Akumulacija sončne toplote. V kmetijstvu. Tehnologije vročega silicija

Altajska državna tehnična univerza

njih. I. I. Polzunova

Dopisna fakulteta

pri disciplini Netradicionalni viri energije.

Tema: Shranjevanje toplote

Preveril: V.V. Čertiščev

Barnaul 2007

Uvod

1. poglavje Fizikalne osnove ustvariti toplotni akumulator

Poglavje 2. Tekoči toplotni akumulatorji

Poglavje 3. Toplotni akumulatorji s trdnim materialom za shranjevanje toplote.

Poglavje 4. Akumulatorji toplote na osnovi faznih prehodov.

Poglavje 5. Konstrukcija faznega prehoda TA.

Uvod

Zdaj je po vsem svetu razširjeno varčevanje s surovinami. Znanstveniki iz mnogih držav poskušajo rešiti ta problem različne metode, tudi z uporabo alternativnih virov energije. Sem spadajo takšne vrste, kot je uporaba vodnih virov majhnih rek, morski valovi, gejzirji in celo industrijski in gospodinjski odpadki.

Težava pa nastane pri varčevanju s prejeto energijo. na primer toplotna energija, pridobljeno v solarni napravi za ogrevanje vode, lahko shranimo v hranilnik toplote in uporabljamo ponoči.

Toplotni akumulatorji so človeštvu znani že od antičnih časov. To vključuje vroč pepel, kamor so naši predniki zakopavali hrano za kuhanje, in vroče kamne, ki so jih segrevali na ognju. Likalnik, ki ga segrejemo nad ognjem in nato z njim likamo, je hranilnik toplote. Akumulator toplote so tudi segreti kamni, ki jih v parnih sobah prelijemo z vodo (kvass, pivo). Termo valji, ki jih skuhamo v vodi in nato z njimi oblikujemo pričesko, so tudi hranilniki toplote, in to precej napredni, ki temeljijo na akumulaciji s taljenjem.

Torej se vsako telo segreje nad temperaturo okolju, lahko štejemo za hranilnik toplote. To telo je sposobno proizvajati delo pri ohlajanju in ima zato energijo.

Poglavje 1. Fizične osnove za ustvarjanje toplotnega akumulatorja

Akumulator toplote je naprava (ali niz naprav), ki zagotavlja reverzibilne procese akumulacije, shranjevanja in proizvodnje toplotne energije v skladu z zahtevami potrošnikov.

Procesi akumulacije toplote nastanejo s spreminjanjem fizikalni parametri materiala, ki akumulira toploto, in z uporabo vezavne energije atomov in molekul snovi.

Temelji na prvem zakonu termodinamike za odprt sistem konstante kemična sestava značilnosti hranilnikov toplote so odvisne od sprememb mase, prostornine , tlak, entalpija in notranja energija materiali, pa tudi njihove različne kombinacije.

Glede na tehnično izvedbo se uporablja neposredna akumulacija toplote, ko je hranilnik hkrati tudi hladilno sredstvo, posredna akumulacija - z različnimi hranilniki in prenosniki toplote ter različne vrste simbioza teh primerov.

Sprememba entalpije materiala, ki akumulira toploto (TAM), se lahko pojavi tako s spremembo njegove temperature kot brez nje - v procesu faznih transformacij (na primer trdno - trdno, trdno - tekoče, tekoče - para).

Toplotni akumulatorji praviloma izvajajo več osnovnih procesov.

Na sedanji stopnji razvoja znanosti in tehnologije je mogoče izvesti skoraj vse znane principe akumulacije toplote. Izvedljivost uporabe vsakega principa je določena s prisotnostjo pozitivnega učinka, predvsem ekonomskega, ki ga je mogoče doseči z minimalnimi stroški baterije. Določen je, če so drugi pogoji enaki, z maso in prostornino materiala, ki akumulira toploto, ki je potreben za zagotavljanje določenih procesnih parametrov.

V dejanskem procesu akumulacije toplote se zaradi toplotnih izgub, izravnave temperaturnega polja ter izgub pri polnjenju in praznjenju izkaže, da je gostota shranjene energije bistveno nižja od teoretične vrednosti. Razmerje med realnimi in teoretičnimi vrednostmi gostote shranjene energije določa učinkovitost hranilnika toplote.

Eden od najpomembnejši indikatorji, ki določata možnost in izvedljivost akumulacije toplote, je sposobnost sproščanja energije v količinah, ki jih zahteva potrošnik. Z neposredno akumulacijo toplote se to skoraj vedno doseže. Zmogljivost takšnih baterij je šibko odvisna od proizvedene moči, ki je določena s porabo TAM in je omejena le z zahtevami glede konstrukcije in moči.

