Аккумуляционная система теплоснабжения для сельских потребителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации животноводства

Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМЖ), Подольский район Московской обл.

Аккумуляционная система теплоснабжения для сельских потребителей

к.т.н. Н.Н. Новиков

заведующий отделом микроклимата и автоматизации

к.т.н. Б.И. Назаров

старший научный сотрудник

Обзор сложившейся ситуации

Анализ объемов и структуры теплоснабжения в сельском хозяйстве показал, что сравнительно высокая тепловая мощность систем теплоснабжения, равная 0,5 МВт и выше, характерна для крупных животноводческих комплексов, межхозяйственных предприятий и т.п. Для мелких ферм и крестьянского подворья характерна мощность систем теплоснабжения 0,15 МВт и ниже. Необходимо подчеркнуть, что такая характеристика является не только количественной, но и качественной, т.к. отображает специфические особенности, как самой системы теплоснабжения, так и связи этой системы с технологическими объектами. К таким особенностям, например, относятся удельные значения теплопотерь в наружных тепловых сетях, которые резко возрастают по мере понижения тепловой мощности системы теплоснабжения.

Тепловая энергия в фермерском хозяйстве (рис. 1) расходуется на отопление жилого дома, горячее водоснабжение, создание микроклимата в животноводческом помещении, подогрев приточного воздуха для вентиляции сено- и овощехранилища. Несмотря на малую единичную мощность каждой системы, многочисленность (около 17,8 млн.) таких потребителей предопределяет важное значение вопросов экономии при потреблении энергоресурсов, создание автономных теплогенерирующих установок, разработку систем автоматического регулирования тепловых процессов, исключающих перерасход топлива и обеспечивающих рациональное использование теплоты.

Все большую актуальность в сельской местности приобретают децентрализованные системы теплоснабжения и микроклимата, которые базируются на распределенных источниках теплоты и приточного атмосферного воздуха с использованием отдельных тепловентиляционных агрегатов, каждый из которых обеспечивает нормированные параметры среды в определенных локальных зонах помещения.

В связи с наблюдающимся изменением цен на энергоносители в рыночной экономике важным направлением является определение конъюнктуры отечественного и мирового рынка на основное оборудование систем теплоснабжения и микроклимата. Большое количество оборудования, несмотря на наличие опытных образцов и протоколов приемочных испытаний с рекомендацией к серийному производству, медленно осваивается отечественной промышленностью в связи с отсутствием результатов маркетинговых исследований. Также отсутствует организация, которая выполнила бы эти исследования и стала бы посредником между производителями энергетического оборудования и его потребителями в сельском хозяйстве.

На мировом рынке теплотехническое оборудование и средства, обеспечивающие отопление и микроклимат, имеются в достаточном ассортименте и большом количестве. При этом поставка такого оборудования организована и на российский рынок, в частности, предлагается большое разнообразие котельного оборудования различной мощности, работающего на жидком или твердом топливе. Предлагаемое импортное оборудование имеет высокое качество изготовления и характеризуется высокими показателями надежности, однако его стоимость в 1,5-2 раза превышает стоимость отечественного. Широкое использование оборудования зарубежного производства не представляется возможным, как правило, из-за отсутствия средств у отечественного производителя сельхозпродукции.

Как уже указывалось выше, для малых тепло- потребителей значительные потери тепловой энергии в протяженных теплопроводах делают неэкономичными централизованные системы теплоснабжения и предопределяют переход к децентрализованным системам. Рассмотрим использование в качестве автономных теплоисточников отопительных установок на ископаемом топливе и электроэнергии.

В последнее время жидкое топливо имело тенденцию дорожать и достигло цены около 20 руб./л. Цена на твердое топливо в настоящее время стабилизировалась, и его поставки ограничения не имеют. Уголь доставляется потребителям с районных складов по цене 6,5 руб. за 1 кг антрацита. Поэтому применение каменного угля для отопления сельскохозяйственных предприятий в негазифицированных районах остается актуальным. Применение электроэнергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства и отоплении последнее время также получило благоприятную перспективу. Учитывая, что существующие сельские трансформаторные подстанции загружены только на 30-40%, имеет смысл обеспечить полное использование установленной мощности электрических сетей.

Благодаря введению льготного тарифа на отпуск электроэнергии в часы провалов графиков нагрузки у потребителя тариф снижается в 2-3 раза. Поэтому можно ожидать, что использование электроэнергии в ночные часы может обеспечить основные теплоэнергетические потребности мелких ферм и личных подсобных хозяйств. Потребление этой энергии в сельском хозяйстве позволит более рационально использовать 2,6 млн т у.т., перерасходуемых электростанциями в часы провалов графиков нагрузки.

К проблемам систем электрического отопления следует отнести недостаточную мощность разветвительных электросетей. Поэтому в негазифицированных районах сельской местности рекомендуем применять отопление на твердом топливе в случае отсутствия мощных распределительных сетей, и с использованием электроэнергии, если такие технические возможности имеются.

