Обещаваща система за отопление за "пасивни" и "активни" нискоетажни сгради
С течение на времето, когато въпросът с външното захранване е решен и има средства за закупуване на пълна електрическа енергия, топлинният акумулатор може да се използва напълно, като по този начин се намалява продължителността и честотата на използване на дървесно гориво като източник на отопление.
Има и друг начин за намаляване на разходите за отопление при използване на стационарни топлинни акумулатори (STE). Ако е възможно да се инсталира вятърна ферма или водноелектрическа централа в близост до къщата, дори и с малък капацитет (1,5–5 kW), това може да бъде добра помощ за ефективната работа на топлинния акумулатор. При използване на ВЕЦ и ВЕЦ само за отопление е възможно да не се използва система за честотен контрол и значително да се намали себестойността на получаваната от тях енергия.
Ориз. Фиг. 6. Схеми за захранване на автономен консуматор от вятърна турбина: 1 - вятърна турбина, 2 - електрохимична батерия, 3 - консуматор, 4 - баластово съпротивление, 5 - твърдофазен топлинен акумулатор
За да се спести излишната електроенергия, се предлага вятърната турбина да се оборудва с ефективен топлинен акумулатор (фиг. 6, опция № 2), който оползотворява излишната енергия.
В България няколко десетки предприятия вече са произвели вятърни паркове с различни конструкции, включително напълно екологични. През следващото десетилетие, поради развитието на вилното (индивидуалното) строителство и недостига на електроенергия, се очаква увеличаване на търсенето на тези станции. Използването на ТЕН ще повиши тяхната конкурентоспособност в сравнение с други енергийни източници.
Ориз. 7. Зони на икономическа целесъобразноставтономно и централизирано захранване
За да се оцени възможността за свързване на потребителите към централизираната електроснабдителна система, бяха определени икономически обосновани териториални граници на централизираното електроснабдяване за условията на североизточните райони. На фиг. Фигура 7 показва зоните на икономическа целесъобразност на централизирано и автономно захранване на потребители с натоварване от 1–3 MW при фиксирана цена на дизеловото гориво от $700/t, което е средно за условията на североизточните райони на България.
Така икономически обоснованите териториални граници около възможните точки на присъединяване са 30–90 км (в зависимост от присъединения товар). Граничните разстояния на отдалечеността на потребителите с товари от 3 MW за целесъобразно разширяване на централизирано електроснабдяване при средна тарифа в енергийните системи на североизточните райони за електроенергия от 5 цента / kWh са 90 km. За малките потребители стойностите на граничните икономически обосновани разстояния от точките на възможно свързване се намаляват 2-3 пъти. В случай на използване на твърдофазни топлинни акумулатори за отопление, ефективността на вятърните турбини може да се увеличи с 20–40%. В допълнение, използването на твърдофазни топлинни акумулатори, използващи твърдо гориво като допълнителен източник на енергия, повишава надеждността на захранването. В условия на ниски температури в северните територии на България, при дълготрайна липса на енергия от вятърни турбини, твърдофазният топлинен акумулатор ще запази своята цялост.
Ориз. 8. Енергийно захранване на вилата и стопански постройки от автономни енергийни източници (вятърни паркове, микро водноелектрически централи)
Нови за България, но широко използвани в Европа, са проточните водноелектрически централи. Разноскипо тях са незначителни, те не изискват изграждане на язовири - достатъчно е само да се отклони част от водата от реката в тръбопровод или да се потопи хидротурбина директно в речното корито. Проточните водноелектрически централи могат да генерират електроенергия от 1 до 100 kW на час. Използването на SHE заедно с проточни ВЕЦ значително ще повиши икономическата ефективност на захранващия блок на ВЕЦ-STE.
В допълнение към решаването на конкретни проблеми, автономните източници на електроенергия заедно с топлинните акумулатори SHE могат да решат и една доста сериозна задача за съвременна България - енергоснабдяването на северните територии в рамките на така наречената "северна доставка", което изисква ежегодно отделяне на значителни средства от бюджетите на различни нива.
Ориз. 10. Отоплителна система на вила и апартамент на базата на твърдофазни топлинни акумулатори
1. Сензор за външна температура 2. Дистанционно управление на отоплението 3. Топъл под 4. Топлоакумулатор за акумулиране (натрупване) на топлина от димни газове 5. Твърдофазен топлоакумулатор STE тип "Стенен" 6. Регулатор на стайната температура 7. Сензор за контрол на влажността 8. Твърдофазен топлоакумулатор SHE тип "Фурна" 9. Топъл въздух 10. Нагревателни елементи 11. Пулт на системата за управление: двутарифен брояч, контактор, таймер, регулатор на мощност 12. Студен въздух
1. Температурен сензор 2. Сензор за контрол на влажността 3. Твърдофазен топлоакумулатор STE тип "Стенен" 4. Изход за топъл въздух 5. Система за дистанционно управление
Дизайнът на твърдофазните топлинни акумулатори ви позволява едновременно и / или последователно да получавате електричество от електрическата мрежа и / или от вятърни паркове. В допълнение, някои модели топлинни акумулатори могат да използватбиогориво или газ. Надеждността на работата на отоплителните системи, изградени на различни източници, е много висока. Освен това е възможно да изберете най-печелившия източник на енергия по всяко време на деня. Превключването на енергийните източници може да се извършва автоматично на базата на програмирана програма, съобразена с външните условия.