Poglavje 2. Tekoči toplotni akumulatorji

Med najpreprostejšimi in najbolj zanesljivimi napravami za shranjevanje toplote so nedvomno tekoči grelniki, kar je povezano s kombinacijo funkcij materiala hladilne tekočine, ki hrani toploto. Posledično se tovrstne baterije še posebej pogosto uporabljajo za domače namene, v tokokrogih različnih elektrarn (jedrske elektrarne, jedrske elektrarne, sončne elektrarne itd.). Trenutno se uporablja več osnovnih modelov črpalk za tekoče gorivo. Za dvotrupni TA je značilno ločeno shranjevanje toplega in hladnega TA. Med postopkom polnjenja se eno ohišje napolni z vročim TAM, drugo pa se izprazni. Med delovanjem se vroči TAM dovaja potrošniku in po delu vstopi v telo hladnega TAM. Glavna prednost te izvedbe grelnika je izotermnost vsakega od ohišij in posledično odsotnost toplotnih napetosti in izgub ter energije za ogrevanje in hlajenje. Očitno je tudi, da je prostornina stavb izkoriščena neracionalno in je skoraj dvakrat večja od prostornine TAM-a. Takšna temeljna rešitev je priporočljiva, kadar velika razlika vroče in

riž. 2. Glavne vrste tekočih hranilnikov toplote (linije so prikazane v načinu praznjenja): A- dvokrožni; b - večtrupni; c - represivno; z- z drsno temperaturo TAM; 1 - vroč TAM; 2 - hladni TAM; 3– potrošnik; 4 - eno telo; 5 - nivo tekočine; 6 - vmesno hladilno sredstvo.

Za racionalnejšo porabo volumna baterije je bila predlagana različica z več ohišji, v kateri se uporablja več ohišij z vročim TAM in enim praznim (hladnim). Ko se praznjenje nadaljuje, se najprej napolni to ohišje, nato pa sproščena vroča, ko se izpraznijo. To vodi do pojava toplotnih napetosti in toplotnih izgub v vseh primerih razen v enem.

Volumen hranilnika toplote se najbolj racionalno uporablja v primeru uporabe enega ohišja, napolnjenega z vročim TAM na začetku procesa.

Med delovanjem se vroč TAM odvzame z vrha TA, izrabljeni hladni TAM pa se dovaja vanj spodnji del TA. To vrsto tekoče baterije imenujemo prostorninska baterija. Zaradi razlike v gostoti vročih in hladnih tekočin je mogoče zagotoviti malo mešanja tekočine (učinek »termoklina«), zmanjšana je učinkovitost uporabe izpodrivnih črpalk za gorivo zaradi toplotnih izgub zaradi mešanja in toplotne prevodnosti med količine črpalk za toplo in hladno gorivo, ogrevanje ohišij itd.

Akumulatorji toplote te vrste se uporabljajo za tekočine z velikim koeficientom linearne ekspanzije.

Če ima TAM posebne lastnosti ali je za potrošnika neprimerna uporaba TAM kot hladilne tekočine, se uporabijo toplotni hranilniki z drsečimi temperaturami (slika 2, G ).

V tem primeru se lahko vmesni izmenjevalnik toplote nahaja tako v ohišju TA kot zunaj njega. Med postopkom polnjenja se grelni element segreva bodisi z vmesnim hladilnim sredstvom bodisi z elektriko, med postopkom hlajenja pa se toplota odvaja v vmesnem izmenjevalniku toplote. Tipičen primer takšnega TA je "sončni ribnik", v katerem je izbira TAM nezaželena zaradi uničenja obratnega gradienta slanosti vode.

Zasnovo tekočega hranilnika toplote v veliki meri določajo lastnosti materiala za shranjevanje toplote. Trenutno se najbolj uporabljajo voda in vodne raztopine soli, visokotemperaturna organska in organosilikonska hladila, staljene soli in kovine.

V delovnem temperaturnem območju 0...100 o C je voda najboljši tekoči TAM tako po kompleksu termofizikalnih lastnosti kot po ekonomskih kazalcih. Nadaljnje povečanje delovna temperatura vode je povezana z znatnim povečanjem tlaka, kar oteži zasnovo ohišja in poveča njegove stroške. Za zagotavljanje nizkih obratovalnih tlakov TAM uporablja različna visokotemperaturna hladilna sredstva. V tem primeru se pojavijo težave pri izbiri konstrukcijskih materialov za hranilnik toplote in sistem kot celoto, uporaba posebnih naprav, ki preprečujejo strjevanje hranilnika toplote v vseh načinih delovanja, tesnjenje hranilnika toplote in številne druge.

