Главная Расчеты

Стратегия повышения энергоэффективности в муниципальных образованиях. Герт скривер, энергоэффективные тепловые сети малой мощности

05.07.2019

Развитие человеческого общества, его успехи на пути цивилизации и прогресса прямо связаны с повышением производительности труда и улучшениями материальных условий жизни людей. Необходимое условие научно-технического и социального прогресса состоит в увеличении количества потребляемой энергии и освоении новых, более эффективных ее видов. Энергетические проблемы возникали на всех стадиях человеческого общества и всякий раз усилия ученых, инженеров, изобретателей помогали решать эти проблемы. Но начиная с ХХ в. происходит резкое возрастание потребления энергии. Это связано с развитием цивилизации, расширением, усугублением знаний человека об окружающем мире. Немаловажную роль здесь играет и влияние таких факторов как экономический рост и увеличение численности населения. Однако запасы традиционных видов энергоресурсов ограничены, причем с течением времени степень ограничения возрастает. Большую тревогу вызывает загрязнение атмосферы, вызванное эксплуатацией энергетических установок, изменение ее годового состава, загрязнение мирового океана, истребление лесов, затопление суши при сооружении ГЭС загрязнение водоемов.

Организация рационального энергосбережения с минимальным экологическим влиянием при рачительном экономном использовании первичных энергоресурсов и разумном достаточном удовлетворении технологических и бытовых потребностей во всех видах и формах энергии становится общей заботой человечества.

Таким образом, выявляется важнейшая проблема энергообеспечения и рационального энергопотребления, решение которой есть непрерывный динамический процесс, требующий согласованных одновременных действий всех государств, организаций и отдельных людей и включающий как технические так и социально-экономические аспекты.

Решение этой проблемы составляет основную суть и цель энергетического менеджмента - новой отрасли знаний и опыта человека. Эта отрасль аккумулирует многовековой опыт и прогресс человечества по использованию энергии и достижения современного менеджмента как сформировавшейся системы теоретических знаний, практических методов и инструментов управления.

Зародившись в индустриально развитых странах Западной Европы, в Японии, США в 60-70 -х г.г. как результат преодаления энергетического кризиса, активно развивающаяся сегодня в бывших социалистических страна для новых социально-экономических условий, новая самостоятельная система - синтез гуманитарных и технических знаний и опыта - энергетический менеджмент формируется на стыке менеджмента и технологий. Причем, поскольку энергопотребление - техническая основа любого технологического процесса, то следует иметь ввиду технические знания и опыт, аккумулированный во всех отраслях экономики

Таким образом, энергетический менеджмент - методологическая наука с практическим инструментарием для осуществления процесса управления использованием энергии, т.е. планирования, организации, мотивации, контроля оптимального использования всех видов и форм энергии при целесообразном удовлетворении потребностей человека и минимальном отрицательном влиянии на окружающую среду.

В определении энергетического менеджмента обнаруживаются все элементы процесса управления: -планирование; -организация; -мотивация; - контроль; -присутствующие в определении общего менеджмента, которая является подцелью миссии общего менеджмента, -удовлетворении потребностей организации в энергии при минимуме отрицательного влияния на окружающую среду.

Методы и результаты энергоменеджмента как прикладной науки необходимы для успешного функционирования любой организации начиная от международных образований, государств и кончая семьей,любой отрасли экономики. Энергетический менеджмент осуществляется на всех вертикальных и горизонтальных уровнях управления организаций.

Специалист по энергетическому менеджменту - человек, выполняющий управленческие функции для достижения целей энергетического менеджмента как подцелей миссии менеджмента в данной организации. Чтобы организовать эффективное и щадящее по отношению к окружающей среде потребление энергии, нужны систематические и основательные знания для триединых действий в области технологии, организации и поведения.

В странах Европейского Союза, в США, Японии уже сложилась кадровая структура энергетического менеджмента, определились функциональные обязанности и права при достаточно высоком уровне энергоменеджмента и его специфике в каждой стране и организации.

Анализ опыта этих стран показывает, что без государственных политики и программ энергосбережения, без создания системы энергетического менеджмента невозможно преодалеть экономический кризис и достичь стабильного социального и экономического развития.

Активно развивается энергетический менеджмент в нашей республике. Образование Государственного комитета по эенргосбереженияю и энергонадзору в 1993 году, принятие Государственной программы «Энергосбережение» в 1995 году и Закона об энергосбережении в 1998 году -узловые, важнейшие элементы системы энергоменеджмента. Активная организационная и практическая работа по реализации принятых концепций и программ, внедрение энергоэффективных технологий вывели Республику Беларусь на передовые позиции в области энергосбережения среди других стран СНГ.

