ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Энергоэффективность – одна из основных задач, решаемых мировым сообществом в настоящее время. В Украине основой реализации энергетической стратегии на ближайшую перспективу остается деятельность, направленная с одной стороны на повышение эффективности использования традиционных энергетических ресурсов – газа, угля, нефти, гидроэнергии, ядерного топлива, с другой - на снижение зависимости от импорта энергоносителей. Вместе с тем, поставлена задача максимального использования возможностей нетрадиционной энергетики, что в перспективе должно позволить полностью решить современные энергетические, экологические и социально-экономические проблемы многих регионов Украины.

Значительным потенциалом энергосбережения обладает внедрение теплонасосных установок, которые могут обеспечить возможность использования в теплоснабжении низкопотенциальную тепловую энергию от различных источников: атмосферного воздуха, грунта, сточных вод и т.д. Тепловые насосы представляют собой энергосберегающее и экологически чистое технологическое оборудование, внедрение которого позволяет не только уменьшить затраты органического топлива на получение теплоты, но и существенно снизить загрязнение окружающей среды.

Теплонасосные установки являются многофункциональными: они используются также и в системах кондиционирования (одновременно производящими теплоту и холод), мобильными, относительно простыми в изготовлении и в эксплуатации.

1. Актуальность темы

Большинство современных работ по повышению энергетической эффективности систем теплоснабжения носит очаговый характер. Отсутствуют обобщающие критерии, обеспечивающие нахождение наиболее оптимальных решений, как при модернизации существующих систем теплоснабжения, так и при создании новых. Программы их развития основываются не на создании многофакторных моделей, а лишь на анализе преимуществ и недостатков тех или иных вариантов, причем в большей степени качественном, чем количественном. Решения о внедрении различных технологий очень часто принимается на основании одного лишь экономического анализа. Таким образом, плохо учитываются особенности и потребности топливно-энергетического комплекса Украины[6].

В работе на основании исследований разрабатывается методика проектирования системы теплоснабжения с использованием низкопотенциальных источников и энергии солнца, представляющая собой схему, в состав которой входят тепловые насосы, а также баки-аккумуляторы, которые могут быть реализованы у потребителя, а также солнечный коллектор. Данная методика позволяет произвести анализ наиболее целесообразных вариантов теплоснабжения в условиях различных типов потребителей, улучшить состояние окружающей среды, снизить расходы на топливо, увеличить долю альтернативных и возобновляемых источников энергии и др.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью магистерской работы является исследование схемы теплоснабжения с использованием тепловых насосов, баков-аккумуляторов и солнечного коллектора.

Основные задачи исследования:

Планируемые практические результаты.

Разрабатывается методика утилизации тепла от низкопотенциальных источников. Она учитывает альтернативные варианты тепловых схем с использованием теплового насоса, баков-аккумуляторов и солнечного коллектора которые могут быть реализованы у потребителя.

При исследовании системы кондиционирования, отопления и горячего водоснабжения с утилизацией тепла от низкопотенциальных источников появляется возможность показать эффективность применения таких систем и разработать комплекс методических рекомендаций и практических предложений к проектированию данных схем для условий Украины.

3. Обзор исследований и разработок

В условиях обостряющегося дефицита и роста цен на энергоносители поиск новых эффективных энергосберегающих технологий для получения теплоты и использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) актуален практически для всех отраслей экономики. Особенно остро проблема обозначилась в теплоснабжении объектов ЖКХ, где затраты топлива на производство теплоты, превосходят в 1,7 раза затраты на электроснабжение[4]. Основными недостатками децентрализованных источников теплоснабжения являются низкая энергетическая, экономическая и экологическая эффективность. А высокие транспортные тарифы на доставку энергоносителей и частые аварии на теплотрассах усугубляют негативные факторы, присущие традиционному централизованному теплоснабжению.

Одним из эффективных энергосберегающих способов, дающих возможность экономить органическое топливо, снижать загрязнение окружающей среды, удовлетворять нужды потребителей в технологическом тепле,является применение теплонасосных технологий производства теплоты.

Тепловой насос представляет собой установку, преобразующую низкопотенциальную возобновляемую энергию естественных источников теплоты и/или низкотемпературных ВЭР в энергию более высокого потенциала, пригодную для практического использования. В качестве источников низкопотенциальной теплоты используются атмосферный воздух или различные вентиляционные выбросы, вода естественных водоёмов и сбросные воды систем охлаждения промышленного оборудования, сточные воды систем аэрации, грунт[11].

Условия в Украине существенно отличаются от других стран, поэтому при проведении реконструкции систем кондиционирования, отопления и горячего водоснабжения необходимо учитывать особенности климатических условий, характеристики и свойства потребителей, наличие перспективных энергоресурсов и др[2]. Применение теплонасосных установок (ТНУ) в теплоснабжении может обеспечить значительную экономию топливных ресурсов и денежных средств.