Poleg tega je uporaba najpogostejšega tipa potisne črpalke povezana z nizom konstrukcijskih in obratovalnih ukrepov, ki zagotavljajo minimalne izgube energije.

Ima določeno vrednost in je odvisna od in .

Z različno natančnostjo lahko ob poznavanju vseh naštetih parametrov izračunamo pričakovano zmogljivost kateregakoli tipa SSE za poljubno časovno obdobje (kWh na časovno enoto). Ob istem času, daljše kot je ocenjeno časovno obdobje, natančnejši so izračuni uspešnosti.

Tako je z vrednostjo celotnega letnega možno razmeroma natančno izračunati predvideno letno produktivnost akumulacije. Skoraj nemogoče pa je izračunati takšno napoved za posamezne dneve v letu ali ure. To razlikuje solarne sisteme od drugih generatorjev toplote (kotlov, toplotnih črpalk itd.).

Proizvodnja toplote ne sovpada s programom porabe

Ena od značilnosti solarnega sistema za gospodinjstvo je, da sončni kolektorji proizvajajo toploto v celotnem prostoru dnevne ure, za razliko od kotla, ki lahko potrošniku zagotovi toplotno energijo v kratkem času. Zaradi tega se čas proizvodnje in porabe toplotne energije ne ujemata. To je razvidno iz grafa.

Urnik proizvodnje in porabe toplotne energije pri uporabi sončnih kolektorjev

Te značilnosti to kažejo Za optimalno delovanje solarnega sistema je potrebna akumulacija toplotne energije. Za te namene praviloma uporabljajo. Njihova prostornina mora zadostovati za shranjevanje prejetega sončna energija na dan. IN v tem primeru govorimo o dnevni akumulaciji toplotne energije.

Voda se najpogosteje uporablja za akumulacijo toplotne energije

Voda je splošno dostopno in učinkovito hladilno sredstvo z visokimi vrednostmi toplotne prevodnosti c = 4,187 (kJ/kg K) ali c = 1,1163 (Wh/kg K), druga vrednost se pogosteje uporablja pri izračunih ogrevalne opreme. Izračuni zmogljivosti akumulacije toplote so enaki tako za sisteme za oskrbo s toplo vodo kot za ogrevalne sisteme.

Poleg dnevne akumulacije toplotne energije je možno izvajati tudi dolgotrajnejšo akumulacijo toplote. Takšni sistemi se imenujejo sistemi s sezonskim hranilnikom toplotne energije. Za izvedbo takšnih projektov morajo imeti akumulatorske posode znatne prostornine, da lahko med letom akumulirajo toploto, ki se bo porabila v ogrevanem obdobju.

Prostornina rezervoarja baterije ni vedno kritična. Odločilni parameter je toplotna kapaciteta. Pri vodi je toplotna kapaciteta omejena s termofizikalnimi lastnostmi. Pri atmosferskem tlaku lahko segrejemo vodo do 95°C, torej pod pogojem, da je končna vrednost temperature vode po uporabi toplote 45°C, lahko dobimo največ 60 W/kg (w=1,1163·(95). -45) )=58,15 W/kg).

Alternativne metode shranjevanja toplote

Včasih se za povečanje toplotne zmogljivosti akumulatorja uporabljajo druge vrste akumuliranih medijev (beton, kamenčki, kovina itd.). Pri enaki prostornini imajo te snovi nižjo toplotno prevodnost, vendar se lahko segrejejo na višje temperature, kar posledično poveča toplotno kapaciteto baterije. Pri segrevanju na zelo visoke temperature je mogoče doseči vrednosti toplotne kapacitete do 400 W/kg.

Pri uporabi s solarnimi sistemi pa je temperatura ogrevanja hranilnika toplote omejena z najvišjo temperaturo ogrevanja sončnih kolektorjev. Tudi shranjevanje akumulacijskega medija z visoka temperatura poveča toplotne izgube Zato se baterija praviloma polni na relativno nizkih temperaturah (do 95°C) in se uporablja pri ogrevalnem sistemu z nizkim potencialom (topla tla, ventilatorski konvektorji).