Основная цель энргоменеджмента - достижение энергоэффективности, энергосбережение. В этом смысле энергосбережение есть часть энергетического менеджмента. В тоже время, энергетический менеджмент является инструментом энергосбережения, дающим теорию, методики, практические методы и средства для обеспечения энергоэффективности.

---IV. Повышение эффективности систем энергоснабжения
------4.4. Тепловые сети

4.4.3. Методы снижения потерь в тепловых сетях

VIII. Использование возобновляемых энергоресурсов

Основными методами являются:

  • периодическая диагностика и мониторинг состояния тепловых сетей;
  • осушение каналов;
  • замена ветхих и наиболее часто повреждаемых участков тепловых сетей (прежде всего, подвергаемых затоплениям) на основании результатов инженерной диагностики, с использованием современных теплоизоляционных конструкций;
  • прочистка дренажей;
  • восстановление (нанесение) антикоррозионного, тепло- и гидроизоляционного покрытий в доступных местах;
  • повышение pH сетевой воды;
  • обеспечение качественной водоподготовки подпиточной воды;
  • организация электрохимзащиты трубопроводов;
  • восстановление гидроизоляции стыков плит перекрытий;
  • вентиляция каналов и камер;
  • установка сильфонных компенсаторов;
  • применение улучшенных трубных сталей и неметаллических трубопроводов;
  • организация определения в режиме реального времени фактических потерь тепловой энергии в магистральных тепловых сетях по данным приборов учета тепловой энергии на тепловой станции и у потребителей с целью оперативного принятия решений по устранению причин возникновения повышенных потерь;
  • усиление надзора при проведении аварийно-восстановительных работ со стороны административно-технических инспекций;
  • перевод потребителей с теплоснабжения от центральных на индивидуальные тепловые пункты.

Должны быть созданы стимулы и критерии для персонала. Сегодняшняя задача аварийной службы: приехать, раскопать, залатать, засыпать, уехать. Введение только одного критерия оценки деятельности - отсутствие повторных разрытий, сразу кардинально изменяет ситуацию (разрывы происходят в местах наиболее опасного сочетания коррозионных факторов и к замененным локальным участкам теплосети должны предъявляться повышенные требования в части защиты от коррозии). Сразу появится диагностическая аппаратура, появится понимание, что если эта теплотрасса затоплена, надо ее осушить, а если труба гнилая, то аварийная служба первая будет доказывать, что участок сети надо менять.

Можно создать систему, при которой тепловая сеть, на которой произошел разрыв, будет считаться как бы «больной» и поступать на лечение в службу ремонта, как в больницу. После «лечения» она будет возвращаться в эксплуатационную службу с восстановленным ресурсом.

Очень важны экономические стимулы и для эксплуатационного персонала. 10-20% экономии от снижения потерь с утечками (при соблюдении нормы жесткости сетевой воды) выплачиваемые персоналу срабатывает лучше всяких внешних инвестиций. Одновременно из-за уменьшения числа подтопленных участков снижаются потери через изоляцию и увеличивается срок службы сетей.

Первое, что сделали в теплоснабжающих предприятиях бывших стран СЭВ и Прибалтики после перехода к рыночным отношениям, - это осушили каналы тепловых сетей. Из всех возможных технических мер по снижению издержек эта оказалась самой экономически выгодной.

Необходимо кардинально улучшить качество замены тепловых сетей за счет:

Техническая проблема обеспечения нормативного срока службы тепловых сетей была решена еще в 50-е годы XX в. за счет применения толстостенных труб и высокого качества строительных работ, в первую очередь антикоррозийной защиты. Сейчас набор технических средств гораздо шире.

Ранее техническая политика определялась приоритетом уменьшения капитальных вложений. С меньшими затратами требовалось обеспечить максимальный прирост производства, чтобы этот прирост компенсировал в дальнейшем затраты на ремонт. В сегодняшней ситуации такой подход не приемлем. В нормальных экономических условиях собственник не может позволить себе прокладывать сети со сроком службы 10-12 лет, это для него разорительно. Тем более это недопустимо, когда основным плательщиком становится население города. В каждом муниципальном образовании должен осуществляться жесткий контроль за качеством прокладки тепловых сетей.

