Экономия тепловой энергии: 45 СПОСОБОВ ЭКОНОМИИ ТЕПЛА • Экономия тепла

Содержание

45 СПОСОБОВ ЭКОНОМИИ ТЕПЛА • Экономия тепла

В этой статье мы расскажем все, что необходимо знать про экономию тепла:

Как экономить тепло в частном доме

Экономия тепла в частном доме

Для наибольшей эффективности экономии тепловой энергии в частном доме, как и на любом другом объекте, необходимо предпринять комплекс мер.

К таким мерам в данном случае относятся следующие способы теплосбережения.

  1. Герметизация окон – как показывает практика, через окна может уходить из дома до 40 процентов тепла. Если окна старые, деревянные, то для утепления можно использовать самоклеящиеся утеплители и уплотнители, выполненные из поролона, вспененного полиэтилена и прочих теплоизоляционных материалов. Сделать окна теплее позволяет даже наклеенный на щели скотч.
  2. По такому же принципу необходимо устранить щели между дверями и дверной коробкой.
  3. Если щели имеются между дверной коробкой и стенами, их необходимо задуть монтажной пеной.
  4. При замене старых окон следует отдать предпочтение моделям с двумя или даже тремя стеклопакетами. Такие окна стоят дороже, но быстро себя окупают.

Экономим тепло в своем частном доме

  1. Наклеивайте на стекла окон теплосберегающую пленку.
  2. В период сильных ветров и холодов окна можно закрыть пупырчатой упаковочной пленкой.
  3. Чтобы снизить потери тепла через входную дверь, необходимо утеплить ее или установить дополнительную дверь.
  4. Значительная экономия тепла будет достигнута за счет утепления стен такими теплоизоляционными материалами, как минеральная вата, пенополиуретан или экструдированный пенополистирол. Толщина утеплителя должна подбираться индивидуально – в зависимости от региона, а также материала и толщины стен.
  5. Утепляя снаружи крышу, стены, не забудьте про утепление фундамента.
  6. Снизить потери тепла через стены также позволяет их отделка теплоизоляционной штукатуркой.
  7. Использование «теплых» обоев, к примеру, пробковых, является еще одним эффективным способом утепления стен изнутри. Отметим, что пробковое покрытие можно использовать не только на стенах, но и на полу. В результате последний станет не только теплым, но и приятным на ощупь.

Как экономить тепло в деревянном доме

  1. Важной мерой по экономии тепла в частном доме является теплоизоляция пола. Если пол деревянный, на лагах, то между лагами необходимо уложить теплоизоляционный материал (минеральную вату, пенополистирол, керамзит, эковату или другое). Если пол бетонный – теплоизоляционные плиты укладываются под стяжку. Еще один способ утепления пола – выполнение стяжки из пенополистиролбетона. Если пол деревянный, также можно сделать сухую стяжку из керамзита и ГВЛ-плит.

Экономия тепла в квартире

Экономия тепла в квартире

Практически все меры по сбережению тепловой энергии, описанный для частного дома, могут быть применены и в квартире.

Кроме того, эффективными являются нижеприведенные способы экономии тепла.

  1. Остекление балкона или лоджии дает такой же эффект, как и установка дополнительного окна.
  2. Утепление балкона или лоджии.
  3. Регулировка дверей балконного блока и своевременная замена уплотнителей.
  4. Утепление стен изнутри, которые прилегают к неотапливаемым помещениям, к примеру, шахте лифта или подъезду.
  5. Использование на полу ковра – это сделает жилье не только уютней, но и уменьшит потери тепла через пол.
  6. Утепление потолка изнутри, которое необходимо даже в том случае, если выше этажом располагается отапливаемая квартира. Перекрытие прилегает к холодным наружным стенам. Кроме того, охлаждается со стороны улицы.
  7. После использования духовки оставляйте ее открытой – это позволит использовать накопившееся в ней тепло с пользой.

Отметим, что в хорошо утепленной квартире достаточно обогрева в течение нескольких часов в сутки.

Осенью, весной и в теплые дни зимы можно вообще обойтись без отопления.

Для поддержания температуры достаточно тепла, которое выделяется в процессе приготовления пищи, а также другой, физической деятельности человека.

Экономия тепла в многоквартирном доме

Экономии тепла в многоквартирных домах можно добиться такими способами.

  1. Установка доводчиков на входные двери в подъезд и использование двойных дверей.
  2. Обязательное остекление помещений и устранение щелей.
  3. Замена старых окон современными стеклопакетами.
  4. Теплоизоляция фасада здания.
  5. Оптимизация вентиляционных систем, за счет чего снижаются потери нагретого воздуха.
  6. Так как тепло поднимается вверх, необходимо теплоизолировать крышу и перекрытие. Для утепления перекрытия можно использовать даже камыш или древесные опилки.
  7. За батареями отопления необходимо установить теплоотражающий экран, к примеру, из пенофола. Как показывает практика, эта процедура позволяет повысить температуру в помещении как минимум на один градус.

Узнать про первоочередные меры повышения энергоэффективности зданий согласно требованиям Минстроя.

Утепление фасада МКД

  1. Содержание батарей отопления в чистоте – эта мера также позволяет устранить потери тепла, излучаемого радиаторами.
  2. Не закрывайте батареи плотными шторами, мебелью и другими предметами.
  3. На ночь окна обязательно закрывайте шторами.
  4. Утеплите трубы отопления теплоизоляцией, даже если они проходят только по отапливаемым помещениям. Теплоотдача радиаторов выше, чем труб, поэтому теплоизоляция позволит уменьшить потери тепла.
  5. Используйте для проветривания комнат не форточки, а приточные клапана, которые устанавливаются на окна или монтируются в стены.

Мероприятия по экономии тепловой энергии

Мероприятия по экономии тепловой энергии в школе и детском саду

В школах и детских садах могут быть использованы многие вышеописанные способы экономии энергии, связанные с утеплением стен, чердаков и ограждающих конструкций.

Кроме того, можно использовать следующие способы сбережения тепла.

  1. Утепление подвальных помещений.
  2. Утепление перекрытий.
  3. Обустройство тамбуров.
  4. Снижение высоты потолков в аудиториях.
  5. Удаление растительности, затеняющей окна, что позволит помещениям прогреваться в солнечные дни.

Отметим, что выявить основные источники потерь тепловой энергии и устранить их позволяет грамотный энергоаудит, тепловизионное обследование вашего здания и помещений.

Как экономить тепло на предприятии

Экономим тепло на предприятии

Сэкономить тепло на предприятиях можно следующими способами.

  1. Использование теплосберегающей пленки из поливинилхлорида, которая монтируется в межрамное пространство окон. Это так называемые энергоэффективные окна.
  2. Использование брезентовых штор на входах в производственные помещения и цеха.
  3. Остекление производственных помещений.
  4. Обследование отопления предприятия
  5. Расчет тепловых нагрузок

Кроме того, необходимо предпринять меры, описанные выше, то есть произвести остекление помещений, утепление стен, устранить щели в окнах и прочее.

Экономим тепло в офисе

Экономия тепла в офисе

Экономия энергии в офисе подразумевает собой выполнение тех же мер, что и в квартирах, школах и детсадах.

Кроме того, можно воспользоваться такими способами экономии тепла, которые предложены ниже.

  1. Использование на полу ковролина уменьшит количество потерь тепла через пол.
  2. Применение для отделки потолка плитки из пенопласта или экструдированного пенополистирола позволит снизить теплопотери через потолок.
  3. Расположенный под потолком вентилятор позволяет разогнать теплый воздух по помещению, что сделает использование тепловой энергии более рациональным.
  4. Резиновые накладки, закрепленные вдоль нижнего края дверного полотна, позволяет устранить щель между дверью и полом. Использование таких накладок особенно необходимо в том случае, если в офисном помещении используются дополнительные обогреватели и температура выше, чем в коридоре.

Применение всех вышеперечисленных мер позволит снизить расходы на отопление в несколько раз, а главное – обеспечит комфортные условия проживания, обучения и труда.

Другие способы экономии тепла:
  1. Промывка отопления для сокращения затрат
  2. Обследование микроклимата здания

Экономия тепла и тепловой энергии в быту и многоквартирном доме

Раньше считалось, что экономить электроэнергию, тепловые и водные ресурсы можно только за счет отказа от комфортного существования, но на самом деле все не так пессимистично. Экономия тепловой энергии в быту – это, прежде всего, рациональное использование потребляемых нами газа, воды, электричества. Поэтому на первый план выходит правильный подсчет предлагаемых благ.

Содержание статьи

Что предлагает государство?

Для указанных целей предусмотрено использование специальных приборов учета. Экономия тепла становится достижимой благодаря квартирным и общедомовым теплосчетчикам. Аналогичные механизмы применимы для учета поступления и расхода холодной воды, газа.

Уже на протяжении нескольких лет действует закон, регламентирующий повышение энергетической эффективности и энергосбережение. Согласно такому нормативному акту собственникам жилой площади в многоквартирных домах надлежит устанавливать счетчики и вводить их в эксплуатацию.

Помимо квартирных приборов учета обязательно предусматривается установка общедомового теплосчетчика, наличие которого позволяет рассчитывать на следующие положительные моменты:

  • Оплату только использованного объема коммунальных ресурсов;
  • Эффективную экономию.

Обслуживание теплосчетчиков ложится на плечи коммунальных служб, которые ответственны за своевременную поверку и замену прибора в случае его неисправности или окончания срока эксплуатации.

Одновременно с таким мероприятием обязательно корректируется система вентиляции. Речь идет об установке герметичных теплосберегающих пластиковых окон и использовании механизма принудительного вентилирования, благодаря которому в зимний период для проветривания комнаты не нужно открывать окна, выпуская тепло.

Правила для потребителей

Итак, уже установлен теплосчетчик. Как экономить тепловую энергию другими способами? Реализовать поставленную задачу помогает упомянутая замена окон с выбором двойных или тройных стеклопакетов или ремонт имеющихся оконных рам с креплением дополнительных уплотнителей, оклеиванием внутренних стекол термоотражающей низкоэмиссионной пленкой, уменьшающей потерю тепла на 30%.

Также, обязательно оставляют открытой поверхность радиаторов, на которые не помешает зафиксировать экран из металлической фольги, обладающий отражающими свойствами. Закрывать отопительные приборы мебелью или устанавливать на них решетки крайне нежелательно из-за увеличения тепловых потерь до 70%.

Дополнительно вместе с соседями по лестничной клетке можно установить тамбур с плотной утепленной дверью.

Экономия тепловой энергии посредством современных отопительных систем

Чтобы установка теплосчетчика была оправданной, важно сделать квартиру максимально «теплой», исключая чрезмерное потребление ресурсов. Особенно актуальны такие мероприятия, если проведена децентрализация отопления и оплата осуществляется только за природный газ. Помочь в решении данной проблемы способны модернизированные отопительные приборы, которые можно крепить к различным поверхностям, включая стены и потолок.

Такой вариант приемлем и в случае, когда с целью уменьшения показаний общедомового теплосчетчика снижают подачу тепла на вводе. Удобство мобильных отопительных приборов заключается в их легкой эксплуатации и возможности отключения при необходимости, поэтому исключен перебор электроэнергии.

Читайте далее

Оставьте комментарий и вступите в дискуссию

Экономия тепловой энергии – Справочник химика 21

    Пример. Определить годовую экономию тепловой энергии от изоляции сборника конденсата. Температура конденсата = 95 °С. Температура на поверхности изоляции = 33 °С. Допустимые потери тепла = 65 ккал/(м ч) (по нормам тепловых потерь, см. табл.). Поверхность изоляции N = 32 м. Материал изоляции — маты минераловатные на фенольной связке. Температура окружающего воздуха = +25 °С. Число часов работы т = 7200. [c.435]
    На большинстве нефтеперерабатывающих заводов созданы и эксплуатируются системы сбора, очистки и возврата парового конденсата в источники пароснабжения (ТЭЦ или котельные). Возврат конденсата колеблется в пределах 12—55% от количества потребляемого пара. Наибольший возврат конденсата характерен для предприятий, получающих пар от ТЭЦ Минэнерго. На предприятиях, имеющих собственные котельные и ТЭЦ, возврат конденсата незначителен. Увеличение процента возврата конденсата, создание рационально организованной системы его сбора, очистки и возврата позволяет добиться значительной экономии тепловой энергии. [c.119]

    Данные решения, которые могут использоваться как самостоятельно, так и в комплексе, позволяют повысить эффективность работы нефтесборщика в зимний период и при осенне-весенних ночных заморозках. Внедрение разработанных нефтесборщиков сорбционного типа, адаптированных к низким температурам, позволит не только снизить ущерб окружающей среде за счет уменьшения количества загрязняющего ее продукта, но и дает дополнительный экономический эффект за счет возврата в трубопровод после ремонта собранной нефти и экономии тепловой энергии [146-150]. [c.161]

    Из других факторов, влияющих на сокращение энергопотребления, можно отметить следующие поддержание оптимального режима работы колонн (постоянство подачи сырья, поддержание оптимальных температур и давления в колонне и др.),улучшение теплоизоляции колонны, трансферных линий и обвязочных коммуникаций, повышение использования тепла продуктовых и других потоков, сокращение расхода водяного пара, подаваемого в отпарные секции и в низ атмосферной колонны для создания парового орошения. Последнее обеспечивает экономию тепловой энергии и достигается четким регулированием работы аппаратов и равномерным распределением пара по сечению колонны. По данным [34], за счет оптимизации подачи пара в атмосферную колонну и в отпарные секции расход пара снизился до 3,5—5,0% на остаточный продукт против 10—15%. [c.80]

    Экономия тепловой энергии [c.92]

    Экономия тепловой энергии в котельных установках [c.438]

    Значительная экономия тепловой энергии может быть достигнута правильно организованной системой сбора и возврата конденсата. В настоящее время сбор его и возврат с ТЭЦ колеблется от 10 до 50%. [c.117]

    Толщина тепловой изоляции, ее состояние, применяемые изоляционные материалы имеют большое значение не только для экономии тепловой энергии, но и по условиям техники безопасности. Так, на 1 м плоской изолированной стенки потери тепла могут составлять от 1500 до 15000 Вт. Еще больше, в 1,5-2,0 раза, потери тепла неизолированными вентилями, задвижками, компенсаторами [8.9]. [c.134]

    На планируемый период величина определяется по уровням планирования на основе анализа отчетных данных с учетом планируемых мероприятий по экономии тепловой энергии. [c.370]

    Экономия тепловой энергии при проведении теплоизоляционных работ [c.431]

    Мероприятия по экономии тепловой энергии при эксплуатации паропроводов и тепловых сетей [c.436]

    Перевод отопительно-вентиляционных нагрузок с пара на горячую воду дает экономию тепловой энергии от 15 до 20 % по сравнению с паровыми системами, используемыми для этих целей. [c.437]

    Форматоры-вулканизаторы являются современным вулканизационным оборудованием для покрышек. В них совмещены процессы формования и вулканизации, поэтому отпадает надобность в специальном формующем оборудовании. Вместо варочной камеры применяется резиновая диафрагма. Диафрагма значительно тоньше варочной камеры, вследствие чего сокращаются продолжительность прогрева и вулканизации покрышек, расход резины (на диафрагмы) и экономится тепловая энергия. [c.176]

    Пример. Определить экономию тепловой энергии при использовании тепла продувочной воды для следующих условий  [c.439]

    Экономия тепловой энергии при автоматическом регулировании отопления и вентиляции [c.440]

    Экономия тепловой энергии от утилизации отработанного пара  [c.442]

    Экономия тепловой энергии при осуществлении возврата конденсата [c.442]

    Пример. Определить экономию тепловой энергии при выполнении возврата конденсата с отопления механосборочного корпуса, использующего 1700 кг/ч насьпценного пара давлением Р = 1,5 ата. Продолжительность отопительного периода 4700 ч. Решение. Отношение PJP = 1/1,5 = 0,67. [c.443]

    Мезенцев А. П. Основы расчета мероприятий по экономии тепловой энергии и топлива. [c.469]

    Использование вторичной теплоты продуктов сгорания газа в комплексной установке позволяет ежегодно экономить тепловую энергию. Эквивалентная экономия ПГ составляет около 1 млн м /год. [c.555]

    Дана оценка возможной экономии тепловой энергии по химической промышленности за счет широкого использования низкопотенциальной теплоты. [c.224]

    Сбор, очистка и возврат конденсата. На большинстве нефтеперерабатывающих заводов созданы и эксплуатируются системы сбора, очистки н возврата парового конденсата в источники паро-снабжения (ТЭЦ или котельные). Возврат конденсата колеблется в пределах 12—55 % от количества потребляемого пара. Увеличение процента возврата.конденсата, создание рационально организованной системы его сбора, очистки и возврата позволяет добиться значительной экономии тепловой энергии. [c.371]

    При использовании теплообменников-утилизаторов должно выполняться условие, чтобы затраты на его установку и эксплуатацию покрывались достигаемой экономией тепловой энергии или теплоносителя. [c.358]

    Эффективность. Улучшаются условия работы электрооборудования машинного зала компрессорного цеха, имеет место экономия тепловой энергии. [c.81]