Toploto taljenja nekaterih materialov je mogoče tudi učinkovito akumulirati. Za takšne hranilnike toplote se uporabljajo parafin, kavstična soda itd. Med faznim prehodom med taljenjem se vrednost toplotne kapacitete izračuna na naslednji način:

W = m, kjer je

• W- akumulirano energijo J;
• m masa akumulirane snovi kg;
• ct - specifična toplotna kapaciteta v trdnem stanju J / (kg K);
• cs - specifična toplotna kapaciteta v tekoče stanje J/(kg K);
• C - talilna toplota J/kg;
• ϑ1 - začetna temperatura°C;
• ϑs - temperatura tališča °C;
• ϑ2 - temperatura ogrevanja °C;

Neenakomerna poraba topla voda zahteva sinhrono spremembo dobave toplote iz postaje ali njeno ustrezno pripravo na odjemnem mestu. Zaradi nezmožnosti popolnega usklajevanja proizvodnje toplote za oskrbo s toplo vodo in njene porabe prihaja do stalne kršitve ogrevalnih in prezračevalnih režimov, kar zahteva ustvarjanje prekomernih rezerv opreme za pripravo toplote na postaji.

riž. 3.10. Grafi porabe toplote za oskrbo s toplo vodo:
A– dnevnice; b– integralni; 1 – sprememba porabe toplote po urah dneva; 2 – povprečna urna poraba toplote na dan; 3 – dejanska poraba toplote; 4 – sproščena toplota

Namestitev hranilnikov tople vode omogoča izenačitev obremenitve postajnih grelnikov vode in s tem zmanjšanje konične rezerve moči na toplotni postaji, kar ima za posledico manjšo neusklajenost porabe toplote za ogrevanje in prezračevanje. Akumulatorji na uporabniških vhodih omogočajo odpravo nihanja temperature sanitarne vode pri minimalnem in maksimalnem odjemu vode ter zmanjšanje računske toplotne moči lokalnih grelnikov.

Kapaciteta baterije je določena s pomočjo integralnega grafa, ki je sestavljen na podlagi dane dnevne porabe toplote (slika 3.10). Za izdelavo integralnega grafa je potrebno iz dnevnega grafa določiti produkt urne porabe toplote Q i glede na ustrezno trajanje n i uporaba toplote. Dobljeni produkt predstavlja porabo toplote skozi čas n i, na integralnem grafu je narisana na ordinato na koncu istega časovnega obdobja. Naslednje vrednosti porabe toplote Q i n i za naslednja časovna obdobja n i na integralnem grafu seštejejo s prejšnjimi. Rezultat je lomljena črta 3 dejanske porabe toplote, vsaka ordinata tega grafa izraža celotno porabo toplote od začetka porabe do obravnavanega trenutka. Ordinata grafa dejanske porabe toplote ob koncu dneva prikazuje porabo toplote na dan.

Ker se toplota iz ogrevalnih omrežij dovaja enakomerno in neprekinjeno, je graf dobavljene toplote odjemalcu izražen z ravno črto 4. Tangens naklona grafa dovedene toplote je številčno enak povprečni urni porabi toplote na dan.

. (3.1)

Manjši naklon odsekov črte 3 v primerjavi s črto 4 pomeni, da dobava toplote iz omrežij presega dejansko porabo in, nasprotno, z večjim naklonom odsekov linije 3 dejanska poraba toplote presega njeno dobavo iz ogrevanja. omrežja, kar je v odsotnosti baterij nesprejemljivo. Razlika v ordinatah vrstic 3 in 4 prikazuje količino neporabljene toplote iz ogrevalnih omrežij, ki bi se lahko akumulirala v bateriji. Če se neuporabljena toplota akumulira, potem razlika v ordinatah grafov prejema in porabe toplote v vsakem trenutku kaže na prisotnost rezerve toplote v akumulatorju. Ordinata Q maks količinsko izraža največjo zalogo toplote.

Pri določanju zahtevane rezerve toplote v akumulatorju povprečna urna poraba toplote, kW, ugotovljena po formuli (3.1), ne sme biti manjša od

, (3.2)

kje G in– poraba tople vode na dan največje porabe vode, m 3 /dan; r– gostota vode, kg/m3; z– toplotna kapaciteta vode, kJ/(kg×°C); t g– povprečna temperatura tople vode v cevovodih za oskrbo s toplo vodo; T– čas porabe tople vode na dan, h; Q itd.– toplotne izgube v dovodnih in obtočnih cevovodih, kW.

Porabo tople vode za dan največje porabe vode ugotovimo po formuli

, (3.3)

kje g in– stopnja porabe tople vode na dan največje porabe vode, l/dan; m– število porabnikov (stanovalcev) v stavbi ali skupini stavb.

Za stanovanjske stavbe, študentske domove, hotele, sanatorije, bolnišnice, šole in ustanove za varstvo otrok je čas porabe tople vode na dan 24 ur. Za druge javne zgradbe je ta čas enak številu obratovalnih ur na dan, vendar ne manj kot 10 ur, in če so na voljo baterije – glede na število ur polnjenja baterije. Za pomožne objekte industrijska podjetjaČas porabe tople vode naj bo enak trajanju polnjenja baterije na izmeno.