Должны быть изменены приоритеты в расходовании средств, большая часть которых тратится сегодня на замену участков тепловых сетей, по которым были разрывы труб в процессе эксплуатации или летней опрессовке, на предотвращение образования разрывов путем контроля скорости коррозии труб и принятия мер по ее снижению.

Просим Вас оставлять свои замечания и предложения по стратегии . Для чтения документа выберите интересующий Вас раздел.

Энергосберегающие технологии и методы

2017-06-15

Среди факторов низкой энергоэффективности тепловых сетей - несовершенство тепловой изоляции из-за воздействия воды. Кроме того, трубопровод в пенополиуретановой (ППУ) изоляции сам страдает от коррозии. Автором выделено два момента, приводящих к дополнительным теплопотерям. Предлагается максимально сохранять существующую канальную прокладку и использовать более совершенные полиэтиленовые радиационно-модифицированные муфты, что позволит отказаться от применения дополнительных самодельных защитных конструкций

Введение

Среди факторов низкой энергоэффективности тепловых сетей один из основных — несовершенство и износ тепловой изоляции из-за периодического либо постоянного воздействия воды природного и техногенного характеров . Кроме того, металлическая стенка трубопроводов бесканальной прокладки в пенополиуретановой (ППУ) изоляции при нарушении целостности гидроизоляции сама страдает от коррозии, усугубляемой внутренними напряжениями в металле, воздействием внешних постоянных и переменных электрических токов .

В одном лишь городе Омске таким способом уже проложено порядка 6,9 % от общей протяжённости магистральных тепловых сетей, то есть 17,96 км в двухтрубном исчислении . Представленная ниже информация о более широком применении уже существующих технологий направлена на усовершенствование процесса транспортировки горячей воды посредством трубопроводов в пенополиуретановой изоляции с целью снижения расхода первичных топливно-энергетических ресурсов.

Результаты

Автором выделено два момента, приводящих к дополнительным теплопотерям, как вместе с утечкой теплоносителя при возникновении аварийных ситуаций, так и в штатном режиме работы через теплои гидроизоляционные конструкции:

1. Принудительный демонтаж канальной прокладки с целью перехода на бесканальную. Тип прокладки должен определяться условиями участка, причём вовсе необязательно это должны быть трубопроводы бесканальной прокладки в пенополиуретановой изоляции.

Использование существующих каналов предохраняет трубопровод от перенапряжений и повреждений при раскопках других коммуникаций и предотвращает выброс теплоносителя на поверхность земли при разрыве трубопроводов. Там, где можно доступными средствами обеспечить отсутствие в каналах влаги, нет смысла от них отказываться .

2. Повреждаемость муфтовых соединений. Из статистических данных видно, что более 60 % дефектов — это дефекты стыковых соединений и системы оперативного дистанционного контроля (СОДК). Посторонние повреждения, то есть повреждения, нанесённые третьей стороной, составляют лишь около 15-20 % . В первой группе дефектов наряду с дефектами сварных соединений на стройплощадке (14 %) 45 % повреждений вызвано именно негерметичностью муфтовых соединений. Один лишь традиционный П-образный компенсатор требует устройства до 16 муфт (рис. 2).

Различают два типа муфт:

А. Муфты термоусаживающиеся полиэтиленовые (PE-shrink, рис. 3). Это так называемые «дутые муфты», изготовленные путём раздувания обычной полиэтиленовой оболочки. Для бóльшей надёжности муфты дополнительно укрываются самодельными защитными конструкциями из листовой оцинкованной стали (рис. 4) или рубероида (рис. 5).

Б. Муфты термоусаживающиеся полиэтиленовые радиационно-модифицированные (PE-X-shrink). Для предотвращения коробления при воздействии температуры и для придания особой механической прочности муфта проходит процесс радиационно-химической модификации (сшивки). Этот тип муфт имеет ряд преимуществ :

Полное отсутствие самопроизвольной усадки на трубе под действием солнечных лучей;

Значительная экономия газа при монтаже за счёт быстрой усадки сшитого полиэтилена;

Возможность последующей дополнительной усадки муфты после её остывания в случаях обнаружения ошибок монтажа (непрохождение опрессовки);

Отсутствие необходимости применения бандажных манжет для дополнительной гидроизоляции краёв;

Возможность многократного «доусаживания» сшитой муфты без нарушения структуры модифицированного полиэтилена.