    С 1986 г. на базе научных исследований ВНИИГАЗа сначала на Мубарекском, а затем на Оренбургском ГПЗ была внедрена новая энергосберегающая технология очистки газа от Нг5 метилди-этаноламином (МДЭА) вместо стандартного ДЭА-процесса. В зависимости от концентрации НзЗ и соотношения НгЗ/СО2 в газе экономия тепловой энергии (пара) на регенерацию амина составляет 15-50%. Другим перспективным направлением в этой области для газов, содержащих Н28 и Н5Н, является применение вместо ДЭА и [c.109]

    Максимальная экономия тепловой энергии достигается при трехсменной эксплуатации печи. [c.163]

    Краткое описание. Разработанная и внедренная конструкция установки позволяет утилизировать тепло отходящих газов нагревательных печей для нагрева воды и воздуха, поступающего в печь на горение. В результате этого температура отходящих газов снижается, а утилизируемое тепло дает значительную экономию тепловой энергии. [c.191]

    Эффективность. Экономия тепловой энергии от замены регенеративных подогревателей повер- [c.206]

    Эффективность. Экономия тепловой энергии в год составила 4380 Гкал. Окупаемость затрат – 1 год. [c.213]

    С естественной или принудительной цирку- ляцией, с внутренними или выносными гре- ющими камерами, снабженные солеотдели- телями, классификаторами кристаллов или Н кристаллорастителями со взвешенным слоем кристаллов и др. Для экономии тепловой энергии применяют многокорпусные вьшар-ные батареи. Размеры получаемых кристал- [c.253]

    Экономию тепловой энергии при отводе конденсата можно достичь путем выбора конструкции конденсатоотводчиков, соответствующей условиям их работы, правильной установкой и эксплуатацией [426,427]. Одной из важнейших функций конденсатоотводчиков является своевременное удаление наряду с конденсатом воздуха и других растворенных в паре газов, вызывающих коррозию оборудования и трубопроводов. Стоимость конденсатоотводчиков составляет весьма малую часть от стоимости всей паропотребляющей системы, включая паропроводы, и, вместе с тем, они способствуют существенному понижению эксплуатационных расходов. Основные требования, предъявляемые к конденсатоотводчикам, сформулированы в [428,429]. [c.407]

    Из опьгга использования автоматизации систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения ряда предприятий экономия тепловой энергии составляет 10-20 % от общего теплопотребления на эти цели. [c.441]

    Годовая экономия тепловой энергии при осуществлении возврата конденсата от теплоиспользующих или отопительно-вентиляционных установок, оборудованных кон-денсатоотводчиками, определяется по формуле  [c.443]

    Саломасосборник представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим или сферическим днищем и герметичной крышкой. Внутри аппарата имеется глухой змеевик-теплообменник, через который пропускается водород, подаваемый в автоклавы. Благодаря этому можно повысить температуру водорода до 120— 140°С и получить значительную экономию тепловой энергии, расходуемой на нагревание сырья в автоклавах. В случае необходимости этот змеевик можно использовать для подогрева саломаса во избежание его застывания при длительном нахождении без движения в аппарате. [c.227]

    Применение многокорпусных выпарных установок вместо однокорпусных позволяет использовать тепло конденсации сокового пара. В ряде случаев целесообразно пар или горячую воду заменять на высококипящие органические теплоносители, на пламенный нагрев или на электронагрев. Необходимо переводить отопление и вентиляцию с пара на горячую воду, где эффект будет получен за счет качественного регулирования систем вместо количественного. На ряде предприятий химической промышленности это обеспечит годовую экономию тепла около 420 ТДж (100 1ыс. Гкал). Экономия тепловой энергии в текущей пятилетке в результате реконструкции теплоснабжения, перевода отопительно-вентиляционных систем на горячую воду и централизации горячего водоснабжения на отбросном тепле составит в ПО Оргстекло г. Дзержинск – около 2000 ТДж (470 тыс. Г кал), на предприятиях химического волокна в гг. Могилев, Клин, Кировокан – около 85 ТДж (20 тыс. Гкал). Реконструкщш камер кондиционирования прядильных цехов, исключающая использование острого пара, в 1985 г. на Клин-ском, Могилевском ПО Химволокно , Светлогорском и Черкасском заводах позволит сэкономить 230 ТДж (54,5 тысГкал) тепловой энергии. [c.18]

    Экономия ресурсов по этим группам мероприятий достигает 68,7 . Наибольшая экономия тепловой энергии достигается за счет рационализации систем отопления и вентиляции, реконструкции энергетического и технологического оборудования и усоверкенствования режима его работы, рационализация технологических схем и процессов. Экономия ресурсов по этим группам мер0п1яятий достигает 58,4 . [c.7]

    Э( )фективность. Использование предлагаемого материала позволяет экономить тепловую энергию. МФК-перлит является легким, дешевым, долговечным материалом, выгодно отличающимся от применяемых в настоящее время утеплителей (минваты, мипора и т.п.). Новая технология позволяет организовать экологически чистое производство с большой степенью механизации и высокой производительностью труда. Прочное полимерцементное покрытие различной цветовой гаммы, нанесенное на поверхность утеплителя внутри помещения, позволит создать различный интерьер. [c.137]


Эффективные способы экономии тепла в быту

Эффективные способы экономии тепла в быту:

Утеплите окна!!!

Утепление окон может повысить температуру в помещении на 4–5°С и позволит отказаться от электрообогревателя, который за сезон может потреблять до 4000 кВтч на одну квартиру Утеплите деревянные рамы уплотнителем либо поменяйте их на пластиковые стеклопакеты.

Установите на окна теплоотражающую пленку.

Теплоотражающая пленка – оптически прозрачный материал со специальным многослойным покрытием, который устанавливается на внутреннюю поверхность наружной оконной рамы. Пленка пропускает 80% видимого света, а внутри квартиры отражает около 90% теплового излучения, что позволяет сохранить тепло в помещении зимой и прохладу летом.

Не задвигайте радиаторы мебелью и не занавешивайте их шторами.

Преграды мешают теплому воздуху равномерно распространяться по комнате и снижают теплоотдачу радиаторов на 20%.

Перекрасьте радиаторы в черный цвет, установите теплоотражающие экраны.          

Радиатор, выкрашенная в темный цвет, отдает на 5–10% тепла больше, чем выкрашенная светлой краской. Единственное условие – слой краски не должен быть слишком толстым, это негативно скажется на ее теплоотдаче. 
Стена за радиатором может нагреваться до 50°С. Установите за батареями теплоотражающие экраны из фольги. Это повысит температуру в комнате в среднем на 2 градуса. 

Проветривайте «по-ударному».
Постоянно открытая форточка, как это ни удивительно, остужает, но не проветривает. А вот если проветривать «залпом», на короткое время широко открыв окна, тогда воздух успеет смениться, но при этом не «выстудит» комнату – поверхности в помещении останутся теплыми.


Утеплите лоджию и балкон.
Особенно тщательно стоит утеплить балконную дверь. На нижней части двери можно закрепить кнопками декоративный коврик, а на порог со стороны комнаты положить, плотно прижимая к двери, сшитый из толстой ткани валик. Набить его можно поролоном или обрезками ткани.


Утеплите входную дверь.
Действенный способ сохранить тепло, уходящее через входную дверь, – установить вторую дверь, создав теплоизолирующий тамбур

Проследите за тем, чтобы дверь в подъезд плотно закрывалась.
Если дверь в подъезд плохо закрывается, утепление вашей собственной входной двери может оказаться неэффективным. Этому может помочь либо установка инерционного устройства (так называемый «доводчик двери»), либо кодовый замок. Вы также вправе настаивать на утеплении входной двери и окон на лестнице.

Установите на радиаторы регулятор температуры.
Когда вы надолго уходите или уезжаете из дома, экономьте: просто установите на регуляторах радиаторов отопления более низкую температуру. Вы всегда сможете заново «прогреть» помещение, установив регулятор на более высокое значение.

Применяя на практике эти вполне доступные мероприятия и способы по экономии электроэнергии и других ресурсов, Вы не только сбережете существенную часть своего бюджета, но и уменьшите нагрузку на окружающую среду.

 

Мероприятия по экономии тепловой энергии в быту

Получая огромные счета на оплату отопления в доме или квартире, каждый из нас, несомненно, задумывается о том, как можно уменьшить эти расходы. Если мы не можем повлиять на температуру за окном и на стоимость энергоносителей, то сократить потери тепла не только можем, но и должны. Рассмотрим, какие же пути экономии тепловой энергии нам доступны на сегодняшний день.

Окна и двери

Самое большое количество теплопотерь, согласно исследованиям, приходится на оконные и дверные проемы дома. Приложив некоторое количество усилий, буквально каждый может существенно снизить эти потери, сделав свое жилище более теплым и уютным.

Чтобы тепловая энергия не улетучивалась через окна и входную дверь, необходимо:

  • тщательно заделать все щели между дверными или оконными рамами и стеной с помощью монтажной пены, уплотнительной ленты с эффектом расширения, герметиков и т.д.;
  • уплотнить притвор двери и окон, устранить все щели между створками и рамами с помощью уплотняющих лент, оклеить оконные рамы бумажными полосками;
  • заменить старые окна, установив пластиковые или деревянные оконные блоки с двух- или трехкамерными стеклопакетами;
  • выбрать стеклопакеты с энергосберегающими стеклами либо оклеить стекла теплоотражающей пленкой;
  • остеклить и утеплить балкон или лоджию;
  • заменить входную дверь, установив современное дверное полотно с утеплителем и герметизирующими прокладками;
  • оборудовать вход в дом или квартиру тамбуром с двумя плотно закрывающимися дверями.

Безусловно, замена окон и двери – это довольно дорогостоящие мероприятия по экономии тепловой энергии, но результат будет очевиден уже ближайшей зимой. Ваши тепловые потери сократятся на 25-30%, и затраты окупятся в ближайшие два-три года. Но даже меры по устранению щелей в окнах и двери помогут поднять температуру в жилых помещениях на 2-4 градуса.

Стены, пол, потолок

Экономия тепловой энергии в здании должна начинаться с утепления стен, полов и кровли. Даже если дом выстроен достаточно давно, без использования современных утепляющих технологий, качественные теплоизоляционные материалы помогут лучше сохранять тепло в помещениях.

Работы по наружному утеплению проводятся в летнее время, внутри же утеплять стены и пол можно как летом, так и зимой. Следует помнить, что внутреннее утепление нужно рассматривать только как временную меру, так как в длительной перспективе оно приводит к отсыреванию стен и появлению плесени.

Экономия тепловой энергии должна улучшать качество вашего жилья. Вы можете:

  • обложить стены и потолок пенопластовыми плитами;
  • обшить деревянными панелями или гипсокартоном;
  • положить на пол войлочное покрытие, ковролин или толстый текстиль;
  • на ночь закрывать оконные проемы плотными шторами, длина которых позволяет оставлять радиаторы открытыми.

Владельцы частных домов особое внимание должны уделять утеплению кровли и чердачного пространства, так как эти зоны, как правило, являются источником существенных потерь тепла.

Тепловое оборудование

Усилия по экономии тепловой энергии обязательно включают оптимизацию работы теплового оборудования. Вам вовсе не обязательно менять отопительный котел на более мощный – часто бывает достаточно сменить старые чугунные батареи, чтобы в доме стало намного теплее.

Отопление будет работать более эффективно, если:

  • вместо чугунных радиаторов установить современные алюминиевые или биметаллические, предусмотрев при монтаже возможность их легкого снятия для прочистки;
  • если возможности замены батарей пока нет, очистить поверхность чугунных радиаторов от наслоений старой краски, ухудшающей теплоотдачу;
  • промыть изнутри систему отопления с помощью современных средств для прочистки труб;
  • освободить пространство комнаты перед радиатором, отодвинуть мебель, снять заграждающие экраны, чтобы обеспечить свободное распределение конвекционных потоков и теплового излучения;
  • за каждым радиатором укрепить отражающий экран из фольги;
  • установить в каждой комнате термостат или отсекающий вентиль для регуляции обогрева.

Тепловой аудит дома или квартиры

Вышеперечисленные способы экономии тепловой энергии будут более эффективными и целенаправленными, если предварительно выполнить тепловой аудит помещений. Обследование дома с помощью тепловизора поможет локализовать практически все зоны потерь тепла и грамотно подойти к устранению дефектов.

Единственное неудобство этого метода заключается в том, что тепловизионное обследование выполняется только в зимнее время, когда наружная температура опускается ниже нуля. Оно имеет смысл, если запланировать масштабный ремонт на предстоящее лето, чтобы устранить все источники теплопотерь в доме.

Вентиляция помещения, с точки зрения экономии тепловой энергии – Вентиляция – Статьи – Интелл Хаус

Вопрос вентиляции помещения, с точки зрения экономии тепловой энергии (поддержания постоянной температуры), является наиболее важной темой. Факторы, влияющие на динамику потерь тепла, разнообразны от теплозащиты стен  до качества отопительных систем и приборов, плотности стыков панелей здания и оконных стыков, формы здания, а также индивидуальных особенностей потребительского поведения. 

В домах, построенных по современным технологиям и имеющим герметичные окна, уровень потерь тепла, приходящихся на вентиляцию, повышается до 45%.

 

Причина заключается в следующем: 

 

1. Смена половины объема воздуха в помещении происходит через окно в откинутом положении за 30-60 минут, при этом теряется большое количество тепловой энергии отопления; 

2. В энергосберегающих домах использованы все имеющиеся мероприятия по уплотнению и теплоизоляции зданий, лишь 30-40% от общего количества.

Таким образом, на потери через вентиляцию приходится около 2/3 всего тепла. 

Мы подошли к такому важному аспекту, как обеспечение воздухообмена с минимальными теплопотерями. По разным оценкам, от 30 до 70% потерь тепла приходится на традиционную для жилых домов вытяжную вентиляцию. Непременным атрибутом современного дома является контролируемый воздухообмен, обеспечиваемый приточно-вытяжными установками и использование тепла удаляемого воздуха для нагрева приточного. Принудительная вентиляция позволяет возвратить до 90% тепла уходящего воздуха. Достигается это посредством установки теплообменника (рекуператора). Использование рекуператора позволяет экономить тепло в зимний период и более эффективно использовать работу кондиционеров в летний период при вентиляции помещений. Следует отметить, что рекуператоры имеют тепло- и звукоизолированный корпус, что, естественно, сказывается на уменьшении уровня шума поступающего от оборудования в помещение. На сегодняшний день системы вентиляции на базе рекуператоров являются самым современным и передовым решением для организации воздухообмена в помещении. 

За счет рекуперации его владелец экономит приличную сумму денег на эксплуатационных затратах. Применение вентиляционных установок с рекуперацией тепла совместно с кондиционированием – это не только самый эффективный способ организовать необходимый микроклимат в помещении, но и опять же экономия средств. Зимой рекуператор экономит тепло, летом он экономит прохладу. 

Пластинчатый рекуператор (перекрестного тока или противоточный) – самый простой и не содержит движущихся частей и электрических соединений; полностью разделяет воздушные потоки; практически не требует обслуживания, не требует дополнительных энергозатрат. 

Использование установок с рекуперацией тепла в системах вентиляции сказывается на сокращении срока окупаемости оборудования и улучшения его экологических характеристик, обеспечивая низкое энергопотребление, низкие капитальные вложения на выработку тепловой энергии и ее распределение, бережное отношение к окружающей среде.