Ker ni dnevnih grafov porabe toplote za oskrbo s toplo vodo, je mogoče sestaviti integralni graf z uporabo brezdimenzionalnih dnevnih grafov, podanih za različne kategorije porabnikov v referenčni literaturi. V brezdimenzionalnih grafih ordinata 100 % porabe toplote ustreza povprečni urni porabi toplote, določeni s formulo (3.2).

Uporaba baterij lahko skrajša čas porabe toplote iz ogrevalnih omrežij. Trenutek časa in trajanje zaustavitve ogrevalnih omrežij je izbran glede na naravo prelomov v vrsticah integralnega grafa. Na primer, za integralne grafe na sl. 3.11 je priporočljivo izbrati trajanje zaustavitve omrežja za nekaj časa n 1 in n 2. V obdobju, ko je oskrba s toploto iz ogrevalnih omrežij prenehala, se oskrba s toplo vodo proizvaja samo iz baterije. Trajanje izklopa omrežja je izbrano tako, da je zaloga toplote na začetku in koncu dneva enaka.

riž. 3.11. Možnosti shranjevanja toplote:
1 – dejanska poraba toplote; 2 – oskrba s toploto iz toplotnih omrežij;
n 1 in n 2 – trajanje zaustavitve ogrevalnih omrežij; n– čas polnjenja baterije

V času uporabe topla voda Zaloga toplote v bateriji se spreminja od največje Q m os na minimum Q min vrednosti. Če se toplota akumulira s spremenljivo prostornino vode s konstantno temperaturo, potem zahtevano kapaciteto akumulatorja, m 3, dobimo iz izraza

, (3.4)

kje Q m os– rezerva toplote, kWh.

Če se toplota kopiči pri konstantni prostornini vode zaradi sprememb njene temperature, potem je zmogljivost baterije določena s formulo

, (3.5)

kje t maks in t min– najvišje in najnižje temperature tople vode, °C.

V hranilniku s konstantno prostornino se toplota akumulira s povečanjem segrevanja vode. Posledično večja in manjša toplotna rezerva v hranilniku na integralnem grafu (slika 3.11) ustreza najvišji in najnižji temperaturi vode. Najvišja temperatura vode v bateriji ne sme preseči 75 °C, najnižja pa ne nižja od 40 °C.

Če so v stanovanjskih in javnih zgradbah avtomatizirani sistemi za oskrbo s toplo vodo, v industrijskih stavbah pa tuš mreže (ne več kot deset), uporaba baterij ni potrebna.

Vir fotografije - spletno mesto http://www.devi-ekb.ru

Z uporabo hranilnika toplotne energije je mogoče stroškovno učinkovito preusmeriti porabo gigavatov energije. Toda danes je trg takšnih pogonov v primerjavi z njegovim potencialom katastrofalno majhen. Glavni razlog se skriva v tem, da začetni fazi Od nastanka sistemov za shranjevanje toplote proizvajalci posvečajo malo pozornosti raziskavam na tem področju. Kasneje so proizvajalci v iskanju novih spodbud povzročili propadanje tehnologije, ljudje pa so začeli napačno razumeti njene cilje in metode.

Najbolj očiten in objektivni razlog Uporaba sistema za shranjevanje toplote je učinkovito zmanjšanje količine denarja, porabljenega za porabo energije, strošek energije v konicah pa je bistveno višji kot v drugih obdobjih.

Miti o sistemih za shranjevanje energije

Mit 1. Redka uporaba takih sistemov

Trenutno so sistemi za shranjevanje toplotne energije široko zastopani na trgu in mnogi jih aktivno uporabljajo. Odlični primeri ki dokazujejo vrednost shranjene energije, so stanovanjski grelniki vode, v katerih se tak sistem imenuje "hladilni sistem izven obremenitve". Za takojšnje ogrevanje vode je potrebnih približno 18 kW, vendar imajo najmočnejši grelci grelne elemente z močjo 4,5 kW. Zato je potrebna 4-krat manjša infrastruktura za napeljavo kablov in s tem manjša poraba energije.

Nihče ne vgrajuje grelnikov, ki bi takoj porabili največjo izračunano obremenitev; enaka praksa velja za klimatski sistem. Poleg tega se vgradnja sistema s hladilnikom običajno zmanjša za 40-50 % (zmanjšanje infrastrukture).

Mit 2. Sistemi za shranjevanje toplote zavzamejo veliko prostora

Se vrnete na običajen grelnik vode? Ali zavzame veliko prostora v vašem domu?

