, но иногда требования к электричеству вечером превышают емкость резервуара, поэтому он переполняется. Система продолжает подачу перелива воды в утиный пруд. Из-за пористой почвы утиный пруд имеет медленную утечку и требует регулярного доливки. Утки любят пруд и обогащают его воду своим пометом. Когда утиный пруд наполняется, обогащенная питательными веществами вода перетекает в сад, одновременно поливая и удобряя деревья.В целом, хорошо спланированная система, соответствующая участку, его потребностям и ресурсам, таким образом, чтобы полностью использовать потенциал воды, использовать ее разными способами и сокращать человеческий труд. При включении крана происходит много всего!
Пример 2
В Западном Берлине группа студентов сформировала жилищный кооператив, когда правительство пригрозило выселить их из здания, в котором они поселились. После долгих переговоров они получили законный доступ и право собственности на здание и развили его. как пример энерго- и ресурсоэффективности.Они разорвали соединение с сетью по моральным соображениям, не желая использовать энергию, полученную от ядерного источника. Климат в Берлине требует отопления помещений 8-9 месяцев в году, а горячая вода необходима круглый год, поэтому было установлено центральное отопление / горячая вода, работающая на природном газе. В процессе нагрева воды пар используется для выработки электроэнергии. Теплая серая вода (сточные воды из ванных комнат, прачечных и кухонь) подается в резервуары рядом с газовым обогревателем для предварительного нагрева поступающей холодной воды, тем самым уменьшая количество газа, необходимого для нагрева воды.В конце концов они надеются заменить природный газ биогазом (метаном), получаемым на месте из серых и сточных вод. Они производят больше электроэнергии, чем им нужно, поэтому излишки продаются обратно в сеть за бесценок. Поскольку продавать электроэнергию в частном порядке незаконно, у них есть серьезные мысли о расширении своего кооперативного членства на соседнее здание, жители которого стремятся воспользоваться чистым и дешевым источником энергии.
О потенциале энергоавтономных муниципальных образований
С тех пор, как я начал свою докторскую диссертацию в октябре 2016 года, я неоднократно разочаровывался в накоплении данных исследований без их публикации.На мой взгляд, научный прогресс был бы намного более эффективным, если бы все используемые и созданные исследовательские данные и модели были общедоступными.
В своей докторской степени я анализирую затраты и влияние энергетической автономии в муниципалитетах. Эта оценка проводится для всех муниципалитетов в стране, чтобы определить возможное влияние энергетических автономных муниципалитетов на национальную энергосистему или энергосистему. В этом случае энергетическая автономия означает полное местное снабжение возобновляемыми источниками энергии без учета импорта (т.е. от сетки). В первом исследовании мы разработали муниципальную типологию, которая демонстрирует пригодность муниципалитетов для децентрализованных энергетических систем. В ходе этого исследования был создан набор данных для анализа энергетических систем, который мы опубликовали в Scientific Data. Этот набор данных содержит социально-энергетические показатели 11 100 немецких муниципалитетов. К ним относятся, например, данные о зданиях, такие как возраст здания, данные о транспорте, такие как количество автомобилей в муниципалитете, и возможности использования возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или фотоэлектрический потенциал на крыше.
Ценность набора данных демонстрируется тем фактом, что мы уже смогли использовать данные в нескольких дальнейших исследованиях. Например, мы использовали данные о зданиях для определения потребности в тепле в населенных пунктах. С помощью спроса на тепло мы смогли разработать методологию проектирования сетей централизованного теплоснабжения. Эта методология первоначально использовалась для определения потенциальной утилизации избыточного тепла от биогазовых установок. Учитывая затраты на сокращение выбросов CO2 и срок окупаемости в качестве критериев принятия решения, многие из 10 500 биогазовых установок были подключены к населенным пунктам в Германии через трубопроводы централизованного теплоснабжения.Впоследствии этот метод был распространен на планирование сетей централизованного теплоснабжения в муниципалитетах. Центральными нововведениями в последнем исследовании являются возможность оптимизировать как структуру тепловой сети, так и расположение теплоцентрали, учет частичного теплоснабжения от централизованного теплоснабжения и возможность масштабирования до более крупных муниципалитетов. Это планирование централизованного теплоснабжения было затем интегрировано в существующую модель оптимизации энергосистемы, которая была расширена за счет методологии моделирования глубинных геотермальных систем с одновременной выработкой тепла и электроэнергии.Опять же, это было с помощью набора данных, который также содержит данные о температуре воды в водоносных горизонтах на глубине 5000 метров. В текущем исследовательском проекте набор данных помогает нам передавать результаты анализа энергетической системы другим муниципалитетам без необходимости анализировать эти муниципалитеты в трудоемких моделях. Это дает нам возможность определить потенциал энергетической автономии для большого количества муниципалитетов. В исследованиях по планированию национальной энергетической системы или расширения энергосистемы результаты могут использоваться для информирования различных сценариев.
В процессе получения докторской степени стимул к публикации данных ограничен, так как много времени уже потрачено на сбор данных, разработку методов и другие публикации. В будущем проекты, финансируемые государством, должны включать обязательство публиковать неконфиденциальные данные, а также модели, и должны включать время для этой цели. Журналы, такие как Scientific Data, и другие инициативы, такие как openmod или данные открытых энергосистем, привели к тому, что в последние годы все больше моделей и данных становятся общедоступными.Я с большим энтузиазмом слежу за этим развитием и считаю, что это важный шаг к ускорению энергетического перехода. Я и мои соавторы надеемся, что публикация наших данных также может способствовать этому и побудить других исследователей сделать то же самое.
Автономная система энергоснабжения на основе водорода 「h3One ™」 : Продукция и технические услуги : Водородная энергия
h3One ™ обеспечивает комплексное решение для производства водорода с использованием возобновляемых источников энергии, хранения произведенного водорода в резервуаре и преобразования его в электричество при необходимости .h3One ™ способствует стабильному энергоснабжению как в обычное, так и в аварийное время.
Отдельное сообщество может иметь множество различных форм, от муниципалитетов до офисных зданий. Управление энергопотреблением – решающий фактор для роста сообщества. Использование возобновляемых источников энергии и водорода помогает создавать планы управления непредвиденными обстоятельствами и окружающей средой, необходимые для создания устойчивого сообщества.
Стандартная модель h3One ™ в целом состоит из следующих трех блоков:
1.Водный электролизер, который электролизует воду для производства водорода с использованием излишков возобновляемой энергии. (Производство)
2. Емкость для хранения водорода. (Магазин)
3. Система топливных элементов, вырабатывающая электричество, тепло и горячую воду с использованием водорода. (Использование)
Водород также можно использовать непосредственно в качестве топлива.
h3One ™ – это экологически чистая система без CO 2 , которая поддерживает все стадии от производства до использования водорода.
h3One ™ тихий и не издает запаха. h3One ™ – это автономная система энергоснабжения, способная работать в случае отключения электроэнергии.
Для его установки требуется только фундамент и минимум трубопроводов. Кроме того, h3EMS ™, система управления водородной энергией, позволяет работать с h3One ™ в автоматическом режиме. Дозаправка и замена топлива также не нужны.
h3One ™ оснащен h3EMS ™, автоматической системой управления энергопотреблением, которая эффективно контролирует подачу электроэнергии в соответствии с потребностями.
h3One ™ помогает реализовать ваши идеи, такие как создание экологически чистых сообществ, повышение готовности к чрезвычайным ситуациям и эффективное использование энергии.