Экономия тепловой энергии

В общем балансе потребления тепловой энергии НПЗ весьма важным является рациональное использование (первичное и вторичное) источников этой энергии, их распределение по потребителям и возможности экономии. Водяной пар расходуется в основном в процессах фракционирования на снижение парциального давления углеводородов, на привод паровых насосов и турбин, на распыление котельного топлива в паровых форсунках трубчатых печей, а также на обогрев кипятильников, подогрев небольших потоков и отопление заводских помещений. При повторном использовании отработанного пара, например, вначале для привода насоса, а затем для отопления, получения горячей воды или холода, его расход снижается. Возврат на ТЭЦ парового конденсата уменьшает расход тепловой энергии на собственные нужды. При хорошо организованном сборе конденсата (до 50% и более от потребляемого водяного пара) экономия тепла и топлива на ТЭЦ может составить 4—6% (0,015 т у. т. на 1 т конденсата). Значительную экономию пара на НПЗ можно получить, заменив паровой привод на электрический.[ …]

Необходимо и оптимальное распределение пара различных параметров по потребителям. Например, на установке алкили-рования турбина компрессора потребляет пар высокого давления, а отработанный пар среднего давления используется здесь же на технологические нужды. Турбину можно отрегулировать на выработку пара низкого давления. При этом расход пара высокого давления можно снизить до 40%, а дефицит пара среднего давления может быть покрыт за счет выработки его на других установках.[ …]

Для достижения экономического эффекта выбор типа изоляции определяется условиями эксплуатации трубопроводов и аппаратов. Улучшение теплоизоляции на НПЗ в США потребовало значительных затрат, но позволило сэкономить 25% расходуемого пара. При средней температуре изолируемой среды 260° С потери тепла при отсутствии изоляции составляют 51 ГДж (1,76 т у. т.) в год на 1 м трубопровода. При изоляции толщиной 25—28 мм потери тепла снижаются в 10—20 раз. Срок окупаемости затрат — от 1 года до 6 лет [38].[ …]

Должна быть найдена оптимальная толщина изоляции, чтобы, с одной стороны, расход материала не был бы слишком высок, а с другой,— чтобы потери тепла не были большими (при чрезмерной толщине увеличиваются наружная теплоизлучающая поверхность, и потери тепла могут быть даже большими, чем при неизолированной трубе). Расчет оптимальной толщины изоляции в зависимости от температуры продукта в трубопроводе и температуры наружного воздуха, коэффициента теплопроводности изоляции, диаметра трубопровода, числа рабочих дней в году и стоимости тешюпотерь приведен в работе [39]. В табл. 14 приведены характеристики некоторых изоляционных материалов.[ …]

Наряду с улучшением теплоизоляции паропроводов необходимо уделять серьезное внимание предотвращению утечек пара.[ …]

Как показывают обследования ряда НПЗ, некоторые конденсатоотводчи-ки работали неудовлетворительно (у большинства из них не герметичен клапан для выпуска конденсата, при этом убытки могут быть довольно значительны.[ …]

Неудовлетворительная работа конденсатоотводчиков вызывается неправильным выбором их размеров, несоответствием конструкции условиям эксплуатации, неквалифицированным обслуживанием. Максимальная пропускная способность устройства не должна превышать ожидаемую нагрузку по конденсату более чем в 3—10 раз. Большие коэффициенты запаса используют для конструкций, удовлетворительно работающих при очень малых нагрузках, по конденсату. Правильно выбранные конденсатоотводчики требуют осмотра с периодичностью один раз в 3—6 месяцев, причем чем выше давление в паропроводе, тем чаще следует осматривать конденсатоотводчик. Контроль работы конденсатоотводчика может быть визуальный или методом прослушивания « измерения температуры. Замелить неисправный конденсатоотводчик. быстрее, чем провести его ремонт. Поэтому целесообразно иметь резерв Конденсатоотводчиков. Рекомендации по выбору типа конденсатоотводчиков приведены в табл. 15.[ …]

Установленные на отечественных заводах конденсатоотводчики устаревших конструкций целесообразно заменить на более эффективные с учетом условий эксплуатации паропроводов и принципа действия конденсатоотводчиков современных конструкций.[ …]

Вернуться к оглавлению

Как экономить энергию: советы по экономии энергии во время аномальной жары

Сохраняйте спокойствие, снижая затраты на электроэнергию


Мы все были там – посреди изнуряющей жары, гадая, неужели только вы пытаетесь найти творческие способы побороть жару. Во время волн жары может возникнуть соблазн снизить мощность переменного тока до арктического уровня, но это приводит к большим счетам за электроэнергию в конце месяца и увеличению спроса на нашу энергосистему, что может привести к повсеместному отключению электроэнергии.И это плохие новости для всех.

Почему важно экономить энергию в период сильной жары?

Когда на улице поднимается температура, все, о чем мы можем думать, – это сохранять прохладу. Очень круто. Это часто приводит к тому, что мы выключаем термостат, включаем все наши вентиляторы и остаемся дома. Конечно, это делаем не только мы, но и все наши соседи по городу. Если это волна жары по всему штату, то вы могли бы посмотреть и на все дома в соседних городах и штатах. На это расходуется много энергии.
Однако важно, чтобы мы сделали все возможное, чтобы этого не произошло. Когда наступает жара, делайте все, что нужно, чтобы оставаться прохладным, но не поддавайтесь соблазну выключить термостат или включить все остальные приборы. Это вынуждает поставщиков энергии обращаться к наименее энергоэффективным и экологически чистым электростанциям для получения энергии, чтобы обеспечить удовлетворение потребностей региона в энергоснабжении. Это значительно увеличивает выбросы парниковых газов, что в долгосрочной перспективе усугубит последствия аномальной жары, поскольку эти парниковые газы удерживают тепло в нашей атмосфере.

Итак, прежде чем вы доберетесь до пульта дистанционного управления переменного тока, рассмотрите некоторые из этих умных технических советов по оптимизации использования энергии во время аномальной жары, чтобы вы могли оставаться прохладным, снизить энергопотребление в сети и меньше тратить на счет за электроэнергию.

Лучшие способы экономии энергии в условиях жары

Рассмотрим светодиодное освещение

Светодиодное освещение

обычно на 25-80% эффективнее обычной лампы накаливания и может прослужить в 3-25 раз дольше. Во время жары хороший способ снизить нагрузку на кондиционер – закрыть шторы, жалюзи и шторы.Если это означает, что вам нужно включить свет, сделайте их светодиодами. Еще один плюс в том, что светодиоды не излучают тепло, в отличие от традиционных ламп накаливания.

Отключить второстепенное освещение

Если вас не будет в комнате, выключите свет. Если у вас есть декоративное освещение, такое как струнные или цветные светильники на кухне, выключайте их в жаркий полдень, когда потребность в энергии наиболее высока. Если у вас есть светодиоды, то на самом деле более эффективно оставить их включенными, если вы собираетесь находиться вне комнаты менее 15 минут, но в любых других обстоятельствах выключите их!

Закрыть оконные шторы и жалюзи

Как упоминалось выше, закрытие оконных штор и жалюзи очень полезно во время аномальной жары.Когда вы используете свой кондиционер, вы можете не замечать, сколько тепла создается, когда солнце проникает через окно, но окна под прямыми солнечными лучами будут обогревать ваш дом, даже если ваш кондиционер охлаждает его. Это означает, что он должен работать вдвое тяжелее и оставаться в нем дольше.
Вместо этого закройте все шторы и жалюзи на окнах, которые получают много солнечного света, особенно днем ​​(обычно с полудня до 17-18 часов). Это будет блокировать и отражать много солнечного света вдали от вашего дома и поддерживать его естественную прохладу.

Снизьте расходы на нагрев воды

Мы не часто думаем о нагреве воды, когда думаем о потреблении энергии, но на самом деле на него приходится 18% энергии, потребляемой вашим домом. Это огромный процент, поэтому не используйте горячую воду во время сильной жары. Принимайте прохладный душ, избегайте ванн и не пользуйтесь основными бытовыми приборами. Если вам нужно постирать много белья, поставьте его на прохладную стирку (или просто оставьте до вечера).

Избегайте использования духовки

Духовки потребляют много энергии в первую очередь, чтобы нагреться, а затем они делают ваш дом еще теплее.Хорошей идеей будет запастись «едой для пикника», например чем-нибудь, что вы возьмете с собой холодным. Таким образом, вы сможете полноценно питаться как обычно, но вам не придется готовить еду самостоятельно. В качестве альтернативы используйте микроволновую печь, тостер, фритюрницу, мультиварку или посуду быстрого приготовления, поскольку все они потребляют меньше энергии и создают меньше тепла.

Используйте вентиляторы вместо выключения термостата

Если вы живете в более жарком климате, то вам, несомненно, понравится ваш потолочный вентилятор. Вентиляторы – отличная альтернатива выключению термостата, потому что они создают движение воздуха в комнате, помогая вам чувствовать себя прохладнее, делая естественные методы теплоотдачи вашего тела более эффективными.Они также дешевы и могут помочь циркулировать воздух в вашем доме, если вы живете в старом доме, в котором не предусмотрены кондиционеры.

Мыть холодной водой

Как упоминалось выше в разделе о горячей воде, жара – не лучшее время для принятия горячего душа или паровой ванны! Вы не только создаете больше тепла внутри своего дома, но и используете гораздо больше энергии, нагревая эту воду. Вместо этого примите душ с прохладной или холодной водой. Холодный душ на самом деле может сделать вас менее уязвимыми для болезней и может быть приятным, если вы только что были на улице на солнце!

Поужинать

Если вы не хотите холодных блюд на ужин и не хотите использовать альтернативный метод приготовления, почему бы не использовать жару в качестве предлога, чтобы пообедать вне дома? Рестораны в любом случае уже собираются готовить, поэтому вы можете сократить потребление энергии дома, воспользовавшись энергией, которую они уже используют для приготовления еды и охлаждения своего ресторана.

Используйте интеллектуальный термостат для регулирования температуры

Умные термостаты «умны», потому что они подключаются к вашей сети Wi-Fi и позволяют удаленно управлять доступом.

Они также могут автоматически устанавливать температуру по расписанию или до наступления сильной жары. Чтобы максимально сберечь энергию, специалисты рекомендуют поддерживать температуру в помещении на уровне 78 градусов. На каждый градус ниже 1 используется на 3-5% больше энергии. Автоматизация температуры в вашем доме с помощью интеллектуального термостата поможет вам избежать дорогостоящих счетов за электроэнергию.Некоторые хорошие варианты включают интеллектуальные термостаты Nest и Ecobee.

Избегайте использования высокоэнергетических приборов в часы пик

Чтобы снизить затраты на электроэнергию во время аномальной жары, лучше избегать использования высокоэнергетических приборов (даже если они имеют сертификат Energy Star) в часы пик, обычно с 9:00 до 21:00.

Чтобы отслеживать это, можно использовать интеллектуальные розетки для удаленного управления приборами. Belkin WeMo Switch можно запрограммировать на включение и выключение определенных приборов в определенное время.

Обновите кондиционер и бытовую технику

Энергоэффективность бытовых приборов и кондиционеров повышается с каждым годом. Если у вас есть прибор, которому больше 5-7 лет, весьма вероятно, что он сильно расходует ваше энергоснабжение и, как следствие, ваш кошелек. Если у старого прибора возникают проблемы, подумайте о его замене, а не в ремонте. Что касается бытовых приборов, даже дешевые новые приборы более энергоэффективны, чем старые.Ищите сертификаты Energy Star и ищите высокий сезонный коэффициент энергоэффективности в кондиционерах.

Отключить второстепенные устройства

Любое подключенное устройство может потреблять небольшое количество остаточной энергии, даже если устройство выключено. Многие приборы, устройства и даже зарядные устройства будут продолжать немного «заряжаться» в течение дня. Это может привести к увеличению ваших счетов за электроэнергию и, конечно же, к росту спроса во время аномальной жары. Когда вы знаете, что приближается жара, отключите все, что не собираетесь использовать.

Меняйте фильтры в вашей системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха каждые 6 месяцев

Фильтры загрязняются, что означает, что системе приходится работать сверхурочно, чтобы вытеснить холодный воздух.

Не забывайте менять фильтры, чтобы при возникновении тепловой волны ваша система отопления, вентиляции и кондиционирования не использовала избыточную энергию для охлаждения вашего дома.

Проверить герметичность системы центрального охлаждающего канала

До 20% охлажденного воздуха может быть потеряно через негерметичные или плохо изолированные воздуховоды.

Чем больше охлажденного воздуха вы теряете, тем тяжелее должна работать ваша система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, чтобы поддерживать комфортную температуру в помещении. Кроме того, до 30% энергии отопления и охлаждения теряется из-за старых окон. Согласно недавнему исследованию Energy Star 2 , даже переход с одинарных на двойные окна может сэкономить до 465 долларов в год.

Волна тепла действительно может истощить ваши финансы, если ваш дом не оптимизирован для экономии энергии. Технология умного дома может помочь вам снизить потребление энергии во время волны тепла, чтобы вы могли оказать влияние на окружающую среду.Включив один или все эти методы, вы сможете сэкономить деньги на счетах за электроэнергию, а также понизить нагрузку на национальную сеть коммунальных услуг во время сильной жары.

Экономить энергию во время жары проще, чем вы думаете

Когда температура резко повышается и вы чувствуете жар и беспокойство, последнее, о чем вы думаете, – это расход энергии. Но не забывайте цену всей этой энергии: долгосрочное отопление за счет глобального потепления. Хотя никто не попросит вас отказаться от кондиционирования воздуха и других удобств, абсолютно необходимо сократить расходы там, где это возможно.Чем меньше парниковых газов в атмосфере, тем менее сильные волны тепла мы будем ощущать.

Принимая меры по экономии энергии во время аномальной жары, мы можем воспользоваться преимуществами возобновляемых источников энергии. Один из лучших способов изменить наш мир к лучшему и уменьшить нашу зависимость от этих неэффективных и вредных электростанций – это перейти на возобновляемые источники энергии. Когда вы переключаетесь, вся энергия, которую вы используете, будет приобретаться из экологически чистого источника энергии, например, от ветряной электростанции.Эти источники не выделяют парниковые газы и могут использоваться, не опасаясь причинения вреда окружающей среде. Чем выше спрос, тем больше мощности в сети будет от этих источников. Мы надеемся, что в будущем наступит время, когда мы сможем свободно использовать энергию, потому что все она будет поступать из чистых источников.

Как компания, занимающаяся экологически чистой энергией, мы упрощаем перевод вашего дома на возобновляемые источники энергии. Наши планы разработаны специально для вас и предлагают неограниченное количество чистой энергии, чтобы вы могли отдыхать спокойно, зная, что вы вносите огромный вклад в борьбу за лучший мир.Посетите Inspire сегодня, чтобы узнать, как перейти на возобновляемые источники энергии в своем доме.

Энергосбережение: 10 лучших способов сэкономить

Существует множество различных способов снизить потребление энергии в вашем доме, от простых поведенческих корректировок до значительных улучшений в доме. Два основных мотива экономии энергии – это экономия на счетах за коммунальные услуги и защита окружающей среды. Вот десять наиболее распространенных способов сбережения энергии и экономии электроэнергии в вашем доме, от самых простых до самых интенсивных.

Энергосбережение стало проще: 10 основных способов экономии энергии

1. Измените свое повседневное поведение

Чтобы снизить потребление энергии в вашем доме, вам не обязательно выходить на улицу и покупать энергоэффективные продукты. Для экономии энергии достаточно просто выключить свет или приборы, когда они вам не нужны. Вы также можете меньше использовать энергоемкие приборы, выполняя домашние дела вручную, например, сушить одежду в подвешенном состоянии вместо того, чтобы класть ее в сушилку, или мыть посуду вручную.

Регулировки поведения, которые имеют наибольший потенциал для экономии энергии, включают отключение тепла на термостате зимой и меньшее использование кондиционера летом. Затраты на отопление и охлаждение составляют почти половину счетов за коммунальные услуги среднего дома, поэтому такое снижение интенсивности и частоты обогрева и охлаждения дает наибольшую экономию.

Существуют инструменты, которые вы можете использовать, чтобы выяснить, на что уходит большая часть электроэнергии в вашем доме и какие приборы потребляют больше всего электроэнергии в повседневной жизни.

2. Замените лампочки

Традиционные лампы накаливания потребляют слишком много электроэнергии и должны заменяться чаще, чем их энергоэффективные альтернативы. Галогенные лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и светодиодные лампы (светодиоды) потребляют на 25–80 процентов меньше электроэнергии и служат в 3–25 раз дольше, чем традиционные лампы.

Хотя энергосберегающие лампы в готовом виде более дорогие, их эффективное использование энергии и более длительный срок службы означают, что в долгосрочной перспективе они будут стоить меньше.

3. Используйте интеллектуальные разветвители питания

«Фантомные нагрузки» или электричество, потребляемое электроникой, когда она выключена или находится в режиме ожидания, являются основным источником потерь энергии. Фактически, по оценкам, 75% энергии, используемой для питания бытовой электроники, потребляется, когда она выключена, что может стоить вам до 200 долларов в год. Интеллектуальные удлинители, также известные как расширенные удлинители, устраняют проблему фантомных нагрузок, отключая питание электроники, когда они не используются.Интеллектуальные разветвители питания можно настроить на отключение в назначенное время, в период бездействия, с помощью удаленных переключателей или в зависимости от состояния «главного» устройства.

4. Установите программируемый или интеллектуальный термостат.

Программируемый термостат можно настроить на автоматическое отключение или уменьшение нагрева и охлаждения во время сна или вдали от дома. Устанавливая программируемый термостат, вы исключаете расточительное расходование энергии на обогрев и охлаждение, не модернизируя свою систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

В среднем программируемый термостат может сэкономить 180 долларов в год. Программируемые термостаты бывают разных моделей, которые можно настроить в соответствии с вашим недельным расписанием. Дополнительные функции программируемых термостатов могут включать индикаторы того, когда следует заменять воздушные фильтры или проблемы с системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, что также повышает эффективность вашей системы отопления и охлаждения.

5. Покупка энергоэффективных приборов

В среднем на бытовые приборы приходится примерно 13% от общего объема потребления энергии домохозяйствами.Приобретая бытовой прибор, следует обращать внимание на две цифры: начальную закупочную цену и годовые эксплуатационные расходы. Хотя у энергоэффективных приборов могут быть более высокие предварительные закупочные цены, их эксплуатационные расходы часто на 9-25% ниже, чем у обычных моделей.