ТНУ можно также применять в системах кондиционирования, отопления и горячего водоснабжения. На сегодняшний день ТНУ является наиболее эффективной энергосберегающей системой отопления и кондиционирования. Реальных альтернатив, применению тепловых насосов, с возможностью широкого использования в отоплении, горячем водоснабжении и кондиционировании, на сегодняшний день не существует. Проектирование таких систем достаточно трудоемкий процесс - требуется поддержание одновременно множества параметров: температуры, влажности, скорости движения воздуха в рабочей зоне, чистоты воздуха в помещении, кратности воздухообмена, равномерности распределения параметров по всему помещению или наоборот, достижение необходимых параметров только в ограниченной локальной области. Например, особенностью технологического кондиционирования является также то, что система эксплуатируется, как правило, круглогодично[11]. Причем часто потребляет значительные ресурсы предприятия, поэтому вопрос энергосбережения стоит очень остро. При комплексном проектировании технологии "+" системы вентиляции,отопления и кондиционирования часто удается найти решения, позволяющие утилизировать бросовое тепло или холод. Для охлаждения помещений в зимний и переходный периоды возможно эффективное использование хладоресурса атмосферного воздуха.

Одним из эффективных способов использования низкопотенциальной тепловой энергии также является применение теплонасосных установок (ТНУ).

Для утилизации низкопотенциальной теплоты эксплуатируются в большинстве случаев ТНУ небольшой мощности от 3 до 30кВт, которые устанавливались:

Утилизации низкопотенциальной теплоты происходит за счет внедрения системы приточно – вытяжной вентиляции. Эффективность системы кондиционирования, отопления и горячего водоснабжения с утилизацией тепла от низкопотенциальных источников будет заключаться в способности работы системы в экстремальных условиях и общем повышении эффективности системы в целом. Данная система подтверждена патентом. Система воздушного отопления, кондиционирования и горячего снабжения с утилизацией сбросного тепла приведена на рисунке ниже.

где: 1 – теплообменник жидкость-воздух 2,3 – запорные вентили 4 – циркуляционный насос 5 – теплообменник хладагент-жидкость 6 – дросселирующее устройство 7 - теплообменник хладагент-жидкость 8,9 - запорные вентили 10 – компрессор 11, 12 – запорные вентили 13 – бак-теплоаккумулятор 14,15,16, 17 – запорные вентили 18 – дополнительный бак-аккумулятор 19 – теплообменник жидкость-жидкость 20 – циркуляционный насос 21 - 26 – запорные вентили 27 – циркуляционный насос 28-29 – запорные вентили 30 – водогрейный котел 31 – блок автоматического управления 32 – высокотемпературный бак-аккумулятор 33 – солнечный коллектор 34 - теплообменник

Рисунок - Система воздушного отопления, кондиционирования и горячего снабжения с утилизацией сбросного тепла

Выводы

Таким образом, основной задачей магистерской работы является объединение всех исследуемых систем применения тепловых насосов, баков-аккумуляторов и солнечных коллекторов в системах кондиционирования, отопления и горячего водоснабжения с целью оптимизации и повышения эффективности системы. Результатом работы будет разработка методики для повышения эффективности работы данной системы с использованием схем утилизации тепла от низкопотенциальных источников.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2013 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Закиров Д.Г. Утилизация вторичных энергетических ресурсов и использование возобновляемых источников энергии с применением тепловх насосов основной путь снижения энергоемкости производства.//Промышленная энергетика 2002, №5.
  2. Андрющенко А.И. Сравнительная эффективность применения тепловых насосов для централизованного теплоснабжения // Промышленная энергетика. 1997. №6. с. 2-4.
  3. Макогон Ю.В., КуденкоГ.Е. Некоторые аспекты реализации политики энергосбережения в Украине: Монография - Донецк: ДонНУ-ДонФ НИСИ, 2006. -200с.
  4. Праховник А.В., Соловей А.И., Прокопенко В.В. Энергетический менеджмент - К.: ІЕЕ НТУУ „КПІ”, 2001, 471 с.
  5. Сафьянц С.М., Колесниченко Н.В. О возможности повышения качеста теплоснабжения путем реконструкции теплового пункта здания / Экологические проблемы индустриальных мегаполисов: Материалы Международной научно-практической конференции. Донецк – Авдеевка. 23-27 мая 2006г., - Донецк: ДонНТУ, 2006 –с. 101-104
  6. Гольстрем В.А., Кузнецов Ю.Л. Справочник по экономии топливно-энергетических ресурсов. -К.: Техніка, 1985. - 383 с.
  7. Балуев Е.Д. Перспективы развития централизованного теплоснабжения.//Теплоэнергетика, 2011. №11 с.50-54.
  8. П.Виноградов И.Ю., Векштейн Л.М., Соболь И.Д. Промышленное теплоснабжение.Киев.:Техника, 1975.256 с.
  9. Григоров В.Г., Нейман В.К., Семенюк Л.Г. утилизация низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов на предприятии. М.:Химрос, 1987.240 с.
  10. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы — М.: Энергоиздат, 1982. — 224 с
  11. Трубаев П.А., Гришко Б.М. Тепловые насосы./Учебное пособие, Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2009. – 142 с.