Poleg tega se praviloma uporablja sistem z delno akumulacijo toplote, ki zagotavlja približno tretjino potrebne moči, zato takšna namestitev zavzame malo prostora.

Mit 3. Takšni sistemi so preveč zapleteni

Običajni grelnik vode ima preprosto zasnovo. Vsebuje grelec, katerega moč je nižja od moči, ki zagotavlja maksimalne obremenitve, in se vklopi, ko vhodna temperatura pade pod 95% nastavljene.

Zmogljivost tega sistema je preprost primer hranilnik toplote, ki nima gibljivih delov. Sistemi z delno obremenitvijo ne morejo odpovedati, ker nimajo zmožnosti naključnega ustvarjanja visoke porabe energije. Veliki hladilni sistemi izven obremenitve imajo bolj zapletene krmilne strukture, zato se z njimi lahko pojavijo številne težave in načrtovalec se bo moral zelo potruditi, da bo oblikoval učinkovit sistem z znatnimi prihranki virov.

Mit 4. Pomanjkanje redundance (rezerve) z delno akumulacijo energije

Skoraj vsak hladilni sistem izven obremenitve lahko doseže enako redundanco kot običajen sistem z enakimi stroški.

Mit 5. Veliki kapitalski stroški

Dobiti trenutne cene na opremi je problematično, saj jih proizvajalci neradi objavljajo. Čeprav številne študije kažejo nizke cene sistemske stroške. Izračunajmo približni stroški sistema, z uporabo približne vrednosti 256 USD na kilovat hlajenja kot stroškov na enoto dobimo približne stroške namestitve celotnega sistema:

Sistem brez hranilnika energije:

3 hladilniki z zmogljivostjo 1400 kW x 256 $/kW ≈ 1.080.000 $.

Sistem z delnim shranjevanjem toplote:

2 hladilnika z zmogljivostjo 1400 kW x 256 USD/kW ≈ 720.000 USD.

12.300 kWh sistem za shranjevanje ledu x 28 $/kWh ≈ 350.000 $.

Skupni stroški sistema: ≈ 1.070.000 dolarjev.

Nekatere lastnosti opreme in njena lokacija v sistemu lahko privedejo do dodatnih kapitalskih stroškov, vendar pa lahko takšni sistemi zlahka konkurirajo v stroških.

Mit 6. Ni zagotovila za varčevanje z energijo

Pri analizi prihrankov je treba upoštevati tako energijo, ki se porabi v stavbi, kot energijo, ki se porabi na viru njene proizvodnje v elektrarni. Energetsko učinkovita oprema je večinoma zasnovana tako, da zmanjša porabo energije, ne da bi zmanjšala čas njene uporabe. Hladilni sistemi izven obremenitve varčujejo z energijo tako, da jo premaknejo »za števcem«. Verjetnost prihranka je 50/50.

Mit 7. Tarife električne energije se lahko spremenijo, kar lahko privede ne le do pomanjkanja prihrankov, ampak tudi do povečanih stroškov.

Seveda so spremembe tarif neizogibne, vendar pogoji in poraba energije ostajajo nespremenjeni.

Lahko upamo, da bodo nekoč obremenitve podnevi in ​​ponoči enake, vendar se to verjetno ne bo zgodilo, zato pomembna razlika v tarifah bodo obstajale še mnogo let.

Dokaj dobro znan sistem akumulacije toplote je danes sistem "toplih tal", pri katerem je kabel napolnjen s 5 cm estriha, vendar le malo ljudi ve, da bo povečanje estriha na 10-15 cm pomagalo ne le zmanjšati stroške, ampak tudi začne proces akumulacije toplote.

Prej so za akumulacijo toplote uporabljali »toplotne puške«, ki niso ogrevale prostora v bližini neposredne lokacije ljudi, poleg tega pa so kurile kisik. Kabelski ogrevalni sistemi vam ne omogočajo le učinkovitega akumuliranja toplote, temveč tudi ustvarjanje udobne mikroklime v prostoru.

Eden od razlogov za znatne prihranke je bila tudi uvedba novih tritarifnih števcev električne energije, vendar le malokdo nima možnosti ogrevanja ponoči. Uporaba kabelskega sistema v kombinaciji s 5 cm vezico omogoča hitro segrevanje kabla, a hkrati hitro ohlajanje. To pomeni, da je proces cikličen. Povečanje estriha na 10-15 cm vam omogoča daljše ohranjanje toplote, kar pomeni, da se trajanje cikla poveča na nekaj ur.