При покупке энергоэффективного устройства следует искать устройства с маркировкой ENERGY STAR, которая является федеральной гарантией того, что устройство будет потреблять меньше энергии во время использования и в режиме ожидания, чем стандартные модели.Экономия энергии зависит от конкретного устройства. Например, стиральные машины с сертификатом ENERGY STAR потребляют на 25% меньше энергии и на 45% меньше воды, чем обычные стиральные машины, тогда как холодильники ENERGY STAR потребляют меньше энергии только на 9%.

6. Сократите расходы на нагрев воды

Нагрев воды является основным источником общего потребления энергии. Помимо покупки энергоэффективного водонагревателя, есть три метода сокращения расходов на нагрев воды: вы можете просто использовать меньше горячей воды, выключить термостат на водонагревателе или изолировать водонагреватель и первые шесть футов горячей воды. трубы холодной воды.

Если вы подумываете о замене водонагревателя на более эффективную модель, вы должны иметь в виду два фактора: тип водонагревателя, который соответствует вашим потребностям, и тип топлива, которое он будет использовать. Например, водонагреватели без резервуара энергоэффективны, но они также являются плохим выбором для больших семей, поскольку они не могут обрабатывать несколько и одновременное использование горячей воды. Эффективные водонагреватели могут быть на 8–300% более энергоэффективными, чем обычные накопительные водонагреватели.

7. Установите энергоэффективные окна

Окна являются значительным источником потерь энергии – они могут добавить до 10-25% ваших общих счетов за отопление. Чтобы предотвратить потерю тепла через окна, вы можете заменить окна с одинарным остеклением на изделия с двойным остеклением.

Для домов в более холодных регионах газонаполненные окна с покрытием low-e могут значительно снизить расходы на отопление. Кроме того, внутренние или внешние штормовые окна могут снизить ненужные потери тепла на 10–20 процентов.Вам следует особенно учитывать штормовые окна, если в вашем регионе часты экстремальные погодные явления.

В более теплом климате попадание тепла через окна может быть проблемой. Помимо минимизации потерь тепла, низкоэмиссионные покрытия на окнах могут уменьшить приток тепла, отражая больше света и уменьшая количество тепловой энергии, поступающей в ваш дом. В зависимости от того, где вы живете, окна ENERGY STAR могут ежегодно экономить от 20 до 95 долларов на счетах за коммунальные услуги. Оконные шторы, ставни, ширмы и навесы также могут обеспечить дополнительный слой изоляции между вашим домом и внешней температурой, что приведет к еще большему энергосбережению.

8. Модернизируйте свою систему HVAC

Система HVAC состоит из оборудования для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Только на отопление приходится более 40% энергии в доме. Поскольку дома в северных регионах подвергаются гораздо более низким температурам в течение года, газовые печи ENERGY STAR имеют разные характеристики в северной и южной половине Соединенных Штатов.

Переход на «США» Южный сертификат ENERGY STAR может сэкономить до 12% на счетах за отопление, или в среднем 36 долларов в год.Печи ENERGY STAR в северной половине США отмечены стандартным логотипом ENERGY STAR и до 16% более энергоэффективны, чем базовые модели. Это означает экономию в среднем 94 долларов в год на счетах за отопление в

на севере США.

Для сравнения, кондиционер не вносит значительного вклада в счета за электроэнергию – в среднем он составляет всего шесть процентов от общего потребления энергии в вашем доме. Центральные кондиционеры ENERGY STAR на восемь процентов эффективнее обычных моделей.Системы кондиционирования воздуха обычно интегрируются с системами отопления, что означает, что вы должны покупать новую печь и кондиционер одновременно, чтобы гарантировать, что кондиционер будет работать с максимальной номинальной энергоэффективностью.

Обновление до третьего компонента системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха – вентиляции – также может повысить энергоэффективность. Система вентиляции состоит из сети воздуховодов, которые распределяют горячий и холодный воздух по всему дому. Если эти воздуховоды не герметичны или не изолированы должным образом, потери энергии могут добавить сотни долларов к вашим годовым расходам на отопление и охлаждение.Правильная изоляция и техническое обслуживание вашей вентиляционной системы могут снизить ваши расходы на отопление и охлаждение до 20%.

9. Устранение атмосферных воздействий в вашем доме

Устранение атмосферных воздействий или герметизация утечек воздуха вокруг вашего дома – отличный способ сократить расходы на отопление и охлаждение. Наиболее частыми источниками попадания воздуха в ваш дом являются вентиляционные отверстия, окна и двери. Чтобы предотвратить эти утечки, убедитесь, что между стеной и вентиляционным отверстием, окном или дверной коробкой нет щелей или отверстий.

Для герметизации утечек воздуха между неподвижными объектами, такими как стена и оконная рама, можно нанести герметик. Для трещин между движущимися объектами, например, открывающимися окнами и дверями, можно применить уплотнитель. Поглотитель и герметизация – это простые методы герметизации воздуха, которые обычно обеспечивают окупаемость менее чем за год. Утечка воздуха также может происходить через отверстия в стене, полу и потолке из водопровода, воздуховода или электропроводки.

Воздух выходит из дома чаще всего через небольшие отверстия на чердак.Будь то воздуховоды, осветительные приборы или чердак, горячий воздух поднимается и выходит через небольшие отверстия. Поскольку естественный поток тепла идет от более теплых мест к более прохладным, эти небольшие отверстия могут увеличить ваш счет за отопление, если ваш чердак недостаточно изолирован. Чтобы получить полную экономию от утепления, вам следует подумать о полной теплоизоляции вашего дома.

10. Изолируйте свой дом

Изоляция играет ключевую роль в снижении ваших счетов за коммунальные услуги, удерживая тепло зимой и не допуская попадания тепла в ваш дом летом.Рекомендуемый уровень термостойкости, или «R-value», для вашей изоляции зависит от того, где вы живете. В более теплом климате рекомендуемое значение R намного ниже, чем для зданий, расположенных в более холодных регионах, таких как северо-восток.

Уровень изоляции, которую вы должны установить, зависит от площади вашего дома. Ваш чердак, стены, пол, подвал и подвал – это пять основных областей, в которых вам следует подумать о дополнительной изоляции. Используйте инструмент Home Energy Saver для получения рекомендаций, основанных на характеристиках вашего дома, или найдите общие региональные рекомендации на веб-странице Министерства энергетики по вопросам изоляции.

Экономия тепла до тех пор, пока оно вам не понадобится

Слева направо: аспирант Седрик Вири, профессор Джеффри Гроссман и постдоктор Грейс Хан со своими сотрудниками используют специально разработанные молекулы «фотопереключения» для управления выделением тепла из материалов, используемых для хранения тепловой энергии в различных устройствах, от солнечных концентраторов до солнечных батарей. плиты к подогреву сидений в автомобилях. Кредит: Стюарт Дарш

Вкратце

Исследователи из

Массачусетского технологического института продемонстрировали новый способ хранения неиспользованного тепла от автомобильных двигателей, промышленного оборудования и даже солнечного света до тех пор, пока оно не понадобится.Центральным в их системе является материал с «фазовым переходом», который поглощает много тепла при плавлении и выделяет его при повторном затвердевании. После плавления и активации ультрафиолетовым светом материал сохраняет поглощенное тепло до тех пор, пока луч видимого света не вызовет затвердевание и выделение тепла. Ключом к этому контролю являются добавленные молекулы, которые реагируют на свет изменением формы – от той, которая препятствует затвердеванию, до другой, которая позволяет это. В ходе экспериментального эксперимента исследователи хранили смесь образцов в жидкой форме до комнатной температуры – на 10 ° C ниже, чем она должна была затвердеть, – а затем, через 10 часов, использовали луч света, чтобы вызвать затвердевание и высвобождение. накопленная тепловая энергия.


Используя этот инструмент, исследователи направляют лазер на свои фотопереключающиеся молекулы, а затем проводят исследования фотолюминесценции и рамановской спектроскопии для сбора информации об электронной структуре молекул и химической связи. Фото: Стюарт Дарш

Более половины всей энергии, используемой для механических, химических и других процессов, выбрасывается в окружающую среду в виде тепла. Например, электростанции, автомобильные двигатели и промышленные процессы производят огромное количество тепла, но используют относительно небольшую его часть для выполнения работы.И хотя солнечный свет излучает обильную лучистую энергию, современные фотоэлектрические устройства преобразуют в электричество только часть ее. Остальное либо отражается, либо поглощается и превращается в тепло, которое не используется.

Задача состоит в том, чтобы найти способ хранить всю эту тепловую энергию до тех пор, пока мы не захотим ее использовать. Джеффри Гроссман, профессор Мортона и Клэр Гоулдер и семейный профессор экологических систем и профессор материаловедения и инженерии, работал над этой проблемой более десяти лет.

Хороший способ хранить тепловую энергию – использовать материал с фазовым переходом (PCM), такой как воск. Нагрейте твердый кусок воска, и он постепенно станет теплее – пока не начнет таять. Когда он переходит из твердой фазы в жидкую, он будет продолжать поглощать тепло, но его температура останется практически постоянной. Как только он полностью растает, его температура снова начнет повышаться по мере добавления тепла. Потом идет польза. Когда жидкий воск охлаждается, он затвердевает и при этом выделяет все накопленное тепло фазового перехода, также называемое скрытой теплотой.

PCM теперь используются в таких приложениях, как солнечные концентраторы, системы отопления зданий и солнечные плиты для удаленных регионов. Но есть проблема: хотя PCM могут выделять много тепла, невозможно точно контролировать, когда они это делают. Время зависит от температуры окружающего воздуха. «Вы можете зарядить аккумулятор, и он будет накапливать электричество до тех пор, пока вы не захотите использовать его, скажем, в своем мобильном телефоне или электромобиле», – говорит Гроссман. «Но люди должны нагревать свою солнечную плиту, когда выходит солнце, и к тому времени, когда они захотят приготовить ужин, она вполне может отдать все накопленное тепло прохладному вечернему воздуху.”

Таким образом, модули PCM

оказались весьма успешным средством хранения тепловой энергии, но вернуть ее полезным способом остается сложной задачей. «Нам был нужен спусковой механизм, который позволил бы нам контролировать время выделения тепла», – говорит Гроссман.

Молекулы, которые могут запускать

Несколько лет назад Гроссман задался вопросом, есть ли у него уже необходимый спусковой крючок. В связанной работе его группа изучала хранение энергии в специальных молекулах, известных как фотопереключатели.Посветите на фотопереключатель светом определенной длины волны, и его форма изменится. Присутствуют такие же атомы, но их ориентация относительно друг друга смещается. Более того, они будут оставаться в этой измененной конфигурации до тех пор, пока не попадут под световую волну другой длины. Затем они вернутся к своей первоначальной форме, высвобождая при этом тепловую энергию.

Группа

Гроссмана добилась значительных успехов в разработке фотопереключателей для хранения энергии, но у молекул есть ключевое ограничение: они могут быть переключены в конфигурацию хранения энергии только с помощью света.В результате их нельзя «заряжать» за счет отработанного тепла автомобилей и машин, а также солнечного света.

Итак, Гроссман и бывшие постдоки Грейс Хан и Хуашан Ли из материаловедения и инженерии начали исследовать возможность использования фотопереключателя по-новому – в качестве спускового механизма для управления высвобождением энергии из материала с фазовым переходом. «Мы могли бы адаптировать его химический состав так, чтобы он действительно хорошо соответствовал материалу с фазовым переходом, когда он находится в одной форме, но когда мы меняем его, он больше не совпадает», – объясняет Гроссман.Если смешать с расплавленным PCM в несоответствующей форме, фотопереключатель не даст ему стать твердым – даже при температуре ниже его нормальной температуры затвердевания. Если светить с другой длиной волны, фотопереключатель может вернуться к соответствующей структуре. Затем ПКМ затвердеет, высвободив накопленное скрытое тепло.

Проверочные испытания

Чтобы исследовать жизнеспособность этого подхода, исследователи использовали обычный PCM, называемый тридекановой кислотой, и подготовили особую разновидность молекулы фотопереключателя азобензола, которая состоит из двух связанных колец атомов, которые могут находиться в разных положениях относительно друг друга.В форме молекулы « транс » кольца плоские – это естественное основное состояние. В форме « цис » одно из бензольных колец наклонено на 56 ° относительно другого. Он переключается с одной формы на другую в ответ на свет. Посветите ультрафиолетовым (УФ) светом на плоскую версию, и она закрутится; Посветите видимым светом на скрученную версию, и она расплющится.

На рисунке ниже показано то, что Гроссман называет циклом накопления и высвобождения тепловой энергии, и иллюстрирует роль, которую играет азобензольный фотопереключатель как низкоконцентрированный «легирующий элемент» (материал, добавляемый для изменения свойств вещества).Когда смесь или композит ПКМ-азобензол является твердым, а азобензол в его транс-форме, два компонента плотно упаковываются вместе, как показано на рисунке A. При нагревании композит поглощает тепловую энергию, а ПКМ плавится (рисунок B). . Под воздействием ультрафиолетового излучения уровень примеси азобензола изменяется с транс на цис , что обозначено загнутыми концами на чертеже C. Когда эта смесь охлаждается, цис азобензол предотвращает затвердевание ПКМ, поэтому скрытая теплота остается сохраненной (чертеж D ).Освещение видимым светом возвращает азобензол в его форму trans . Теперь смесь может затвердеть (рисунок A), высвобождая в процессе сохраненную скрытую теплоту.


Цикл накопления и высвобождения тепловой энергии В затвердевшем образце (структура A) кристаллы PCM и азобензольный фотопереключатель в его форме trans плотно упакованы вместе. Цикл протекает следующим образом. Шаг 1. Нагрейте твердый композит выше температуры плавления ПКМ.Он становится смесью расплавленного ПКМ и кристаллов азобензольной добавки, которая имеет более высокую температуру плавления (структура B). Шаг 2. Посветите смесь ультрафиолетовым (УФ) светом (и продолжайте нагревать ее, чтобы она оставалась расплавленной), и легирующая примесь азобензола переключается с транс на цис (форма со скрученными концами) и диспергируется в жидком ПКМ. (структура C). Шаг 3 – Охладите композит до температуры ниже точки его затвердевания. Азобензольные добавки цис препятствуют выравниванию молекул ПКМ, поэтому смесь не может затвердеть; он остается в жидкой форме (структура D).Этап 4. Осветите смесь видимым светом, чтобы азобензольная примесь цис снова превратилась в форму транс . Молекулы PCM и легирующая примесь trans теперь могут плотно складываться, поэтому композит немедленно затвердевает (структура A), выделяя скрытое тепло.

Серия тестов показала, что их система работает хорошо. При освещении жидкой смеси ультрафиолетовой лампой (с длиной волны 365 нанометров или нм) большинство исходных молекул азобензола транс превращалось в форму цис .После загрузки смесь не затвердевала даже при комнатной температуре – на 10 ° C ниже, чем она была бы без заряженных фотопереключателей в смеси. Освещение жидкости видимым светом (450 нм) в течение 30 секунд активировало затвердевание и высвобождение накопленного скрытого тепла. Более того, практически вся скрытая теплота вышла наружу; мало или совсем не было потеряно из-за утечки. «С помощью дополнительных переключателей тепловая энергия блокируется», – говорит Гроссман. «В результате может быть меньше необходимости в тяжелой изоляции, которая используется для предотвращения утечки тепла из обычных PCM.”

Когда исследователи не направили на свою смесь видимый свет, они обнаружили, что она оставалась жидкой при температурах ниже исходной точки затвердевания в течение 10 часов. Затем смесь начала постепенно затвердевать, отдавая накопленное тепло.

Чтобы продемонстрировать долговечность и повторяемость системы, исследователи переключали ее вперед и назад – между зарядкой и разрядкой – 100 раз в течение более чем 50 часов. Во время начальной стадии выгрузки кристалличность ПКМ незначительно изменилась по сравнению с исходным материалом, но после этого его структура осталась неизменной.

Другие тесты подтвердили важность тщательного выбора или проектирования фотопереключателя, который эффективно взаимодействует с конкретным PCM. Опять же, фотопереключатель должен хорошо смешиваться с жидким PCM, чтобы сформировать композит, и должен изменяться – при активации светом – между двумя отдельными структурами, которые смешиваются или мешают упаковке выбранного PCM. Исследователи также обнаружили, что оптимизация концентрации фотопереключателя в PCM имеет решающее значение. Когда он слишком низкий, это не помешает затвердеванию.Когда он слишком высокий, ультрафиолетовый свет может не проникать в смесь полностью, и молекулы допанта могут реагировать друг с другом, скорее слипаясь, чем хорошо распределяясь, и предотвращая упаковку ПКМ.

Основы практического устройства

Гроссман подчеркивает, что данная работа является доказательством принципа. «Чтобы создать приложения, основанные на этой концепции, необходимо проделать большую работу, – говорит он. Но исследователи представляют себе устройство следующего типа.

