Энергосбережение в теплоэнергетике — важная тема, которая становится все более актуальной в современном мире. Поскольку стоимость энергии продолжает расти, а спрос на энергию увеличивается, важно найти способы сократить потребление энергии и повысить энергоэффективность.
В данной статье я рассмотрю некоторые наиболее эффективные способы энергосбережения оборудования в центральных тепловых пунктах. Центральные тепловые пункты являются важным элементом инфраструктуры теплоснабжения. Они сочетают в себе комплекс функций, таких как управление и регулирование параметров теплоносителя, преобразование вида теплоносителя, распределение по системам теплоснабжения, технического и коммерческого учета тепла и предназначены для водоснабжения и теплоснабжения нескольких зданий сразу. Несмотря на актуальность вопроса, единого подхода к оценке энергоэффективности центральных тепловых пунктов не существует. В основном это связано со значительным разнообразием конструктивных решений и характеристик оборудования.
Большинство энергосберегающих мероприятий в тепловых пунктах направлены на экономию энергоресурсов у конечных потребителей.
К основным мероприятиям по энергосбережению в ЦТП относятся следующие:
— тепловая изоляция;
— использование оборудования частотно регулируемого привода на насосах холодного и горячего водоснабжения (ХВС и ГВС);
— автоматизация ЦТП;
— диспетчеризация;
— замена кожухотрубных теплообменников на пластинчатые;
— внедрение систем автоматического регулирования зависимых систем отопления.
К решению проблемы энергосбережения стоит подходить комплексно, так как локальные методы не дают значимого результата.
Рассмотрим мероприятия по энергосбережению непосредственно в ЦТП детально.
Правильный выбор теплоизоляции помогает снизить потери энергии. Тепловая изоляция по области применения разделяется на строительную и технологическую. Строительную изоляцию применяют для ограждающих конструкций зданий и сооружений. Технологическая теплоизоляция находит широкое применение при прокладке различных коммуникаций и монтаже технологического оборудования с целью уменьшения теплопотерь, обеспечения требуемого теплового режима, создания нормальных условий работы вблизи горячих трубопроводов и аппаратов предохранения от замерзания водных магистралей и т. д. поскольку помогает поддерживать постоянную температуру внутри ЦТП. На сегодняшний день на российском рынке теплоизоляционных материалов представлена продукция многих отечественных производителей. Завод изоляции труб компании «СТС Изоляция» производит теплоизоляционные материалы для трубопроводных систем широкого назначения на основе технологий теплоизоляции труб, элементов трубопровода, запорной арматуры, шаровых кранов и стыков труб пенополиуретаном. Также на рынке представлены теплоизоляционные краски типа «Кοрунд антикοр», «Броня».
Применение современного, качественного оборудования — еще одна из мер по энергосбережению.
Частотно-регулируемый привод (частотно-управляемый привод (ЧУП), Variable Frequency Drive (VFD)) — система управления частотой вращения ротора асинхронного (или синхронного) электродвигателя. Состоит из собственно электродвигателя и частотного преобразователя. Частотный преобразователь — это устройство, состоящее из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора (преобразователя), преобразующего постоянный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. Энергоэффективные двигатели (ЭД) ЭД — это асинхронные ЭД с короткозамкнутым ротором, в которых за счет увеличения массы активных материалов, их качества, а также за счет специальных приемов проектирования удается поднять на 1–2 % (мощные двигатели) или на 4–5 % (небольшие двигатели) номинальный КПД при некотором увеличении цены двигателя. Вышеуказанные направления касаются энергосбережения собственно в приводе и преследуют цель сократить потери на преобразование электрической энергии в механическую и повысить энергетические показатели электропривода.