Povečanje stopnje centralizacije oskrbe s toploto (kar je značilno za velika mesta) spremljata dve nevarni nevarnosti - tveganje resne izredne motnje v procesu oskrbe s toploto in tveganje podaljšanega (prekoračitve dovoljenega) časa za odkrivanje in odpravljanje nesreč in okvar.

Izkušnje z obratovanjem moskovskih sistemov za oskrbo s toploto so pokazale, da je letno na 100 km dvocevnega ogrevalnega omrežja od 20 do 40 poškodovanih cevi, od tega 90% na dovodnih cevovodih. Povprečni čas obnove poškodovanega odseka ogrevalnega omrežja (odvisno od njegovega premera in izvedbe) se giblje od 5 do 50 ur ali več, popolna obnova poškodbe pa lahko traja več dni (tabela 1).

Tabela 1. Povprečni čas obnovitve z p, h, poškodovanega odseka toplovodnega omrežja

Čas z p , h, ki je potreben za obnovitev poškodovanega odseka glavnega toplovodnega omrežja s premerom cevi d, m in razdaljo med sekcijskimi ventili l, km, lahko izračunamo tudi po naslednji empirični formuli:

Seveda počakajte več dni ali celo ur zimske razmere in neukrepanje za rešitev situacije je popolnoma nesprejemljivo. Zato se je razvila praksa obratovanja sistemov daljinskega ogrevanja in stanovanjskega sklada pomembno pravilo predhodna ocena izrednih razmerah ob upoštevanju zmogljivosti akumulacije toplote različnih stavb pri različnih trenutnih zunanjih temperaturah ogrevalne sezone. Tukaj je pravilo:

Pri pripravah na ogrevalno sezono je priporočljivo, da organizacije za oskrbo s toploto z vključitvijo lastnikov stanovanjskih stavb ali njihovih pooblaščenih organizacij za komunalne storitve izvedejo izračune dopustnega časa za odpravo nesreč in ponovno vzpostavitev oskrbe s toploto po metodologiji, ki je navedena v Smernice za povečanje zanesljivosti komunalnih sistemov oskrbe s toploto, ki jih je razvil AKH im. K. D. Pamfilov in odobril OJSC Roskommunenergo 26. junija 1989 in v priporočilih SNiP 41.02.2003.

Izračune je treba predložiti organom stanovanjskih in komunalnih storitev za uporabo pri pripravi stanovanjskih objektov na zimo.

Ta metodologija temelji na praktičnih izkušnjah in raziskavah o delovanju mestnih skladov v pogojih motene (prenehanja) toplotne oskrbe stanovanjskih in industrijskih objektov z oceno hitrosti padca temperature, °C/h, v ogrevanih prostorih pri različne zunanje temperature.

Jesenska linija notranja temperatura ogrevanih prostorov skozi čas je eksponentne (padajoče) narave (slika 1) in je odvisna predvsem od strukturnih značilnosti stavb (konstrukcija in material sten in izolacije, koeficient zasteklitve, lega prostorov v stavbi itd.), ki določajo akumulacijske zmogljivosti stavb , kot tudi podnebne razmere lokacije predmetov.

Slika 1. Črte padca notranje temperature zraka (------) in notranja površina zunanje stene (- - - - -) stavbe po izklopu ogrevanja

Približne krivulje sprememb notranje temperature zraka pri vklopljenem ogrevanju so prikazane na sl. 2.

Slika 2. Krivulje spremembe temperature notranjega zraka in notranje površine zunanje stene pri vklopljenem ogrevanju - toplota

Empirično je bilo mogoče izračunati približne koeficiente akumulacije stavb, stopnjo padca notranje temperature in razviti metodologijo izračuna, katere glavne določbe bomo podrobneje obravnavali.

Zamrzovanje cevovodov v kleteh, stopnišča in na podstrešjih stavb se lahko pojavi, če se dovod toplote prekine, ko temperatura zraka v bivalnih prostorih pade na 8 °C ali nižje. Približna hitrost padca temperature v ogrevanih prostorih (°C/h) ob popolnem izklopu dovoda toplote je podana v tabeli. 2 se iz njega določijo akumulacijski koeficienti stavb.

Tabela 2. Stopnje padanja notranje temperature stavbe pri različnih zunanjih temperaturah

Koeficient akumulacije označuje količino toplotne akumulacije stavb in je odvisen od debeline sten, koeficienta toplotne prehodnosti in koeficienta zasteklitve. Koeficienti akumulacije toplote za stanovanjske in industrijske stavbe množične gradnje so podani v tabeli. 3.

Tabela 3. Koeficienti akumulacije za tipske stavbe

Na podlagi predstavljenih podatkov je mogoče oceniti razpoložljivi čas za odpravo nesreče oziroma sprejeti ukrepe za preprečitev plazovitega razvoja nesreč, t.j. zmrzovanje hladilne tekočine v ogrevalnih sistemih stavb, ki jim je bila oskrba s toploto ustavljena.