Смесь будет храниться в контейнере с окнами, которые можно закрыть для контроля поступления света.Теплообменник будет доставлять тепловую энергию от солнца или другого источника к композиту PCM, а отдельный светодиод или газоразрядная лампа будет одновременно направлять УФ-свет через открытые окна для зарядки азобензольной легирующей примеси. Затем окна будут закрыты, чтобы обеспечить сохранение тепла, даже если температура смеси упадет до комнатной. Когда требуется отвод тепла, окна должны быть открыты, и жидкий композит будет подвергаться воздействию окружающего света или синего света светодиодов для более быстрого отклика.Окна будут сделаны из обычного боросиликатного стекла, которое будет пропускать более 90% соответствующего УФ и видимого света, а мешалка внутри контейнера поможет предотвратить слипание молекул азобензола.

Пленки, бусы и разные материалы

Группа

Гроссмана продолжает работу по применению и совершенствованию концепции аккумулирования тепла. Например, они изучают возможность его использования в качестве новой системы защиты от обледенения – тема, которая постоянно интересует Гроссмана, который отмечает, что современные электромобили потребляют так много энергии аккумулятора для защиты от обледенения и обогрева, что их запас хода может упасть на 30% в холодную погоду.Гораздо лучшим подходом было бы хранить тепловую энергию в тонкой прозрачной пленке и вызывать всплеск тепла, когда необходимо растопить этот неприятный слой льда.

«Имея это в виду, мы хотели посмотреть, сможем ли мы сделать тонкие пленки из нашего материала на больших площадях и добиться того же поведения, которое мы наблюдали в наших лабораторных образцах», – говорит Гроссман. Они нанесли жидкий композит ПКМ на лист стекла, положили сверху другой лист и запечатали его. Они обнаружили, что могут заряжать смесь УФ-светом, а затем разряжать ее позже видимым светом, возвращая накопленную энергию фазового перехода обратно в виде тепла.Причем, можно было делать это выборочно, чтобы часть пленки застывала, а остальная оставалась жидкой (см. Фото ниже).


Зарядка и разрядка пленок композита PCM Исследователи использовали свой подход для отверждения участков композитной пленки PCM, зажатых между двумя предметными стеклами. Сначала они нагрели пленку до 43 ° C и подвергли ее воздействию УФ-излучения для зарядки примесей фотопереключателя (первое фото). Когда образец охладился до 36 ° C, они покрыли большую его часть черной маской (вторая фотография) и избирательно осветили видимым светом непокрытые области – оранжевые буквы – в результате чего примеси там вернулись к своей форме trans .После снятия маски (третье фото) светлый узор на пленке показывает, что композит ПКМ затвердел только на непокрытых участках. (Шкала 10 мм.) Фотографии любезно предоставлены исследователями

Другая работа сосредоточена на разработке солнечной плиты, которая может накапливать тепло после захода солнца – дольше, чем 10 минут, типичных для современных лучших моделей, которые по-прежнему полагаются на обычные PCM для хранения. Композитный материал PCM мог бы работать лучше, за исключением одного недостатка: когда он переходит из твердого состояния в жидкое, он также изменяется в объеме – потенциально достаточно, чтобы повредить контейнер.

Чтобы предотвратить такое поведение, Седрик Вири, аспирант в области материаловедения и инженерии и научный сотрудник Центра технологий и дизайна Тата, работает над заключением композита в крошечные шарики с оболочками из диоксида кремния или карбоната кальция. Замкнутый композит претерпит необходимые фазовые изменения, но прочная оболочка ограничит массивное изменение объема, которое происходит в неограниченной смеси. Инкапсулированные шарики можно было бы суспендировать в других жидкостях, и могли бы быть возможны более эффективные методы доставки света в материалы.«Когда мы заставим микрокапсуляцию работать, приложений будет гораздо больше», – говорит Гроссман.


В этом термогравиметрическом анализаторе исследователи измеряют свойства своих композитов PCM, такие как термическая стабильность, температура термического разложения и содержание влаги. Здесь образец (желтый порошок) помещается на платиновый поддон (верхнее фото), а затем опускается в печь (нижнее фото), где будут проводиться измерения при повышении температуры от 25 ° C до 800 ° C. Фотографии: Стюарт Дарш

Наконец, исследователи расширяют свою концепцию на различные материалы и диапазоны температур.«Мы выяснили некоторые интересные и важные технические аспекты того, как работает система, в частности, как PCM и фотопереключатели взаимодействуют на молекулярном уровне», – говорит Гроссман.

Это фундаментальное понимание уже позволило им разрабатывать системы с использованием ПКМ с различными молекулярными структурами, в частности, с цепочками, а не кольцами атомов, а также с фотопереключателями, оптимизированными для каждого из них. Гроссман считает, что в будущем они смогут разрабатывать системы, которые могут накапливать больше тепловой энергии и могут работать в различных диапазонах температур, включая низкие температуры, представляющие интерес для биомедицинских и электронных приложений.


Это исследование было поддержано Центром технологий и дизайна Тата при Энергетической инициативе Массачусетского технологического института (MITEI). Грейс Хан была научным сотрудником Tata в Массачусетском технологическом институте, а сейчас работает доцентом химии в Университете Брандейса. В Brandeis она и ее новая группа расширяют свою работу в Массачусетском технологическом институте, исследуя фазовый переход различных молекулярных переключателей и металлических комплексов для энергетических и оптоэлектронных приложений. Хуашань Ли сейчас преподает на факультете ядерной инженерии и технологий Университета Сунь Ятсена, Гуанчжоу, Китай.Другими участниками исследования были Юджин Чо, доктор философии ’17 и Джошуа Деру, приглашенный студент из Оксфордского университета, Соединенное Королевство. Ранняя работа над фотопереключателями в Массачусетском технологическом институте была частично поддержана программой MITEI Seed Fund Program. Дополнительную информацию можно найти в:

G.G.D. Хан, Х. Ли и Дж. К. Гроссман. «Долгосрочное накопление и выделение тепловой энергии в материалах с фазовым переходом с оптическим управлением». Nature Communications, т. 8, статья № 1446, 2017. Интернет: doi.org/10.1038 / s41467-017-01608-у.

G.G.D. Хан, Дж. Деру, Э. Чо и Дж. К. Гроссман. «Оптически регулируемый накопитель
тепловой энергии из различных материалов с органическим фазовым переходом». Chemical Communications, 2018. Онлайн: doi.org/10.1039/C8CC05919E.



Эта статья опубликована в осеннем выпуске журнала Energy Futures за 2018 год.

Запросы для прессы: [email protected]

Беспрецедентные результаты с накоплением тепловой энергии

На протяжении более чем столетия по всему миру центральные электростанции были источником электроэнергии , поставляя ее пользователям через сети линий электропередачи.Эта модель, основанная на ископаемом топливе, сталкивается с многочисленными проблемами. Изначально основная часть усилий была направлена ​​на снижение воздействия генерации на окружающую среду за счет перехода на природный газ. Эти усилия привели к почти равному количеству газотурбинных электростанций, работающих на угле и природном газе. Тем не менее, некоторые константы остаются в сфере энергоэффективности и стоимости топлива. Прежде чем мы рассмотрим беспрецедентные результаты с накопителем тепловой энергии (TES) , давайте рассмотрим основы технологии.

Как работает накопитель тепловой энергии

Накопление энергии относится к широкому спектру технологий , которые включают аккумулирование тепла (вода и лед), гидроаккумулятор, батареи, маховики и т. Д. Эти технологии могут быть разными, но они основаны на одной концепции. Система накапливает энергию, когда ее много и дешево, а затем использует ее редко, а стоимость выше. Для наших систем TES концепция означает использование электроэнергии ночью для работы чиллеров и образования холодной воды или льда .Резервуар для хранения TES находится в центре системы, принимает холодную воду снизу в процессе «зарядки» и выпускает более теплую воду через выпускное отверстие наверху в процессе «разгрузки». Зарядка завершена, когда бак наполнен холодной водой / льдом.

Рис.1: Резервуар для хранения тепловой энергии на воде ARANER

Экономия за счет накопления тепловой энергии

Для объектов с огромной нагрузкой на охлаждение, таких как центр охлаждения данных, супермаркет или централизованное охлаждение, вы можете заплатить $.10 за киловатт-час в ночное время, но эта цифра вырастет до 50 долларов за киловатт-час в течение дня. Вы бы предпочли покупать электроэнергию на ночь, но тогда возникает проблема. Как сохранить энергию? Накопитель тепловой энергии (TES) здесь пригодится. Приведенная выше демонстрация является лишь примером того, как меняются коммерческие тарифы на электроэнергию. Всем нужно потреблять электроэнергию в течение дня, поэтому ставки увеличиваются. Хранение сетевой энергии в ночное время при низких расходах может значительно сэкономить потребление для больших холодильных систем.Системы ARANER TES накапливают энергию в ночное время и высвобождают ее в течение дня, экономя до 35% потребления холода.

Повышение мощности за счет накопителя тепловой энергии

Технология аккумулирования тепловой энергии помогает повысить надежность работы и рентабельность газотурбинных электростанций. Все дело в моделях ценообразования, которые имеют тенденцию меняться, как мы показали в предыдущем пункте. Электростанции могут воспользоваться этими изменениями, чтобы охладить воду в непиковые часы , а затем охладить турбину накопленной водой в периоды пиковой нагрузки для улучшения теплового потока и увеличения мощности.После того, как на электростанции будет внедрена система TES, , пройдет совсем немного времени, прежде чем она сможет количественно оценить финансовые выгоды . Конечно, это возможно только в том случае, если во внедрении поможет солидная фирма. ARANER оптимизирует систему TES, заботясь об эксплуатационных и физических ограничениях завода. Оценка погодных данных – важный процесс, который позволяет проектировщикам определять рабочие условия и оптимальную конструкцию. Среди определяемых факторов – размеры резервуара TES и охлаждающая способность.

Рис. 2: Система ARANER TIAC

При использовании для увеличения мощности в схеме TIAC технология TES предлагает ряд преимуществ :

  • Уменьшение занимаемой площади чиллера – Чиллерам не нужно будет прилагать дополнительных усилий в периоды высокого потребления энергии, поскольку накопленная энергия может использоваться для экономии пика. С баком TES чиллеры рассчитаны не на пиковую потребность в охлаждении, а на среднесуточную потребность, поэтому их размер может быть меньше.
  • Минимальное потребление электроэнергии – Во время периода разрядки чиллеры останавливаются и не потребляют электроэнергию.Это максимизирует дополнительную мощность, производимую благодаря системе TIAC.
  • Более высокая эффективность всей системы – Поскольку чиллеры не работают полный рабочий день, будет более эффективное использование всей производимой энергии.
  • Экономические выгоды – Несмотря на стоимость резервуара для воды, инвестиции обычно ниже, чем те, которые требуются для всей инфраструктуры TIAC.

Заключение

ARANER – лидер отрасли по поставке систем TES.Наши инженеры используют передовые технологии для реализации решений как для расширения существующих систем, так и для разработки новых. В такие проекты входит многое, включая проектирование резервуаров TES, оценку системы, строительство резервуаров и разработку логики управления.

Хранение тепловой энергии дает возможность сократить выбросы углерода на 300 млрд долларов

Хранение тепловой энергии позволяет предприятиям, загрязняющим окружающую среду, очищать и сокращать выбросы

Тепловая батарея Energy Nest доставляется на площадку

Energy Nest

По мере того, как глобальная энергетическая система становится все более электрической – не только в электроэнергетике, но и в сфере транспорта и тепла, – хранение энергии будет играть все более важную роль в обеспечении того, чтобы чистая энергия могла использоваться тогда, когда она больше всего необходима.

На сегодняшний день основное внимание уделяется хранению избыточной энергии, вырабатываемой солнечными и ветряными электростанциями, с использованием аккумуляторных технологий или насосных гидроэлектрических установок. Но есть также огромный потенциал в хранении тепла или тепловой энергии подобным образом. По данным Aurora Research, рынок аккумуляторов тепла более чем в три раза превышает размер рынка аккумуляторов электроэнергии, его стоимость составляет около 300 миллиардов долларов, что более чем в 3 раза превышает общий объем рынка электрических батарей для коммунальных предприятий.

В то время как хранение электрических батарей нацелено на производителей энергии, в частности схемы возобновляемых источников энергии, которые периодически производят энергию из энергии ветра и солнца, хранение тепловой энергии нацелено на промышленные объекты, которые производят тепло в качестве побочного продукта своей деятельности, включая сталелитейные и алюминиевые заводы , производители цемента, кирпича и стекла, а также традиционные электростанции.Он также может накапливать энергию от солнечных тепловых или концентрировать солнечную энергию.

«Тепловые батареи окажут решающее влияние на декарбонизацию промышленных секторов, таких как химическая, нефтехимическая, пищевая промышленность и напитки, текстиль, металлы и минералы, поскольку они позволят электрифицированным отраслям сократить выбросы для хранения ненужной энергии или дешевой непиковой генерации. используются позже, что снижает их затраты на электроэнергию », – сообщает итальянская нефтегазовая компания Eni. «Они также делают электрификацию более жизнеспособным вариантом для компаний с рядом потребностей в тепловой энергии и позволяют предприятиям более эффективно использовать энергию за счет рекуперации отработанного тепла, что снижает их потребление ископаемого топлива.”

Тепловая энергия также более гибкая, чем накопленная электроэнергия. Его можно использовать для выработки электроэнергии, но он также может обеспечивать теплом дома через схемы централизованного теплоснабжения или использоваться для предварительного нагрева и производства пара для промышленных процессов.

Норвежская компания Energy Nest изобрела способ хранения тепла с использованием запатентованного материала, похожего на бетон, который помещается в раму размером со стандартный транспортный контейнер, говорит генеральный директор Кристиан Тиль.

«Весь процесс не требует больших затрат.Нам не нужно много производственных мощностей, – говорит Тиль. Каркасы производятся в Чешской Республике и отправляются туда, где они будут необходимы, где они заполняются трубами из того, что компания называет «Heatcrete». «Это высокоэффективный бетон, на 75% состоящий из кварца, а оставшаяся четверть является строго охраняемой коммерческой тайной, как рецепт кока-колы», – добавляет он.

Даже в этом случае материал можно производить на месте с использованием существующего оборудования, что сокращает расходы и выбросы, связанные с транспортировкой тяжелых материалов на большие расстояния.«Мы могли бы изготовить батареи в любой точке мира». Кроме того, отсутствуют движущиеся части, химические вещества или материалы, которые могут разрушаться, а это означает, что батареи имеют срок службы десятилетия после установки, в отличие от литий-ионных батарей, которые необходимо заменять через несколько лет. Кроме того, они имеют модульную конструкцию, поэтому можно легко добавить емкость к существующим сайтам.

После установки батарей Energy Nest использует интеллектуальное операционное программное обеспечение, чтобы обеспечить наиболее эффективное использование энергии.

После почти десятилетнего развития Energy Nest начинает масштабное развертывание своей технологии. Компания установила пилотную батарею на солнечном тепловом проекте Eni на Сицилии, в то время как австрийский производитель кирпича, Senftenbacher, улавливает отходящее тепло от печи и использует его вместо газа, сокращая 1500-2000 тонн выбросов CO2 в год.

Между тем, голландская газотурбинная электростанция открытого цикла будет использовать аккумулятор Energy Nest для хранения тепла, которое будет генерировать пар для промышленности или для производства электроэнергии, в то время как Eni рассматривает возможность использования этой технологии на одной из своих газовых электростанций в Италии. .

Теперь Energy Nest объединила усилия с гигантом энергосистем Siemens Energy для разработки решений по хранению тепловой энергии для промышленных потребителей.

«Наша главная цель – обезуглерожить промышленность», – говорит Тиль. «Мы помогаем нашим клиентам превратить отработанное тепло в первичный источник энергии, чтобы они могли избежать использования ископаемого топлива, такого как дизельное топливо или природный газ. Мы также можем помочь в проектах по солнечной тепловой энергии, чтобы накапливать энергию солнца и использовать ее в ночное время ».

Тепловой накопитель не конкурирует с электрическими батареями, предлагая такие услуги, как регулирование частоты, услуги по обеспечению стабильности сети и хранение до четырех часов, исключительно для электрических сетей.«Мы предлагаем энергию на срок от четырех до 12 часов, поэтому часто мы дополняем литий-ионные аккумуляторы».

25 советов по энергосбережению: как сделать ваш дом более энергоэффективным

Энергоэффективность означает, что вы используете меньше энергии для выполнения той же работы, уменьшая потери энергии в вашем доме и экономя деньги. Эффективное повышение энергоэффективности требует большего, чем просто использование меньшего количества энергии – это требует от вас осознания того, как используется энергия, где она расходуется и как ее можно более эффективно и рационально использовать в повседневной жизни.Вот несколько основных советов, которые помогут вашему дому или бизнесу экономить энергию и работать более эффективно.