Заключение
На основании вышеизложенного предлагаются следующие технологические разработки по энергоресурсосбережению и энергоэффективности в областях энергетики, жилищно-коммунального хозяйства и строительства, связанные с применением предварительно изолированных труб в ППУ-теплоизоляции:

1. Максимально сохранять существующую канальную прокладку. В числе достоинств — лучшие условия с точки зрения сохранения металлом трубопровода своих механических свойств, упрощение организации пересечений с иными объектами инфраструктуры населённого пункта и т.д. Применение канала в ряде случаев является нормативным требованием .

2. Использовать более совершенные радиационно-модифицированные муфты , что позволит отказаться от применения дополнительных самодельных защитных конструкций.

Очевидно, что повышения надёжности и энергоэффективности можно добиться другими способами, в частности, взаимным резервированием теплоисточников или снижением среднегодовой температуры теплоносителя , однако устранение самой причины — увлажнения — является первоочередной задачей.

  1. Жуков Д.В. Внедрение энергосберегающих мероприятий при проведении ремонта тепловых сетей АО «Омск РТС» // Межвуз. темат. сб. науч. тр. «Повышение эффективности объектов теплоэнергетики и систем теплоснабжения». - Омск: Омский гос. ун-т путей сообщения, 2017. 73 с.
  2. Чичерин С. В. Процесс образования и развития электрохимической коррозии трубопроводов//Энергосбережение и водоподготовка,2017, №2 (106). С. 46-47.
  3. Дмитриев В.З. Совершенствование систем теплоснабжения: Дисс. на соиск. учён. степ. к.т.н. (06.03.2013). - Омск: ОмГУПС (ОмИИТ). Красноярск, 2013. 199 с.
  4. Семенов В.Г. Тепловые сети систем централизованного теплоснабжения // Энергосбережение, 2004. №5. С. 50–52.
  5. Система качества в теплоснабжении - путь к энергетической безопасности и повышения надёжности в тепловых сетях [Электр. ресурс]. Режим доступа: ozti.org/articles. Дата обращения: 21.06.2017.
  6. Кащеев В.П., Поляков В.А. Энергосбережению тоже надо учиться // Новости теплоснабжения, 2010. №5. С. 41–45.
  7. Термоусаживающаяся неразъёмная радиационномодифицированная муфта «ТИАЛ-ТУМ» [Электр. ресурс]. Режим доступа: tial.ru/tum. Дата обращения: 23.06.2017.
  8. СП 124.13330.2012. Тепловые сети (актуализация СНиП 41-02–2003).
  9. Чичерин С.В. Надёжность и эффективность среднетемпературного теплоснабжения // Науч.-техн. ведомости СПбПУ: Естеств. и инжен. науки. 2017. №2. Т. 23. С. 75–80.

Герт Скривер, редактор, Kamstrup A/S, Дания (Печатается с сокращениями.)

На новых застраиваемых территориях около города Орхус (Дания) при поддержке Датского энергетического агентства реализуется пилотный проект по подключению современных энергоэффективных зданий к тепловым сетям (рис. 1). Цель проекта - разработка новых технологий, материалов и рабочих параметров, которые позволят снизить теплопотери и общие расходы на содержание теплосетей.

Демонстрационная площадка расположена в городе Листрупе, пригороде Орхуса, и состоит из 40 одноэтажных домов. Дома площадью 100 м 2 каждый построены в 2010 г. в соответствии с первым классом энергосбережения, что означает энергопотребление 47,3 кВтч/м 2 в год.

Так называемые «зеленые здания» требуют гораздо меньшего количества энергии на отопление, чем обычные. Традиционные системы распределения тепла в этом случае становятся экономически неэффективными, т.к. потери при транспортировке по сравнению с объемами потребленной энергии становятся слишком большими. Фактически, такие здания в Дании не подлежат обязательному подключению к централизованному теплоснабжению (муниципальные власти Дании могут обязать владельцев зданий подключать их к общей системе распределения энергии (централизованному теплоснабжению или газораспределительной сети), но с 2006 г. это требование не распространяется на энергоэффективные здания - прим. автора.). В то же время проведенные исследования показывают, что принцип централизованного теплоснабжения остается актуальным для энергосберегающих (энергоэффективных) зданий даже на территориях с застройкой небольшой плотности, при этом необходимо выполнить основное условие - снизить общие теплопотери в тепловых сетях, которые на таких территориях достигают 40%.

Проект энергосберегающих теплосетей в Листрупе последовал за предыдущим подобным проектом, который доказал, что существует возможность осуществлять отопление помещений теплоносителем с температурой ниже 50 О С при поддержании температуры в распределительной сети около 55 О С. Анализ измерений показал, что ГВС возможно с температурой 47 О С при температуре подачи 50 О С, т.е. температура ГВС всего на 3 О С ниже температуры первичного контура.

