Основы энергосбережения (стр. 8 из 15)
Тепловые сети. Потери энергии при транспортировке тепла.
Снабжение теплотой потребителей состоит из трех взаимосвязанных процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя.
Системой теплоснабжения называется комплекс устройств по выработке, транспорту и использованию теплоты. Транспорт тепловой энергии осуществляется через систему трубопроводов. Систему трубопроводов часто называют тепловой сетью (Рис. 7).
Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: по мощности, по виду источника теплоты и по виду теплоносителя. По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местные – системы теплоснабжения, в которых три основных звена объединены и находятся в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и передача ее воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные – системы теплоснабжения, в которых от одного источника теплоты подается теплота для многих помещений.
По виду источника теплоты системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При районном теплоснабжении источником теплоты служит районная котельная, при теплофикации – ТЭЦ.
Теплоноситель – среда, которая передает теплоту от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на 2 группы – водяные и паровые. В водяных системах теплоснабжения теплоносителем служит вода, в паровых - пар. В Беларуси для городов и жилых районов используются водяные системы теплоснабжения. Пар применяется на промышленных площадках для технологических целей.
Системы водяных теплопроводов могут быть однотрубными и двухтрубными (в отдельных случаях многотрубными). Наиболее распространенной является двухтрубная система теплоснабжения (по одной трубе подается горячая вода потребителю, по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или котельную).
Различают открытую и закрытую системы теплоснабжения. В открытой системе осуществляется «непосредственный водоразбор», то есть горячая вода из подающей сети разбирается потребителями для хозяйственных, санитарно-гигиенических нужд. При полном использовании горячей воды может быть применена однотрубная система. Место присоединения потребителей тепла к теплопроводной сети называется абонентским вводом.
Параметры теплоносителей – температура и давление. Вместо давления в практике эксплуатации используется напор[11] Н. Напор и давление связаны зависимостью
H= P/r g,
где H – напор, м; P - давление, Па; r - плотность теплоносителя, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м /с2.
Мощность теплового потока Q (кВт), отдаваемого водой, характеризуется формулой
где G – массовый расход воды через систему теплопотребления, кг/с; c p– удельная теплоемкость воды c p = 4.19 кДж/кг×К; t1 – температура воды после источника теплоты до системы потребления; t2– температура воды после системы потребления до источника теплоты.
В современных системах теплоснабжения применяют следующие значения температур воды: 1) t 1 = 105 °С, t 2 =70 °С в системах отопления жилых и общественных зданий; 2) t 1 = 150 °С, t2 =70 °С в системах централизованного теплоснабжения от котельной или ТЭЦ, а также в системах отопления промышленных зданий.
Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации.
Тепловая изоляци[12]я накладывается на трубопроводы для снижения потерь теплоты при транспортировке теплоносителя. Потери теплоты снижаются при надземной прокладке в 10–15 раз, а при подземной – в 3–5 раз по сравнению с неизолированными трубопроводами. Тепловая изоляция должна обладать достаточной механической прочностью, долговечностью, стойкостью против увлажнения (гидрофобностью), не создавать условий для возникновения коррозии и при всем этом быть дешевой.
При транспорте тепла по трубам возникают линейные Qл и местные Qм тепловые потери. Линейные потери тепла по длине прямых или криволинейных (повороты, отводы, колена П-образных компенсаторов) участков труб определяют по формуле 
здесь l – длина трубопровода в м, q – удельные теплопотери Дж/м. Местные тепловые потери возникают в результате стока тепла через опорные конструкции, соединения и др. Эти потери определяются приближенно различными способами. Потери тепла вызывают падение температуры теплоносителя, вследствие этого удельные теплопотери по длине возрастают.
Коэффициенты эффективности изоляционных конструкций определяются как:
где потери в – Q1 неизолированной, Q2 – изолированной трубах. Значения коэффициентов эффективности изоляционных конструкций должны быть в пределах ηi=0,85 - 0,95.
Качество тепловой энергии.
Качество тепловой энергии – совокупность теплофизических параметров теплоносителя обеспечивающих пригодность тепловой энергии для удовлетворения энергетических потребностей потребителя.
¡ температура в подающем трубопроводе,
¡ давление в прямом и обратном трубопроводах,
¡ перепад давлений,
Качество тепловой энергии детально определяется правилами пользования тепловой энергией, утвержденные постановлением Министерства экономики Республики Беларусь.
Графики электрических и тепловых нагрузок
Изменение электрической и тепловой нагрузок в течение времени называется графиком этих нагрузок
По форме графиков нагрузок различают пять групп: промышленная нагрузка, коммунально-бытовое потребление, электрический транспорт, уличное освещение, сельскохозяйственные нужды. Промышленная нагрузка за счет одно- и двухсменных предприятий снижается в ночное и вечернее время. Коммунально-бытовое потребление значительно в утреннее и вечернее время, вечерний пик более продолжителен (Рис. 8). Транспортные перевозки имеют пики в утренние и вечерние часы. Уличное освещение имеет максимум в ночные часы. Сельскохозяйственные графики потребления достаточно равномерны с сезонным изменением его величины.
Для определения годовой потребности в электроэнергии используются годовой график продолжительности нагрузок и годовой график месячных максимумов. Продолжительность нагрузки определяют суммированием ее за 210 зимних суток и 155 летних суток. Площадь под кривой годовой продолжительности нагрузок определяет суммарную годовую потребность в электроэнергии.Зимний график имеет 2 пика (Рис. 8а), летний – 3 (Рис. 8б), что объясняется более длинным световым днем (освещение включается после окончания работы на односменных предприятиях и снижения транспортных перевозок). Летние нагрузки меньше по абсолютной величине.
Годовой график нагрузок строится путем сложения годовых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, технологического производства, и суточная неравномерность потребления теплоты при этом не учитывается. В этом случае для каждого конкретного города выстраивается температурный график регулирования температуры воды в подающей и обратной магистралях теплосети в зависимости от наружной температуры воздуха.
Для облегчения прохождения пиков электрической нагрузки можно использовать выравнивание графиков нагрузки, под которым понимают активное воздействие на режим потребления, приводящее к уменьшению максимумов нагрузки. Для достижения этих целей служат увеличение сменности работы предприятий при использовании поощрительных ночных тарифов на электроэнергию, создание объединенных энергосистем за счет разновременности максимума нагрузки в районах с различной географической долготой, наличие потребителей-регуляторов, часы работы которых определяет энергосистема.
Особенности снабжения энергий учреждения здравоохранения.
Учреждения здравоохранения – сложное производство, требующее надежного снабжения тепловой и электрической энергией. В учреждении здравоохранения, как правило, функционируют следующие инженерные и сантехнические системы:
- лечебного газоснабжения;
- теплоснабжения;
- водоснабжения и канализации;
- отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха;
- холодоснабжения.
По надежности теплоснабжения учреждения здравоохранения разделяются на две категории:
· Первая категория - больницы, корпуса с постоянным пребыванием больных, родильные дома, диспансеры со стационаром, детские молочные кухни;