Как сделать ваш дом более энергоэффективным

  1. Поменяйте лампочки на светодиоды.
  2. По возможности стирайте одежду в холодной воде .
  3. Герметизируйте ваш дом. Герметизация трещин, зазоров и утечек, а также добавление изоляции может сэкономить до 10% на расходах на отопление и охлаждение дома.
  4. Регулярно очищайте или заменяйте все фильтры в вашем доме.Грязные фильтры заставляют вашу систему работать тяжелее и работать дольше, чем необходимо.
  5. Используйте микроволновую печь вместо плиты при приготовлении пищи.
  6. Разморозьте холодильник и морозильную камеру до того, как лед станет толщиной 1/4 дюйма, чтобы ваши приборы работали эффективно.
  7. В теплое время года закройте жалюзи, шторы и шторы на солнечной стороне дома, чтобы поддерживать прохладу в доме и снизить нагрузку на кондиционер.В прохладные месяцы открывайте шторы, чтобы солнце согревало ваш дом.
  8. Не заглядывать в духовку во время выпечки! Каждый раз, когда вы выглядываете, температура может опускаться на 25 F, из-за чего ваша духовка потребляет больше энергии для восстановления температуры.
  9. По возможности используйте естественное освещение .
  10. Управляйте своими светильниками с помощью фотоэлемента или таймера, чтобы обеспечить работу уличного освещения только от заката до рассвета.
  11. Не оставляйте электронику на весь день.Включайте компьютер, монитор, принтер и факс только тогда, когда они вам нужны.
  12. Установите термостат на 78F летом и 68F зимой – каждый градус дополнительного нагрева или охлаждения увеличивает потребление энергии на 6–8%. Установка термостата на более низкую температуру, чем обычно, не приведет к быстрому охлаждению вашего дома.
  13. Использование потолочного вентилятора позволит вам поднять настройку термостата примерно на 4 ° F без снижения комфорта.
  14. Холодильники и морозильники на самом деле работают наиболее эффективно, когда они полны, поэтому держите холодильник и морозильную камеру как можно более полными (используйте бутылки с водой, если ничего другого).Будьте осторожны, не переполняйте их, так как это уменьшит поток воздуха и заставит прибор работать тяжелее.
  15. Использование посудомоечных машин и стиральных / сушильных машин в ночное время сохранит прохладу в доме, снизит нагрузку на электросеть в часы пиковой нагрузки с 16 до 18 часов и снизит вероятность возникновения аварийной ситуации!
  16. Выключите сушку с подогревом в посудомоечной машине. и сушите на воздухе.
  17. Установите температуру холодильника в соответствии с рекомендациями производителя, чтобы избежать чрезмерного охлаждения и потери энергии.
  18. Не оставляйте вентиляторы для ванной или кухни работающими на дольше, чем необходимо. Они заменяют внутренний воздух наружным.
  19. Замените окна. Если в вашем доме окна с одним стеклом, подумайте о замене их на более энергоэффективные окна, или добавьте солнцезащитные шторы или тонировочную пленку.
  20. Установите программируемый термостат , который будет автоматически регулировать температуру в соответствии с вашим графиком.
  21. Выключайте свет , когда он не используется.На освещение приходится около 12% типичного счета за коммунальные услуги.
  22. Не оставляйте свой мобильный телефон включенным на ночь. Зарядка занимает всего пару часов.
  23. Выключите духовку за несколько минут до того, как закончится время приготовления. Ваша еда будет продолжать готовиться без использования дополнительного электричества.
  24. Следите за размещением вашего прибора. Не размещайте приборы, излучающие тепло, например лампы или телевизоры, рядом с термостатом.
  25. Платье по погоде. Когда вы дома, надевайте теплую одежду зимой и более прохладную одежду летом, чтобы оставаться комфортно, не перегружая обогреватель и кондиционер.

Постоянный ток с прямой энергией

Когда вы подпишетесь на план энергопотребления от Direct Energy, вы получите советы и инструменты, которые позволят вам быть в курсе вашего энергопотребления и сэкономить на счете.

Статьи по теме

3 способа повысить энергоэффективность дома

Снижение счета за электроэнергию может быть легко достигнуто за счет повышения энергоэффективности вашего дома.

Что в моем доме потребляет больше всего электроэнергии?

Мы исследуем энергию, потребляемую типичными домашними системами, приборами и электроникой.

Переход на светодиодные лампы, большая экономия энергии

Когда дело доходит до экономии энергии за счет модернизации дома, домовладельцы часто упускают из виду такие мелочи, как лампочки.

4 НОВЫЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ

В последние годы многие технологические инновации позволили процессам в пищевой промышленности стать более эффективными, менее громоздкими, безопасными, менее энергоемкими и более экологичными.

В этом разделе представлены несколько проверенных методов и процессов сепарации, термической обработки, борьбы с бактериями и рекуперации энергии.Поскольку цель этого руководства – указать читателю на решения, применимые в промышленном контексте, мы решили ограничиться методами, которые хорошо зарекомендовали себя и доступны на рынке. Эти технологии проиллюстрированы практическими приложениями, демонстрирующими их энергоэффективность в секторах переработки мяса, напитков и молочных продуктов.

Обратите внимание, что через несколько лет на рынке ожидается появление нескольких других технологий, которые все еще разрабатываются.

4.1 Мембранная фильтрация

Мембранная фильтрация используется для удаления из жидкостей частиц, слишком мелких для обычных методов фильтрации, таких как белки, бактерии, вирусы и растворенные соли. Его также можно использовать для концентрирования, фракционирования, очистки и регенерации жидкостей, частично или полностью заменяя традиционные методы разделения испарением и центрифугированием.

Рисунок 4-1 – Разделительная способность различных технологий мембранной фильтрации

Текстовая версия

Стрелка проходит горизонтально через центр изображения.Вдоль стрелки отображается «Размер пор мембраны в микронах» с приращениями следующим образом: 10, 1, 0,1, 0,001, 0,0001. Над стрелкой появляются желтые прямоугольники со следующими обозначениями: дрожжи (10), бактерии (1), коллоидные эмульсии (от 1 до 0,1), вирусы (0,1), органические накромолекулы (от 0,1 до 0,001), органические соединения (0,001), растворенные соли. (0,0001). Под стрелкой появляются синие прямоугольники со следующими метками: микрофильтрация (от 10 до 0,1), ультрафильтрация (от 0,1 до 0,001), нанофильтрация (0.001 до 0,0001) и обратного осмоса (0,0001).

В сфере переработки сельскохозяйственной продукции мы, вероятно, встретим четыре типа мембранных технологий в зависимости от области применения: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация и обратный осмос (RO). Эти методы различаются по их разделительной способности, которая является функцией размера пор мембраны, и молекулярной массой частиц, которые мы хотим удалить.

Несмотря на то, что эти технологии уже доказали свою эффективность в нескольких промышленных приложениях, остается достаточно возможностей для роста.

Во многих случаях они могут частично или полностью заменить другие технологии и снизить потребление энергии.

Таблица 4.1 – Основные области применения мембранных технологий в пищевой промышленности и производстве напитков
В точке входа в процесс

Очистка подпиточной воды котла

Подготовка и бактериальный контроль технологической воды

Стандартизация молока

Напитки, пиво, молоко, мясо

Напитки, пиво, молоко, мясо

Молоко

В процессе

Осветляющие соки, напитки, пиво

Соки концентрированные

Удаление спирта

Стандартизация молока

Молоко предварительного концентрирования

Деминерализирующая сыворотка

Устранение микроорганизмов и бактерий

Регенерирующие белки

Напитки, пиво

Напитки

Пиво

Молоко

Молоко

Молоко

Молоко, пиво, напитки

Молоко мясное

На выходе из процесса

Регенерация и переработка моющих растворов (вода и реагенты)

Очистка сточных вод, оборотная вода и реагенты

Молоко, пиво, мясо

Напитки, пиво, молоко, мясо

Основные преимущества мембранных технологий:

  • Заметное снижение энергопотребления по сравнению с традиционными тепловыми процессами
  • проверенное применение в нескольких промышленных секторах, особенно в молочной
  • экологические выгоды, возникающие в результате увеличения потенциала переработки и сокращения или отказа от использования определенных химикатов

Примеры промышленного применения
Различные промышленные применения мембранной фильтрации проиллюстрированы следующими примерами.

Мембранная фильтрация – производство напитков

Тип бизнеса: предприятие по переработке фруктов в США
Заявка: производство концентратов фруктовых соков
Срок размещения: с 1990 по 1999 год, 14 участков
Экономические данные : нет данных

Результаты
– тепловая энергия, необходимая для испарения: 1,162 мегаджоулей (МДж) / килограмм (кг) испарившейся воды
– электрическая энергия, необходимая для мембранной фильтрации: 0.232 МДж / кг (0,065 кВтч / кг)
– снижение потребности в энергии на 80 процентов, что соответствует сокращению счета за электроэнергию на 37 процентов (4 доллара США за гигаджоуль для природного газа, 0,06 доллара США за киловатт-час для электроэнергии и 75-процентный КПД при производстве пара. )

Методология
Предварительное концентрирование фруктовых соков с помощью модуля ультрафильтрации, за которым следует модуль обратного осмоса, в котором мембраны выборочно отделяют воду от других компонентов сока. Затем концентрацию продолжают в испарителе.

Проект выполнен
Концентрирование свежих фруктовых соков происходит в два этапа:
– От начальных 5 процентов до 10 процентов общего сухого вещества : Операция устраняет 50 л воды на 100 л свежего сока за счет использования мембранной процедуры объединения ультрафильтрация с обратным осмосом, в результате чего процесс менее энергоемкий, чем при испарении.
– От 10 процентов до конечной концентрации, которая составляет от 40 до 62 процентов общего сухого вещества, в зависимости от точной природы фруктового сока. : Затем сок концентрируется с помощью испарителя.

Мембранная фильтрация – Молочная промышленность

Тип бизнеса: предприятие по переработке молока в Канаде
Применение: концентрация сырной сыворотки
Дата внедрения: 1990
Затраты, связанные с мембранной фильтрацией: 400000 долларов США (для установки обратного осмоса) + 83000 долларов США в год (эксплуатационные расходы)
Срок окупаемости: 3,6 года

Результаты
– Энергия, используемая для концентрирования сыворотки, снижена на 90 процентов (173 000 долларов США в год).
– Потребление пара снижено более чем на 95 процентов.
– Годовое потребление электроэнергии увеличилось на 60 МВтч (приблизительно 2400 долларов в год) для оборудования обратного осмоса, а ежегодная стоимость замены мембраны составляет 64000 долларов.

Проект сдан
Для концентрирования 12500 л / час сыворотки с общим содержанием сухого вещества от 6 до 21 процента, традиционный испаритель тройного действия, не оборудованный механической или тепловой рекомпрессией пара и питаемый паром, произведенным в бойлере, был заменен на блок обратного осмоса.Несмотря на то, что использование установки мембранной фильтрации привело к небольшому увеличению потребления электроэнергии, эта технология значительно снижает потребность в тепловой энергии, поскольку концентрирование происходит с разделением воды в ее жидком состоянии, которое не требует испарения.

Ограничения технологии
Есть пределы полезности мембранной фильтрации в процессе концентрирования. Хотя детали меняются от одного производителя к другому, RO обычно используется для предварительного концентрирования сыворотки до 25 процентов общего содержания сухого вещества.Для более высоких уровней концентрации требуются более традиционные методы выпаривания.

4.2 Тепловые насосы

В этом руководстве нас интересуют тепловые насосы с замкнутым контуром, в которых используется промежуточная жидкость, называемая хладагентом. Системы с разомкнутым контуром используются в технологиях механической рекомпрессии пара (MVR), которые рассматриваются в разделе 4.3.

Тепловые насосы – это холодильные аппараты компрессионного типа, предназначенные для передачи тепла для обогрева, а не охлаждения.Они улавливают тепловую энергию при относительно низких температурах (источник холода), нагревают ее и передают в теплоотвод.

В испарителе низкотемпературный источник тепла передает энергию хладагенту, который затем испаряется. Температура и давление компрессора увеличиваются, а хладагент остается в парообразном состоянии. В конденсаторе хладагент передает накопленную энергию радиатору. На выходе из конденсатора расширительный клапан снижает давление хладагента. Затем жидкость под низким давлением возвращается в испаритель для перезапуска цикла.

Области применения : Мясная, молочная промышленность и производство напитков, требующие нагрева и охлаждения. Процессы испарения и концентрирования.
Потенциал : Тепловые насосы обычно используются для охлаждения и кондиционирования воздуха, но их привлекательность в секторе переработки сельскохозяйственной продукции заключается в том, что они также могут использоваться для повышения температуры жидкости, которая на несколько градусов ниже, чем ее можно использовать.
Ограничения : Недостаток знаний и срок окупаемости, который обычно превышает 2 года, являются основными препятствиями на пути промышленного использования тепловых насосов.

Пример промышленного применения
Промышленное применение теплового насоса в одном из секторов, рассматриваемых в данном руководстве, проиллюстрировано в следующем примере.

Тепловой насос Мясоперерабатывающая промышленность

Тип деятельности: птицеперерабатывающий завод в Канаде
Применение: темперирование перед нарезкой и нарезкой замороженных четвертин
Дата внедрения: 1987
Стоимость теплового насоса: 165 000 долларов США (инвестиции) + 9500 долларов США в год ( эксплуатационные расходы)
Срок окупаемости: 2.9 лет

Результаты
– Годовые затраты на электроэнергию уменьшены на 56 000 долларов (производство горячей воды за счет рекуперации тепла из испарительного конденсатора).

Методология
В этой процедуре тепловой насос нагревает воду до температуры, которая делает ее пригодной для использования в производственных процессах на предприятии, за счет рекуперации и использования тепла от конденсаторов, которые ранее выводились наружу.

Проект сдан
Первый этаж системы включает улавливание тепла от теплого хладагента (в данном случае аммиак [Nh4]) на выходах холодильных компрессоров и предварительный нагрев воды (с 12 ° C до 25 ° C, на средний) с теплообменниками, использующими водно-гликолевый контур в качестве промежуточного звена.
Второй, и основной, этаж рекуперации использует тепловой насос, подключенный к системе производства льда на основе аммиака, для нагрева воды, которая была предварительно нагрета на первом этапе. Хладагент теплового насоса (R-12) улавливает тепло конденсации аммиака и передает его воде в конденсаторе теплового насоса.
Таким образом, система позволяет нагревать воду до температуры от 40 ° C до 63 ° C, что делает ее пригодной для непосредственного использования в производственных процессах.

4.3 Механическая и термическая рекомпрессия пара

MVR – это технология, относящаяся к семейству тепловых насосных систем с открытым контуром, которые особенно хорошо подходят для процессов испарения.MVR позволяет рекуперировать скрытое тепло, содержащееся в паре, которое часто теряется в традиционных процессах. Пар, образующийся при испарении, рекуперируется компрессором, который увеличивает давление и температуру на несколько градусов выше точки кипения жидкости.

После того, как этот пар достигает высокой температуры и давления, он становится источником тепла для испарения, поскольку он выделяет скрытое тепло. Рекуперация энергии, содержащейся в паре, позволяет значительно сэкономить энергию. Фактически, для испарения 1 м 3 пара требуется всего 30 кВтч по сравнению с 800 кВтч при традиционном испарении.

Области применения : Концентрирование молока, пивоварение (котел для сусла), концентрирование стоков, дистилляция, разделение.

Потенциал : Помимо снижения энергопотребления, MVR также может значительно сократить потребности в охлаждении (вода, градирня) и, в некоторых случаях, устранение запахов.

Ограничения : Главное препятствие, которое эта технология должна преодолеть, заключается в том, что она малоизвестна в промышленных кругах.

Комментарий : Также можно увеличить давление и температуру пара, производимого испарением, с помощью парового эжектора. Это тепловая рекомпрессия пара (TVR), и при меньших вложениях, чем для типичной системы MVR, иногда можно снизить потребность в паре на 50 процентов.

Пример промышленного применения
Следующий пример иллюстрирует промышленное применение рекомпрессии пара (механического или термического) в некоторых секторах, рассматриваемых в данном руководстве.

Механическая рекомпрессия пара (MVR) – Молочная промышленность
Тип деятельности: предприятие по переработке молока в США
Применение: концентрация сырной сыворотки
Дата внедрения: 1988
Срок окупаемости: 4 года

Результаты
– Устранена потребность в паре, производимом котельной на объекте.
– Снижение энергопотребления с чистой годовой экономией в 165 000 долларов (годовая экономия на паре составляет 211 000 долларов за вычетом 46 000 долларов годовых эксплуатационных расходов при эксплуатации дополнительного компрессора).

Проект сдан.
Одноэтапный испаритель, который первоначально питается паром, производимым в котле, концентрирует сырную сыворотку. Центробежный компрессор восстанавливает пар, образующийся при испарении, и доводит его в сжатом состоянии до температуры выше точки кипения жидкости. Сжатый таким образом пар используется в качестве источника тепла для испарителя: пар отводит скрытое тепло, когда соприкасается с более холодной жидкостью, и, таким образом, обеспечивает тепло, необходимое для испарения.

Ограничения технологии
Несмотря на то, что MVR обещает значительную экономию энергии, обычно требуются значительные предварительные вложения, которые напрямую зависят от количества воды, которая должна быть испарена. Следовательно, в случае очень разбавленных жидкостей целесообразно предварительно сконцентрировать раствор перед выпариванием: часто лучше всего оказывается комбинация мембранная фильтрация + выпаривание MVR.