Če je zaradi nesreče onesposobljenih več stavb, se čas, ki je na voljo za odpravo nesreče ali ukrepe za preprečitev razvoja nesreče, določi za stavbo, ki ima najnižji koeficient akumulacije.

Razmislimo o tem primeru s posebnim primerom.

PRIMER 1. Izhodiščni pogoji: Zaradi nesreče na toplovodnem omrežju premera 300 mm je prišlo do odklopa centralne toplotne podpostaje s sklopom stanovanjskih objektov, med katerimi je velikopanelni stanovanjski objekt po projektu inž. Lagutenko. Temperatura zunanjega zraka - 20 °C.

Zahtevano: Določite veljaven čas odpraviti nesrečo na distribucijskem toplotnem omrežju pri navedeni zunanji temperaturi in oceniti trenutno stanje.

Rešitev: 1. Glede na tabelo. 3 v skladu z odstavkom 2 določimo koeficient akumulacije stavbe za srednje nadstropje: enak je 40 uram.

2. Glede na tabelo. 2 za stavbo s koeficientom akumulacije 40 ur ugotovimo hitrost padca temperature (°C/h) pri zunanji temperaturi zraka -20 °C: enaka je 1,1 °C/h.

3. Določimo čas znižanja temperature v stanovanjih od 20 do 8 °C, pri katerem lahko pride do zmrzovanja hladilne tekočine v ceveh v kleteh in na stopniščih: (20 - 8): 1,1 = 10,9 ure ≈ 11 ure.

4. Glede na tabelo. 1 ugotovimo, da je za toplovodno omrežje s premerom 300 mm čas za odpravo nesreče od 5 do 10 ur (brez časa za odkrivanje mesta nesreče).

5. Za oceno stanja je mogoče narediti naslednje zaključke:

5.1. Čas za odpravo nujne primere je dovoljen do 10 ur, in če je delo dežurne službe dobro organizirano, praznjenje ogrevalnega sistema in drugih sistemov navedene stanovanjske stavbe ne bo potrebno, saj bo oskrba s toploto v mikrokrožju ponovno vzpostavljena. .

5.2. V odsotnosti nujne službe ali slabe organizacije dela za odkrivanje in odpravo nujne poškodbe ogrevalnega omrežja mora osebje stanovanjskih in komunalnih služb v 10 urah izprazniti ogrevalne sisteme, oskrbo s toplo in hladno vodo ne samo določenih stanovanjskih stavbe, temveč tudi vseh drugih odklopljenih hiš in objektov ter posledično odklopljenih odsekov toplovodnega omrežja, centralne kurjave in toplotnih podpostaj, da bi se izognili njihovi zamrznitvi in ​​verižnemu, plazovitemu razvoju nesreče, ki bi lahko povzročila hude posledice. Po poročilih " Gradbeni časopis«(št. 49, 50 za leto 2003) 1. januarja 2003 v vasi. Arkul, okrožje Nolinsky, regija Kirov. Zaradi padca drevesa visokonapetostni daljnovod se je. izklop v sili napajanje vasi, vključno s kotlovnicami. Po tragičnem naključju je v času, ko so prenehale delovati obtočne črpalke v kotlovnicah in se je ustavilo kroženje vode po vseh ogrevalnih sistemih vasi, temperatura zraka padla z -1 °C na -24 °C. Zaradi pomanjkanja načrta ob izrednih dogodkih in navodil osebju voda na nekaterih odsekih toplovodov in toplotnih sistemov stavb ni bila pravočasno izčrpana, vsi naročniki kotlovnic pa niso bili obveščeni o nesreči (vrtec, lekarna, hostel, medicinski laboratorij itd.). Vse to je povzročilo zamrznitev toplovodov in ogrevalnih sistemov 14 stanovanjskih objektov. Posledično je bilo poškodovano in uničeno premoženje, katerega obnova je stala 690 tisoč rubljev, direktor občinske stanovanjske in komunalne službe vasi A.G. Sorokin je bil kazensko odgovoren za kaznivo dejanje po 1. delu 168. člena kazenskega zakonika - uničenje tuje lastnine v velika velikost storjeno iz malomarnosti in obsojeno na plačilo denarne kazni. Nujna pomoč napajanje je bilo izključeno šele po 20 urah in 30 minutah.

Za to mora obstajati vnaprej pripravljen in dogovorjen načrt ukrepanja ob nesrečah ter navodila za osebje, kako ga izvajati.