Автоматизация и диспетчеризация ЦТП является неотъемлемой частью в методах энергосбережения. Автоматизация ЦТП сама по себе уже подразумевает наличие частотно-регулируемых приводов, так как они являются одной из подсистем управления оборудованием теплового пункта. Системы автоматизации ЦТП предназначены для эффективного управления его технологическим оборудованием. Автоматизация системы подразумевает выполнение следующих условий:
— автоматическое поддержание заданного давления воды в прямом и обратном трубопроводе;
— дистанционное управление работой насосов и задвижек;
— визуализация технологического процесса на рабочем месте оператора;
— сбор, обработка и выдача статистических данных об объемах перекачанной воды и статусе насосных агрегатов;
— заданная температура в системе отопления в зависимости от температуры окружающего воздуха
Посредником между теплоэлектроцентралью и потребителями тепловой энергии являются теплообменники, набольший интерес представляют пластинчатые типы. Компактность. Основным фактором при размещении и компоновке оборудования является его компактность. Теплопередающая поверхность пластины составляет 99,0–99,8 % от общей площади пластины. Малая величина недогрева. Протекание среды тонким слоем с сильной турбуляцией потока обеспечивает высокую теплопередающую способность теплообменника. Ребристая поверхность пластины позволяет получить турбулентный поток при сравнительно невысоких скоростях протекания потока. Величина недогрева при расчетных режимах может достигать 1–2°С. Для лучших образцов кожухотрубных теплообменников эта величина составляет 5–10°С. Низкие потери давления в теплообменнике. Конструкция пластинчатых теплообменников позволяет плавно менять общую ширину канала. Снижение максимальной величины допустимых гидравлических потерь может быть достигнуто путем увеличения количества каналов в теплообменнике. Снижение гидравлического сопротивления позволяет снизить расход электрической энергии на насосах. Низкая трудоемкость при ремонте оборудования. Проведение периодических ремонтов всегда связано с проведением разборно-сборочных работ. Разбор кожухотрубного теплообменника является весьма трудоемкой частью ремонтного процесса. Извлечение трубного пучка возможно только с применением подъемных механизмов и занимает достаточно длительный период времени. При проведении ремонтных работ пластинчатого теплообменника нет необходимости применения подъемных механизмов. Ремонт осуществляется бригадой из 2–3 человек и занимает достаточно короткий промежуток времени. Ввиду устаревшего на данный момент оборудования, используемого в ЦТП, данная мера будет очень эффективна. Еще одной составляющей энергосбережения является внедрение систем автоматического регулирования зависимых систем отопления. При автоматизации процесса работы ЦТП одной из поставленных задач является регулирование температуры теплоносителя в зависимости от температуры окружающей среды. Регулирование реализуется по заданному температурному графику отопления с учетом реальных измеренных значений температур наружного воздуха. При этом система автоматически производит коррекцию выбранного температурного графика
В узком смысле эффективность часто означает именно экономическую эффективность. В то же время этот показатель может быть интегральным, так как предполагает оценку эффективности в одних и тех же единицах измерения — стоимостных показателях. Реализация данных мероприятий по достижению энергосбережения оборудования увеличивает бюджет, но за счет автоматизации ЦТП, использования частотно-регулируемого привода на насосном оборудовании, использования современных трубопроводов и пластинчатых теплообменников, внедрения систем автоматического регулирования системы отопления — повысит энергосбережение на центральных тепловых пунктах.
Наиболее применяемым подходом к определению эффективности центрального теплового пункта является анализ соответствия параметров режима работы с расчетными значениями.
Эти параметры анализа включают в себя следующее:
- Температура горячего водоснабжения (ТГВ);
- Температура отопительной воды на подаче (t1);
- Температура обратной воды (t2), достигаемая за счет контроля перегрева и обеспечения соблюдения установленных норм, утвержденный температурный график;
- Давление в системах тепло- и водоснабжения внутри присоединенных зданий;
- Обеспечение нормальной и непрерывной работы регуляторов давления и температуры, регулирующих клапанов в центральном тепловом пункте.
Согласно этому подходу, центральный тепловой пункт, в котором эти значения максимально приближены к проектным данным, будут считаться наиболее эффективными.
Кроме того, важно обеспечить регулярную проверку и техническое обслуживание всех компонентов системы, так как это поможет обеспечить наиболее эффективную работу системы. При правильном подходе можно добиться значительной экономии энергопотребления, что поможет сократить расходы и улучшить окружающую среду.
Литература:
- 1.Зинченок Д. В. 2023г. Энергосбережение в центральных тепловых пунктах | Статья в журнале «Молодой ученый» (moluch.ru)
- Шальнов, С. А. Показатели эффективности работы центральных тепловых пунктов / С. А. Шальнов // Инновационная наука. — 2017. — № 6. — С. 23–26. — Показатели эффективности работы центральных тепловых пунктов (elibrary.ru)
- Тепловые пункты. Их энергоэффективность и значение в экономике строительства / С. А. Амельченко, А. А. Рудин, К. Н. Гуреев [и др.] // APRIORI. Cерия: Естественные и технические науки. — 2016. — № 6. — С. 3. — Тепловые пункты. Их энергоэффективность и значение в экономике строительства (elibrary.ru)
- Краснов В.И Теплоэнергетика № 2(8), 2006г. Повышение эффективности теплоснабжения зданий и сооружений путём замены в ЦТП кожухотрубных теплообменников на пластинчатые (cyberleninka.ru)
- МакотринаЛ. В. Селех Е. В. Вестник ИрГТУ № 7 (66), 2012г. Энергосбережение в центральных тепловых пунктах (cyberleninka.ru)