4.4 Когенерация – комбинированное производство тепла и электроэнергии

Традиционные системы для выработки электроэнергии имеют средний КПД от 35 до 40 процентов (до 55 процентов для систем с комбинированным циклом), выбрасывая в окружающую среду от 60 до 65 процентов энергии, содержащейся в их топливе.Когенерация восстанавливает эту потерю тепла и использует ее для нужд отопления или охлаждения. Отопление включает производство пара и горячей воды. Для охлаждения необходимо использовать абсорбционные охладители, преобразующие тепло в холод. Таким образом, за счет одновременной выработки электроэнергии и тепла когенерационные установки имеют более высокий общий КПД, который может достигать 90 процентов. Это означает экономию топлива до 40 процентов по сравнению с производством электроэнергии и тепла с использованием тепловых электростанций и паровых котлов.

Рисунок 4-2 – Производство тепла и электроэнергии с помощью когенерации

Источник: RETScreen ® International, анализ проектов в области чистой энергии – слайд

с анализом проектов когенерации Текстовая версия

Эффективность рекуперации тепла (55/70) = 78.6%
Общий КПД ((30 + 55) / 100) = 85,0%
Топливо (100 единиц) -> Система питания (-> Тепло + выхлоп [70 единиц]
Приводит к:
-> HRSG [-> Выхлопные газы (15 единиц)] -> [Тепло (55 единиц)] Нагревательная нагрузка -> [назад к HRSG])
-> Генератор -> (Мощность [30 единиц]) Энергетическая нагрузка

Рисунок 4-3 – Распределение промышленных объектов когенерации в Канаде

Текстовая версия
Продукты питания и напитки 6%
Лесное хозяйство 35%
Химические вещества 26%
Шахты 5%
Нефть и газ 10% 4
Нефтяные пески 18%

Источник: Когенерационные установки в Канаде, CIEEDAC, 2006

Поскольку электричество легче передавать на большие расстояния, чем тепло, промышленные когенерационные установки обычно располагаются близко к месту, где будет использоваться тепловая энергия.Эти объекты также масштабируются для удовлетворения требований к теплу конкретного процесса. Если количество произведенной электроэнергии ниже технологических требований, остаток необходимо покупать в местной сети. И наоборот, если генерируется избыток электроэнергии, ее можно продать в сеть. Однако это предполагает, что подключение к сети соответствует очень строгим стандартам и что существуют правила покупки и продажи электроэнергии. В связи с недавним дерегулированием рынка электроэнергии, завершенным в некоторых провинциях и продолжающимся в других, промышленность отныне может предусматривать строительство когенерационных станций и возможность продавать излишки электроэнергии в сеть.
В Канаде существующие когенерационные установки находятся в секторе лесной продукции (в котором задействовано много паровых турбин), в химической промышленности и в нефтеносных песках (где установлены самые мощные установки). Системы когенерации также имеются на 15 предприятиях сектора пищевых продуктов и напитков (переработка кукурузы, ликеро-водочные заводы, пивоваренные заводы, сахарные заводы, птицеводство и т. Д.).

В 2005 году мощность когенерационных установок, обеспечивающих теплом предприятий пищевой промышленности и производства напитков, составила 351 мегаватт электроэнергии (МВт).Их средний КПД составлял 80 процентов, а их среднее отношение тепловой энергии к электрической мощности (HTPR) составляло 6,3. Это означает, что на каждый киловатт-час произведенной электроэнергии этими объектами было произведено 6,3 кВт-ч полезного тепла.

Основные узлы и характеристики когенерационной системы

Когенерационная установка состоит из следующих четырех основных компонентов:

  1. первичный двигатель, обычно турбина или двигатель внутреннего сгорания
  2. Электрогенератор, приводимый в действие тягачом
  3. новый котел-утилизатор для производства пара из энергии, содержащейся в выхлопных газах турбины или двигателя внутреннего сгорания.Рекуперацию энергии можно максимизировать, установив стандартный экономайзер на выходе из котла-утилизатора ( температура дымовых газов, которая колеблется от 120 ° C до 150 ° C, в зависимости от топлива, также может быть снижена ). Если для процесса требуется значительный объем горячей воды, конденсационный экономайзер может следовать за экономайзером или заменять его ( температура дымовых газов может быть снижена до 50 ° C или 60 ° C, ). Сноска 15
  4. система управления

Наиболее часто используемыми источниками энергии являются пар (паровая турбина) и природный газ (газовый двигатель и турбина), хотя в некоторых приложениях используется дизельное топливо и биогаз.

Если HTPR (отношение тепла к мощности) меняется в течение дня или по сезонам, любое изменение количества вырабатываемой электроэнергии или покупка электроэнергии может привести к значительной потере прибыли. Поэтому предпочтительнее адаптировать HTPR к потребностям объекта, используя дополнительную горелку на входе котла-утилизатора или дополнительный котел.

Оптимизация когенерационной системы (т.е. адаптация ее к потребностям в тепле) дает следующие основные преимущества:

  • Экономические и экологические преимущества:
    • Повышение общей эффективности преобразования топлива в тепло и электроэнергию
    • доступ к доходам от продажи избыточной электроэнергии в сеть
    • снижение затрат на очистку сточных вод и удаление отходов при использовании биогаза Сноска 16 , повышающая рентабельность системы
    • снижение выбросов в атмосферу, особенно диоксида углерода (CO 2 ) и оксидов азота
  • Повышенная надежность электроснабжения: когенерация снижает риск нарушения производства в случае отключения электроэнергии.
  • Децентрализованное производство электроэнергии вблизи точки потребления ограничивает потери на линиях электропередачи.
  • Приложение было протестировано в большинстве промышленных секторов по всему миру, особенно в нескольких процессах в пищевой промышленности и производстве напитков, а также в сельском хозяйстве.

В целом когенерация требует больших инвестиций со сроком окупаемости от четырех до пяти лет. Стоимость приобретения оборудования и его подключения к технологическому процессу и электросети необходимо добавить к стоимости строительства камеры или конструкции для снижения шума, производимого газовыми турбинами и двигателями.Таким образом, любое решение о строительстве когенерационной установки должно учитывать следующие элементы:

  • годовые потребности технологического процесса в тепловой и электрической энергии, их сезонные колебания и прогнозы будущего развития
  • потенциал для экономии энергии – Перед запуском любого проекта когенерации необходимо провести подробный энергоаудит, направленный на оптимизацию использования энергии на предприятии. На самом деле может случиться так, что после того, как будет создана когенерация, дальнейшее повышение энергоэффективности станет труднее.
  • вид используемого топлива и прогнозы динамики его цены и цены на электроэнергию
  • Стоимость инвестиций в оборудование и гражданскую инфраструктуру
  • действующих программ мотивации

Экономия на налогах в соответствии с классом 43.1 и 43.2 Положения о подоходном налоге

Когенерационные системы, вырабатывающие электроэнергию и тепло, которые выводятся из системы для полезных целей, имеют право на налоговую экономию в соответствии с Классом 43.1 или класс 43.2 Положения по подоходному налогу . Эти налоговые меры позволяют ускорить вычет капитальных затрат по цене:

.

– Тридцать процентов в год на основе снижения, если тепловая нагрузка не превышает 6000 БТЕ / кВтч (6330 килоджоулей [кДж] / кВтч) в случае класса 43.1 или.
– Пятьдесят процентов в год по убыванию, если расход тепла не превышает 4750 БТЕ / кВтч (5011 кДж / кВтч) и оборудование приобретается после 22 февраля 2005 г. и до 2020 г. в случае класса 43.2.

Для получения дополнительной информации об экономии на налогах на оборудование для производства чистой энергии и энергосбережения обратитесь к Техническому руководству класса 43.1 и Техническому руководству по расходам на возобновляемые источники и энергосбережение Канады (CRCE) или свяжитесь с Секретариатом классов 43.1 и 43.2.

* Для целей классов 43.1 и 43.2 тепловая мощность определяется как F / (E + H / 3413), где F – высшая теплотворная способность (HHV) приемлемого ископаемого топлива, потребляемого в год, E – валовое электрическая энергия, произведенная за год, и H – чистое тепло, отведенное из системы для полезных целей за год.

Оценка проектов когенерации

Программная модель когенерации RETScreen ® позволяет оценить производство энергии, стоимость жизненного цикла, сокращение выбросов, финансовую жизнеспособность и риски, связанные с проектами производства электроэнергии, тепла и холода в одном или нескольких зданиях и в промышленных процессах. Модель позволяет проводить технико-экономические обоснования, которые учитывают широкий спектр возобновляемых и невозобновляемых видов топлива, и содержит базу данных данных о климате и продуктах (например,грамм. поршневые двигатели, газовые турбины, парогазовые турбины, паровые турбины, топливные элементы, микротурбины, котлы, компрессоры, тепловые насосы абсорбционного цикла и т. д.).

Эту модель когенерации можно бесплатно загрузить с международного веб-сайта RETScreen®: www.retscreen.net.
RETScreen ® International находится в ведении Технологического центра CanmetENERGY компании Natural Resources Canada в Вареннесе.

Таблица 4-2 – Типовые когенерационные системы
Технологии Топливо Типовая мощность (МВт) Электрический КПД Отношение тепла к мощности
(HTPR)
Общий КПД
Поршневые двигатели с искровым зажиганием Природный газ
Биогаз
Дизель
0.003–6 от 25 до 43% от 1: 1 до 3: 1 от 70 до 92%
Поршневые двигатели с воспламенением от сжатия Природный газ
Биогаз
Дизель
Мазут
0,2 до 20 от 35 до 45% 0,5: от 1 до 3: 1 * от 65 до 90%
Парогазовая турбина Природный газ
Биогаз
Дизель
Мазут
от 3 до 300 от 35 до 55% 1.От 1: 1 до 3: 1 * от 73 до 90%
Турбина открытого цикла Природный газ
Биогаз
Дизель
от 0,25 до 50+ от 25 до 42% 1,5: 1 до 5: 1 * от 65 до 87%
Паровая турбина противодавления Нет от 0,5 до 500 от 7 до 20% от 3: 1 до 10: 1+ до 80%
Отборная паровая турбина Нет от 1 до 100 от 10 до 20% от 3: 1 до 8: 1+ до 80%

Источник: COGEN Europe (Европейская ассоциация содействия когенерации)

* Для этих систем более высокое отношение тепла к мощности может быть получено путем добавления дополнительной горелки на выходе из двигателя или турбины.

Пример промышленного применения
Промышленное применение когенерации в одном из секторов, охватываемых данным руководством, проиллюстрировано в следующем примере.

Когенерация или комбинированное производство электроэнергии и тепла – Мясоперерабатывающая промышленность

Вид деятельности: бойня птицы и предприятие по переработке птицы в Канаде (мощность 300 000 кур в день)
Применение: одновременное производство электроэнергии, пара и горячей воды с использованием природного газа
Дата внедрения: 1999
Стоимость инвестиций: примерно $ 6 млн.
Срок окупаемости: 5.5 лет

Результаты
Установка газовой турбины мощностью 5 МВт (эл.) Позволила принять следующие меры:
– снизить затраты на электроэнергию с 0,065 доллара США / кВтч до 0,05 доллара США / кВтч (более чем на 20 процентов)
– повысить надежность электроснабжения предприятия на производство значительной доли потребляемой электроэнергии
– снизить потребление природного газа примерно на 4 процента для достижения общего коэффициента эффективности (выработка электроэнергии и тепла) 86 процентов

Методология
Убой и переработка птицы требует строгих санитарных условий.В технологических процессах и для очистки оборудования используются большие объемы горячей воды и пара. До проекта когенерации горячая вода производилась с помощью нескольких единиц оборудования, таких как взаимосвязанная сеть котлов и тепловых насосов. Также потребовалось много электроэнергии для охлаждения упаковочных цехов и для замораживания. Ежедневно предприятие потребляет 2270 м 3 3 (500 000 британских галлонов, или 1 892 706 л) горячей воды, а летом до 9,5 МВт электроэнергии.С помощью когенерации можно рационализировать производство тепловой энергии, одновременно производя электричество для питания холодильной системы предприятия.

Проект выполнен.
Реализованный подход позволяет генерировать электроэнергию, пар и техническую горячую воду с помощью когенерационной установки. Поставляемая система включает элементы, перечисленные ниже:
– газовая турбина 5,2 МВт (эл.)
– на выходе из газовой турбины, дополнительная горелка и система рекуперации тепла для производства пара для предприятия (29 484 кг / ч, 125 фунтов – сила на квадратный дюйм манометра)
– на выходе из парогенератора, экономайзер с прямым контактом, способный нагревать 1360 л (300 британских галлонов) воды до 49ºC (120ºF) каждую минуту
– отдельное здание для когенерационной установки, Таким образом можно избежать значительных затрат на ремонт и звукоизоляцию в заведении

4.5 Анаэробная очистка сточных вод и отходов

Анаэробный процесс – один из самых многообещающих способов очистки промышленных сточных вод и отходов со значительным содержанием органических веществ. В отсутствие воздуха и кислорода некоторые бактерии превращают органические остатки из растительных, животных и химических источников в биогаз (состоящий из метана и CO 2 ), который можно использовать в качестве топлива для замены природного газа и мазута. В зависимости от специфики процесс называется анаэробной обработкой, перевариванием или ферментацией.Эти обозначения эквивалентны, и в этом руководстве мы выбрали термин анаэробная обработка (AT).

Анаэробно можно обрабатывать широкий спектр органических соединений: углеводы (крахмал, сахар, целлюлозные материалы), жиры и масла, а также белки. AT хорошо известен в Европе и Азии, где, по оценкам, действуют сотни таких промышленных систем, но в Северной Америке этот процесс по-прежнему представлен плохо – всего 12 процентов мировых предприятий.

Рисунок 4-4 – Распределение промышленных установок по анаэробной очистке в Европе

Источник: Международное энергетическое агентство, 2001 г.

Текстовая версия
Продукты питания 40%
Пивоварни / безалкогольные напитки 25%
Винокурни 12%
Целлюлоза и бумага 9%
Химические вещества 7%
Прочие 7%

Источник: Международное энергетическое агентство, 2001 г.

В Европе около 75 процентов промышленных AT применяются в пищевой промышленности и производстве напитков, 9 процентов – в целлюлозно-бумажной промышленности и 7 процентов – в химической промышленности.В Канаде существующие объекты в основном используются для регенерации навоза в сельскохозяйственном секторе. AT также используется на нескольких предприятиях пищевой промышленности и находит более широкое применение при утилизации остатков на целлюлозно-бумажных комбинатах.

Анаэробная обработка – принципы и характеристики

В секторе продуктов питания и напитков эта технология была разработана для предварительной обработки воды с высоким содержанием органических веществ. В процессе переработки около 90 процентов органических веществ превращается в биогаз, а в качестве побочного продукта производятся удобрения.Основные этапы процесса следующие:

  1. перед анаэробной обработкой иногда требуется физическая (измельчение), химическая (гидролиз) или термическая (пастеризация) предварительная обработка
  2. органическое вещество (растворенное или взвешенное в воде) подается в реактор, Footnote 17 , где в отсутствие кислорода анаэробные бактерии превращают его в биогаз и остатки (твердые или жидкие), которые можно использовать в качестве удобрения
  3. разделение продуктов (биогаза и твердых или жидких остатков) может происходить в самом реакторе или в отдельной части оборудования, расположенной ниже по потоку
  4. сырой биогаз, содержащий от 50 до 80 процентов метана (основной элемент природного газа) и от 20 до 50 процентов CO 2 , имеет значительную теплотворную способность

    Биогаз также содержит следовые количества сероводорода (H 2 S).Если он слишком распространен, H 2 S необходимо иногда удалять из биогаза, прежде чем биогаз будет использоваться в качестве топлива.

Твердый остаток можно использовать как влажное удобрение, можно обезвоживать и использовать как сухое удобрение, а также компостировать, закапывать или сжигать.

В некоторых случаях после AT остается органический остаток. Этот остаток можно обработать обычным АТ. Конечные сточные воды затем могут быть сброшены в окружающую среду или в муниципальную канализационную систему по цене, которая значительно ниже, чем это было бы без AT.

Таблица 4-3 – Основные области применения анаробовой обработки в пищевой промышленности и производстве напитков
Продукты питания Жидкое молоко
Молочные продукты (сыр, масло, сливки, йогурт, мороженое, сыворотка)
Продукты бойни и мясопереработки
Овощи (консервированные или замороженные)
Рыба, морепродукты и субпродукты
Продукты из кукурузы, зерна, картофель и масличные (масла, крахмал, маргарин)
Напитки Пиво
Безалкогольные напитки
Спиртные напитки
Фруктовые соки и продукты
Вино

Основные преимущества AT демонстрируются в следующих примерах.

  • Экономические и экологические преимущества:
    • уменьшение количества сточных вод, сбрасываемых в окружающую среду или в городскую канализацию, и уменьшение запаха органических отходов
    • производство биогаза, источника энергии, который может использоваться в качестве топлива Сноска 18 в котлах или в когенерационной системе предприятия в качестве замены ископаемого топлива (природного газа или мазута)
  • Производство твердых остатков, которые можно использовать в качестве удобрений.
  • Приложение, которое зарекомендовало себя во всем мире в нескольких процессах производства продуктов питания и напитков, таких как пивоварни, ликеро-водочные заводы, молочные заводы и бойни.