С целью снизить теплопотери и температуру теплоносителя в проекте используются трубы малого диаметра с ППУ изоляцией. Трубопровод состоит из двух труб (подающей и обратной) в единой внешней оболочке (рис. 2), что позволяет уменьшить теплопотери в сравнении с обычными одиночными трубами. Оболочка усилена диффузионным барьером, препятствующим выходу газа из ячеек изоляционной пены наружу.

Также в проекте проводится эксперимент с двумя разными типами теплообменников и индивидуальных теплопунктов (ИТП), устанавливаемых в каждом здании. Оба являются опытными образцами, разработанными специально для проекта маломощных теплосетей. Первым типом является домовой ИТП с резервуаром в первичном контуре, второй тип - ИТП с, так называемым, быстрым водоподогревателем.

Так как низкотемпературные теплосети работают при очень малых разностях температур, требуется тщательный контроль с постоянным снятием показаний. Для этих целей на демонстрационной площадке установлены более 67 счетчиков энергии. Установленные теплосчетчики отображают объем потребленной тепловой энергии с точностью в 10 раз большей, чем обычно. Дополнительные теплосчетчики установлены в контурах горячего водоснабжения каждого ИТП для определения энергии, расходуемой только на нужды горячего водоснабжения.

Опыт эксплуатации нескольких проектов (начиная с 2007 г.) показывает, что низкотемпературные тепловые сети для отопления энергоэффективных зданий вполне работоспособны. Достигнуто низкое энергопотребление сетевыми насосами и низкие потери в теплосети - в настоящий момент на демонстрационной площадке они составляют 17%, но и это не является пределом.

Существенная роль в решении проблемы экономии тепловой энергии принадлежит высокоэффективной тепловой изоляции.

Тепловая сеть является одним из слабых мест системы теплоснабжения. Техническое состояние трубопроводов отражается ни только на затратах эксплуатирующих организаций, но на здоровье и безопасности жителей. Как показывает многолетний опыт эксплуатации, долговечность отечественных тепловых сетей при существующих способах прокладки в 1,5-2 раза ниже, чем за рубежом и не превышает 3 и редко 10 лет, общие потери теплоты при отсутствии качественной тепловой изоляции систем теплоснабжения достигают 20-40% отпускаемого тепла. Это в 3-5 раз превышает аналогичный показатель в развитых европейских странах.

1.4. Централизованное теплоснабжение.

В последнее время имеют место критические замечания по поводу централизованного теплоснабжения на базе теплофикации – совместной выработки тепловой и электрической энергии. Как основные недостатки отмечаются большие потери в трубопроводах при транспорте тепла, снижение качества теплоснабжения из-за несоблюдения температурного графика и требуемых напоров у потребителей. Предлагается переходить на децентрализованное, автономное теплоснабжение от автоматизированных котельных, в том числе и расположенных на крышах зданий, обосновывая это меньшей стоимостью и отсутствием необходимости прокладки теплопроводов. Но при этом, как правило, не учитывается, что подключение тепловой нагрузки к котельной лишает возможности выработки дешевой электроэнергии на тепловом потреблении. Поэтому эта часть невыработанной электроэнергии должна замещаться производством ее по конденсационному циклу, КПД которого ниже, чем по теплофикационному. Следовательно, стоимость электроэнергии, потребляемой зданием, теплоснабжение которого осуществляется от котельной, должна быть выше, чем у здания, подключенного к теплофикационной системе теплоснабжения, а это вызовет увеличение эксплуатационных расходов.

В данной курсовой работе мы рассчитываем тепловой расчёт деревни Прилепово. Сюда входит расчёт жилых домов и производственных помещений, а также проектировочный расчёт теплицы. Из этой работы мы узнаем, сколько деревня потребляет энергии, и какой мощности котельную нужно использовать для обеспечения нормальных температур в помещениях. Так как температуры для жилых и производственных помещений будут разными, мы считаем, сколько каждое помещение будет потреблять энергии, а по суммарной мощности потребляемой энергии мы выбираем мощность котельной.

Поскольку при передачи тепла на расстояние существуют тепловые потери, мы располагаем котельную как можно ближе к производственным зданиям которые будут потреблять большее количество энергии.

Существует два метода расчёта тепловых потерь для помещений.

    Точный расчёт

    Расчёт по укрупнённым показателям

В данной работе мы используем как точный метод, так и по укрупнённым показателям.