Валаамският архипелаг (Република Карелия) може да служи като характерен обект за използване на отоплителни системи, които получават енергия от различни източници. Сложната система за енергоснабдяване на архипелага включва електро- и топлоснабдяване с помощта на топлинни акумулатори, работещи от централизирано захранване и автономни източници на захранване.
През пролетно-есенните периоди е възможно да се предвиди прехвърляне на лопатките на вятърните турбини в неработно положение (падане), което ще елиминира възможната загуба на птици по време на техните сезонни полети. Като допълнителен източник на енергия се предвижда да се използва дървесина (до 1000 m3) от превантивна сеч на гората, разположена на архипелага.
Очакваните икономии на текущи разходи за отопление при използване на предложената интегрирана система за енергоснабдяване ще бъдат над 10 милиона рубли. през годината. Анализът на разходите за изграждане на електропровод и вятърни турбини показва, че е два порядъка по-изгодно да не се увеличава капацитетът на кабела, а да се инсталират няколко вятърни турбини с обща мощност до 1 MW. Като допълнителен (резервен) източник на енергия в особено студените дни на годината, дървесното гориво може да се използва в твърдофазни топлинни акумулатори. На острова ежегодно в местното горско стопанство за сметка напочистване на санитарни изработки и озеленяване добиват 1000 м3 дърва за огрев. При изгаряне на дърва за огрев в печка (ефективност - 10-15%) се получава приблизително 1000-1200 GJ топлина. Когато се използват дърва за отопление в стационарни топлинни акумулатори, ефективността на тяхното използване може да се увеличи 1,5-2 пъти и да покрие недостига на топлинна енергия в особено студените дни на годината. За да се повиши ефективността на изгаряне на наличното дървесно гориво, е необходимо да се предвиди преработката му в брикети или пелети. При липса на натоварване от вятър и липса на дървесно гориво е възможно да се включат твърдофазни топлинни акумулатори за 24 часа от електрически кабел, който гарантирано осигурява отопление за всички потребители на топлина в архипелага.
Топлинните акумулатори STE, в допълнение към горните характеристики, имат още едно неоспоримо предимство пред други централизирани или индивидуални отоплителни системи - те се монтират в преградите на жилищна сграда, отдалечени от външните стени, което осигурява значителни икономии на топлина (загубата му от стандартни батерии под прозорците е до 40%).
Ориз. 12. Периоди на топлообмен/топлонатрупване при използване на топлинни акумулатори в помещението
Друг важен момент при използване на топлинни акумулатори е, че в помещенията протича естествен топлообмен и натрупване на топъл въздух (фиг. 12). Откритият пламък в SHE създава допълнително усещане за комфорт и спокойствие. В допълнение към общото повишаване на комфорта, в сградата се появява топла стена с повърхностна температура до 65 ° C, където можете да се затоплите, ако е необходимо. Ако се облицова с талк, от който е направено топлоакумулиращото тяло на ШЕ, тогава може да се получи допълнителен лечебен ефект.
Талков камък(талкохлорит, талкокарбонат), който се използва в стационарни топлинни акумулатори, е екологично чист естествен материал с висока топлоемкост, топлоустойчивост и топлообмен. Заради отличните си топлотехнически качества и оздравителен ефект върху човешкото състояние през последните два века се използва широко във Финландия, България и Италия за производство на печки и камини.
Трябва да се отбележи, че стотици пъти, за да издържат на постоянно нагряване (до 1000 ° C) е само един естествен камък - талк. Имайки топлинен капацитет 2,5 пъти по-голям от керамичните тухли, той запазва топлината за дълго време.
Според изчисленията разходите за SHE се изплащат в рамките на 3-5 години и след това осигуряват стабилни спестявания на разходите за отопление на жилищна сграда. Трябва да се отбележи, че това са първите български устройства от този тип. Цената им е два пъти по-ниска от тази на широко разпространените у нас вносни аналози.
В допълнение към цената, основните разлики между топлинните акумулатори SHE и чуждестранното оборудване са: - голяма единична мощност (2, 4, 8, 16, 24, 32, 40 ... до 100 kW); чист минерал - талк-хлорит - като нагрята работна течност.
Поради ниската цена на топлинните акумулатори STE, възможността за тяхната работа с допълнителни източници на енергия (дърво, водноелектрически централи, вятърни паркове) и лесна интеграция в интелигентни системи за управление на дома, както и голямата разлика между цената на нощната и дневната електроенергия поради липсата на помпено-акумулиращи станциив битовата енергийна система стационарните топлоакумулатори могат да бъдат широко използвани не само в рамките на изпълнението на Федералната целева програма (ФЦП) „Достъпни жилища за гражданите на България“, но и други ФЦП – в областта на здравеопазването, образованието и др.
А. М. Анисимов, д-р, експерт (Петрозаводск) К. Батерау, доцент, Университет BAUHAUS (Ваймар, Германия), V. Н. Василиев, доктор на техническите науки, професор, президент на Петрозаводския държавен университет, М. М. Кенисарин, стр. н. s, НПО "Академприбор" (Ташкент, Узбекистан), О. С. Попел, доктор на техническите науки, гл. лаборатория JIHT RAS, Москва, A. В. Спиридонов, д-р, гл. лаборатория на NIISF RAASN, Москва, I. Л. Шубин, доктор на техническите науки, директор на НИИСФ РААСН, Москва