Требования к теплотехническому оборудованию

Проведенный, в качестве примера, расчет теплопотребления фермерского хозяйства (ГВС, отопление (наружный объем помещений 450 м³), вентиляция телятника на 50 скотомест) показывает, что в зимний период потребность такого хозяйства в тепловой энергии составляет 0,29 Гкал/ч.

В состав типовой схемы системы теплоснабжения фермерского хозяйства (рис. 2) входит следующее оборудование: котел водогрейный, бак-аккумулятор с электрокомпенсатором потерь, бак комбинированный расширительный, устройство автоматического управления, отопительные приборы, теплоутилизатор и установка активного вентилирования.

Котельное оборудование должно обеспечивать:

¦ нормативный технологический уровень сжигания твердого топлива;

¦ возможность загрузки твердого топлива на колосниковую решетку сверху;

¦ возможность установки горелки для сжигания газового топлива;

¦ возможность установки в жилых и технологических помещениях по признакам взрыво- и пожаробезопасности, габаритов, массы, эстетического вида и санитарно-гигиеническим условиям;

¦ возможность применения простейших технологий при изготовлении и монтаже, и минимального использования дорогостоящих материалов за счет выбора целесообразной конструктивной схемы.

Использование электроэнергии для отопления в данной схеме возможно благодаря применению в конструкции бака-аккумулятора электронагревательных элементов. Также особенностью конструкции является разделение бака-аккумулятора на три емкости, обеспечивающие удобство доставки составных частей к месту монтажа. Емкости связаны между собой «по воде» через котел. Применение сборно-разборной конструкции значительно упрощает дальнейшее техническое обслуживание бака-аккумулятора.

В свою очередь, аккумулятор с электрокомпенсатором потерь (рис. 3) должен обеспечивать:

¦ аккумулирование тепловой энергии для осуществления суточного цикла отопления жилых и технологических помещений при неработающем котле;

¦ контактный теплообмен между потоками воды из отопительных приборов и нагретой водой из котла в период работы;

¦ возможность работы в пиково-аварийном режиме;

¦ подогрев воды во встроенном емкостном нагревателе для системы ГВС;

¦ естественную циркуляцию теплоносителя между котлом и баком-аккумулятором, между баком-аккумулятором и отопительными приборами бытовых помещений при расстоянии между котлом и отопительными приборами не более 25 м (принудительная циркуляция теплоносителя на большие расстояния производится с помощью насоса);

¦ минимальные потери тепла в окружающую среду при наружной температуре теплоизоляции не выше 50 °C согласно СНиП;

¦ залив системы отопления через расширительный бачок;

¦ залив системы ГВС, включая встроенный емкостной водонагреватель ГВС, через бак холодной воды, сообщающийся с атмосферным патрубком, который обеспечивает работу бака холодной воды в качестве расширительного;

¦ возможность установки в жилых и технологических помещениях благодаря оптимальным габаритным размерам.

Необходимый объем теплоаккумулирующей емкости, рассчитанный для рассматриваемого варианта фермерского хозяйства, составил 1,96 м³.

Для данной системы теплоснабжения также разработан экспериментальный образец устройства автоматического контроля и управления, созданного с учетом специфики сельскохозяйственного производства, а именно, отсутствия, как правило, на фермах квалифицированного обслуживающего персонала. Устройство максимально упрощено для эксплуатации, что обеспечивается простотой и наглядностью вводимой и отображаемой информации, минимальным количеством и «прозрачностью» функционального назначения клавиш, надежной защитой от нажатия клавиш в любой непредусмотренной последовательности, минимальным количеством разрядов в цифровом дисплее.

В настоящее время подобные системы теплоснабжения находятся в опытной эксплуатации в нескольких сельских хозяйствах.

Выводы

1. Несмотря на незначительную единичную тепловую мощность индивидуального крестьянского хозяйства, многочисленность таких потребителей предопределяет большое значение вопросов экономии энергоресурсов.

2. Комплект теплоэнергетического оборудования в составе отопительного аппарата, бака- аккумулятора с электрокомпенсатором потерь, теплоутилизатора, устройства активного вентилирования, блока управления и пр. разработан ВНИИМЖ, прошел приемочные испытания на государственной машиноиспытательной станции и рекомендован для сельских потребителей.

3. Разработанный бак-аккумулятор с электрокомпенсатором потерь позволяет:

- снизить затраты труда при отоплении на твердом топливе в зимнее время в 2,4 раза;

- перевести систему в автоматический режим (без дежурного персонала) в переходный период осень-зима, зима-весна;

- использовать льготный тариф при отоплении электроэнергией;

- предохранить систему от аварийного размораживания.

4. С целью повышения объемов внедрения разработанного комплекта оборудования необходимо провести региональные маркетинговые исследования для определения потребности в производстве и закупках разработанного оборудования.

теплоснабжение сельский хозяйство топливо

Размещено на Allbest.ru