4.6 Новые режимы теплопередачи

Традиционные режимы нагрева и приготовления пищи в термовоздушных шкафах или путем контакта с нагретыми поверхностями теперь дополнены новыми высокоэффективными режимами, основанными на электротехнологиях. Эти методы включают инфракрасное, высокочастотное и микроволновое излучение, а также омический и индукционный нагрев.

Принципы, лежащие в основе этих различных режимов теплопередачи, значительно различаются от одного к другому, но все они разработаны для быстрого и эффективного нагрева продукта, при этом соблюдая критерии вкуса и питательности.

Основные преимущества этих технологий демонстрируются на следующих примерах:

  • высокий выход энергии (до 95 процентов)
  • прямой нагрев без промежуточной жидкости
  • быстрое время отклика при запуске, остановке и настройке
  • точная регулировка температуры
  • процессы приготовления без масла
  • минимальная потеря массы продукта

4.6.1 Инфракрасное излучение обогрева

Технология нагрева инфракрасным излучением (IR) использует электрические резисторы и / или керамические элементы из природного газа, которые нагреваются до необходимой температуры (несколько сотен градусов Цельсия), чтобы они испускали желаемый тип излучения, будь то короткое, среднее или длинноволновый ИК. Основная характеристика ИК-излучения заключается в том, что он обычно поглощается поверхностью продукта, вызывая быстрое повышение температуры.

Области применения : Приготовление и жарка мяса.Эта технология представляет собой интересную альтернативу традиционным методам, в которых используются печи с горячим воздухом или грили на масляной основе.
Ограничения : IR идеально подходит для обработки поверхностей и нагреваемых продуктов, расположенных тонкими слоями. Он не может нагревать толстые изделия равномерно и даже может вызвать термическое разложение.

Пример промышленного применения
Промышленное применение обработки инфракрасным излучением в нескольких секторах, охватываемых данным руководством, проиллюстрировано в следующем примере.

Инфракрасное излучение (ИК) Мясоперерабатывающая промышленность

Вид деятельности: птицеводческое предприятие в Германии и мясоперерабатывающее предприятие в Нидерландах
Применение: приготовление куриного филе и свиных ребрышек
Дата размещения: 1998
Экономические данные: нет в наличии

Результаты
Приготовление куриного филе : Счет за электроэнергию был снижен на 78 процентов (годовая выгода в размере 68 200 долларов США), а производственная мощность увеличилась вдвое (500 кг / час вместо 250 кг / час).
Приготовление свиных ребрышек : Счет за электроэнергию был снижен на 67 процентов (годовая выгода в размере 137 400 долларов США), а производственные мощности увеличились на 35 процентов (950 кг / час по сравнению с 700 кг / час).

Технологические преимущества: При использовании инфракрасного излучения энергия передается непосредственно продукту, что исключает необходимость в промежуточной жидкости, как в обычном бройлере. Операция выполняется быстрее и ее легче контролировать. Кроме того, приготовление с использованием инфракрасного излучения не требует масла, которое необходимо регулярно заменять в традиционных процессах, что еще больше снижает затраты.

4.6.2 СВЧ и высокочастотное излучение

Эти электротехнологии позволяют нагревать, напрямую и быстро, без посредников, такие плохо проводящие вещества, как продукты переработки сельскохозяйственной продукции. Хотя на практике они дают очень разные результаты, обе технологии основаны на одном и том же принципе: переменное электрическое поле стимулирует движение молекул (особенно воды и жиров), которое вызывает тепло. Технологии существуют в виде непрерывных приложений в форме туннелей и в виде периодических (или периодических) приложений в виде закрытых камер, и их можно приобрести у нескольких поставщиков оборудования.

Характеристики обработки, включая равномерность нагрева, зависят от природы, формы и толщины продукта. Предварительные испытания на пилотном предприятии необходимы для определения оптимальных условий эксплуатации. Среди современных технологических решений мы обнаруживаем, что прерывистое микроволновое (MW) или высокочастотное воздействие предотвращает перегрев продукта, а перемещение продукта в камере способствует равномерности обработки.
– Области применения : темперирование и приготовление пищевых продуктов, бактериальный контроль в замороженных продуктах (мясо, рыба), пастеризация фасованных продуктов (готовые продукты).

Примеры промышленного применения
Промышленное применение СВЧ-радиационной обработки в нескольких секторах, охватываемых данным руководством, проиллюстрировано следующими примерами.

Обработка микроволновым излучением (MW) – Мясоперерабатывающая промышленность (первый пример)

Тип деятельности: предприятие по переработке индейки в США
Заявка: темперирование замороженных индюков перед переработкой
Дата размещения: нет данных
Экономические данные: нет данных

Результаты
Традиционные методы темперирования мякоти уменьшают массу: при использовании горячего воздуха уменьшение составляет приблизительно от 1 до 3 процентов, а при процессах на основе горячей воды – до 5 процентов.Эта потеря веса незначительна, когда мясо закаляется с помощью радиационной обработки МВ.

Технологические преимущества
Во время лечения СВЧ-излучением вся энергия поглощается мясом. Нет потерь энергии из-за необходимости нагревания промежуточной жидкости, как в традиционных методах на основе горячего воздуха и масла, а продолжительность обработки значительно сокращается.

Обработка микроволновым излучением (MW) – мясоперерабатывающая промышленность

Тип деятельности: мясоперерабатывающий завод в США
Применение : темперирование замороженных четвертинок перед нарезкой и их нарезка
Дата размещения : нет данных
Экономические данные : нет данных

Результаты
– При использовании традиционных методов (камера закалки) для повышения температуры до -2 ° C потребовалось от 2 до 5 дней.Благодаря технологии MW время сократилось до нескольких минут, что повысило гибкость управления производством.
– Потери продукта во время операций нарезки и резки были уменьшены на 20 процентов благодаря лучшему контролю температуры и более равномерной температуре продукта.

Технологические преимущества
То же, что и в предыдущем примере.

4.6.3 Омический нагрев

Омический нагрев, также известный как джоулев или резистивный нагрев, заключается в пропускании электрического тока непосредственно через нагреваемый предмет.Его можно применять к жидкостям (при условии, что они обладают достаточной проводимостью), которые обычно трудно обрабатывать (термочувствительные, очень вязкие, грязные и т. Д.), И позволяет быстро нагревать большие объемы с большим контролем.

Недавний успех в разработке омической обработки жидкостей привел к появлению на рынке оборудования первого поколения и положил начало работам по омической варке мясных продуктов.

Области применения : Нагревание и стерилизация молока, фруктовых соков, пива и мясных соусов.

Ограничения : В настоящее время кажется, что эту технологию очень сложно применить к твердым веществам, таким как куски мяса. Однако недавно были получены очень многообещающие результаты при испытаниях эмульсий ветчины: повышение качества продукта при одновременном сокращении времени приготовления на целых 75 процентов.

4.6.4 Индукционный нагрев

При нагревании за счет электромагнитной индукции изделие помещается в колеблющееся магнитное поле. Это создает в материале токи Фуко (вихревые), которые вызывают нагрев Джоуля.С технической точки зрения тепло может быть приложено непосредственно к продукту, который нагревает его изнутри, или косвенно к окружающей крышке из металла или другого материала, нагревая его за счет индукции. Низкая инерция системы позволяет точно контролировать температуру.

Области применения : Нагревание и стерилизация жидкостей (молоко, фруктовые соки), теста и паст.

Пример промышленного применения
Промышленное применение индукционного нагрева в одном из секторов, рассматриваемых в данном руководстве, проиллюстрировано в следующем примере.

Индукционный нагрев – Молочная промышленность

Тип бизнеса: молочное предприятие в Канаде
Применение: высокотемпературная пастеризация (сверхвысокотемпературный [UHT] процесс)
Дата внедрения: 1996
Стоимость инвестиций: 855 000 долларов США (пастеризатор UHT)
Срок окупаемости период: 3,3 года

Результаты
Снижение энергопотребления, в результате чего чистая годовая экономия составляет 259 000 долларов США.

Технологические преимущества
По сравнению с традиционными методами пастеризации, использующими тепловую энергию парового котла, индукционный процесс на 17 процентов эффективнее.

4.7 Холодная пастеризация и бактериальный контроль

Пастеризация пищевого продукта – это процесс уничтожения или дезактивации микроорганизмов, которые могут повлиять на качество. В зависимости от продукта и используемой техники классический процесс заключается в нагревании продукта до температуры от 60 ° C для пива до 72 ° C для молока или даже выше, до или после кондиционирования продукта в пластинчатом охладителе или туннельный пастеризатор.Однако пастеризация в горячем процессе имеет недостаток, заключающийся в том, что она является основным потребителем энергии, и она может влиять на органолептические свойства (в основном вкус) и пищевую ценность продукта.

Чтобы избежать этих проблем, все новые методы обработки холодом, разработанные в последние годы, имеют общую черту быстрого сокращения микробного сообщества при умеренной температуре. Эти методы находят широкое применение в агроперерабатывающей промышленности, от пастеризации продуктов до дезинфекции.Ожидается, что со временем их развертывание получит широкое признание в Канаде.

Более совершенные методы, такие как высокое давление, ультрафиолетовое излучение, микрофильтрация и ультрафильтрация, уже используются, а в ближайшие несколько лет использование других технологий, таких как электронные пучки, магнитные и электрические поля, будет расширяться.

Основные преимущества методов холодной пастеризации заключаются в следующем:

  • снижение потребления воды и энергии
  • значительное продление сроков хранения обработанных продуктов
  • отсутствие разложения продукта под действием тепла (вкус остается очень близким или даже идентичным вкусу необработанного продукта, сохранение и стабилизация содержания витаминов и т. Д.)

4.7.1 Микрофильтрация и ультрафильтрация

Микрофильтрация и ультрафильтрация – это методы мембранной фильтрации, позволяющие выборочно отделять бактерии и другие материалы. Продаваемые в Канаде, они уже использовались в молочных продуктах и ​​напитках (пиво и фруктовые соки) отраслях как для пастеризации, так и для осветления жидкостей. Согласовав размер пор мембраны с обрабатываемым продуктом, эти две операции могут даже выполняться одновременно, что приводит к значительной экономии энергии, поскольку устраняется один из этапов процесса.

Области применения : пастеризация продуктов и борьба с водными бактериями

4.7.2 Лечение под высоким давлением (гипербарическое)

Обработка под высоким давлением или гипербарией заключается в воздействии на продукт, независимо от того, упакован он или нет, под высоким гидростатическим давлением для уничтожения патогенов и микроорганизмов. В настоящее время эту технологию можно применять для жидкостей (фруктовые соки) и некоторых твердых веществ (пюре, желе, мясных деликатесов). Он нашел широкое распространение только в Японии.

Применение : В секторе переработки фруктов этот метод сохраняет все качества свежих фруктов в течение примерно одного месяца.

Показывает некоторый потенциал для переработки жидкого молока и сыра. Тем не менее, продолжается работа по контролю его воздействия на натуральные ферменты в молоке и текстуру конечного продукта.

Возможности : Использование высокого давления позволяет создавать продукты с интересными характеристиками текстуры, внешнего вида и вкуса.Это также улучшает производительность некоторых процессов, например, за счет введения растворенных веществ в продукты, а также замораживания и оттаивания продуктов с минимальным потоотделением.

Пример промышленного применения
Промышленное применение гипербарической обработки в одном из секторов, охватываемых данным руководством, проиллюстрировано в следующем примере.

Обработка под высоким давлением (гипербарическая) – Мясоперерабатывающая промышленность

Вид деятельности: мясоперерабатывающий завод в Испании (21 час / день)
Применение: пастеризация вареной и упакованной в вакуумной упаковке ветчины (625 кг / час)
Дата внедрения: 1998 (новая производственная линия)
Стоимость инвестиций: $ 1.4 миллиона за барокамеру

Результаты
Ежегодный счет за электроэнергию был снижен примерно на 10 500 долларов (годовое потребление электроэнергии 26 кВт – 6300 часов по цене 0,064 доллара / кВтч).

Технологические преимущества
При выборе заказчик руководствовался тремя критериями: сохранение органолептической целостности продукта; обеспечение срока хранения не менее одного месяца; низкая стоимость эксплуатации.

В некоторых случаях пастеризация методом холодного процесса может заменить пастеризацию в процессе нагрева, но не в этом случае.Производитель мог бы получить желаемый срок хранения путем нагревания продукта, но его органолептические качества были бы серьезно нарушены.

4.7.3 Ультрафиолетовая обработка

В Соединенных Штатах Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) недавно одобрило обработку ультрафиолетом (УФ) в качестве альтернативы пастеризации соков тепловым процессом. Эта обработка представляет большой интерес для производителей яблочного сока, у которых нет инфраструктуры для термической обработки небольших объемов продукции.Технология также одобрена для других соков, как свежих, так и концентрированных.

Области применения : Пастеризация соков и сыворотки (УФ-излучение высокой плотности) и борьба с бактериями, передающимися через воду

Ограничения : УФ-технология может использоваться для относительно прозрачных жидкостей. Его нельзя использовать с молоком, потому что это может повлиять на его вкус. УФ-обработка сыворотки требует высокой интенсивности УФ-излучения, в то время как низкая интенсивность подходит для дезинфекции воды.

4.7.4 Обработка электрическим или магнитным полем

Последние достижения в области электрических и магнитных полей (как правило, импульсов) показали, что эти методы могут дезактивировать микроорганизмы и микробиоту, что указывает на реальный потенциал перерабатывающей промышленности.

Области применения : пастеризация многих продуктов, как жидких, так и твердых (мясные продукты, сыры, торты, фрукты и овощи, продукты на основе яиц, пюре, соусы, молоко, соки, сиропы), обработка продуктов в непрозрачной упаковке.

Ограничения : Несмотря на то, что они быстро развиваются и демонстрируют большой потенциал, эти процессы находятся на начальной стадии разработки (стадии разработки и точной настройки).

4.7.5 Электронно-лучевая обработка

В Соединенных Штатах FDA недавно одобрило использование гамма-лучей (от источников кобальта-60 или цезия-137), рентгеновских лучей ниже пяти мегаэлектронвольт (МэВ) и электронных пучков ниже 10 МэВ.

Электронно-лучевая технология, используется более 40 лет для стерилизации медицинского оборудования.За последние годы компания добилась значительных успехов, расширив свой потенциал для стерилизации и пастеризации широкого спектра продуктов в агроперерабатывающей промышленности. Также считается наиболее перспективной из технологий пастеризации на основе ионизирующего излучения.

Области применения : переработка мяса, молочных продуктов и упакованных пищевых продуктов.

Ограничения : Основное препятствие, которое должна преодолеть эта технология, – это общественное восприятие облученных пищевых продуктов.

4.8 Высокоэффективные клапаны гомогенизации

Гомогенизация заключается в разделении глобул, взвешенных в жидкости, на более мелкие частицы для создания более однородной и стабильной смеси. Работа происходит в гомогенизаторе, в котором жидкость проталкивается через отверстия или клапаны под давлением.

В молочной промышленности цель гомогенизации – разбить шарики молочного жира на более мелкие частицы для их равномерного распределения по всему молоку.Этот процесс стабилизирует продукт и, в частности, не дает жирным веществам подниматься на поверхность в виде сливок. Он также придает физические и органолептические свойства, которые делают продукт привлекательным на рынке жидкого и промышленного молока.

В последние годы производители разработали новые поколения высокоэффективных клапанов, которые работают при более низком давлении, снижая потребление электроэнергии оборудованием на 15–30 процентов при сохранении того же качества гомогенизации.

– Приложение : Гомогенизация молока.

Потенциал : Использование высокоэффективных клапанов гомогенизации позволяет либо снизить потребление энергии за счет снижения давления до 1100 фунтов на квадратный дюйм, например, или повысить качество гомогенизации, продолжая работать при традиционном более высоком давлении 1350 фунтов на квадратный дюйм, тем самым увеличивая срок хранения гомогенизированного молока.

Пример промышленного применения
Промышленное применение высокоэффективных клапанов гомогенизации в одном из секторов, охватываемых данным руководством, показано в следующем примере.

Высокоэффективные клапаны гомогенизации Молочная промышленность

Тип бизнеса: молочное предприятие в Канаде (12 часов в день)
Применение: гомогенизация 20000 л / час 3,25-процентного молока
Дата внедрения: 2001
Стоимость инвестиций: $ 12 900
Срок окупаемости: 2,5 года

Результаты
Для того же качества гомогенизации снижение рабочего давления (со 170 бар до 114 бар) и электрической мощности (со 111 кВт до 75 кВт) привело к ежегодному снижению потребления электроэнергии на 132 500 МВтч (5300 долларов США). ).

Методология
Проект заключается в замене оригинальных клапанов на высокоэффективные клапаны на существующей машине. Это, вероятно, наиболее распространенная ситуация, поскольку оборудование для гомогенизации имеет очень долгий срок службы.

Технологические преимущества
Высокоэффективные клапаны работают при более низком давлении, снижая потребление электроэнергии оборудованием. Помимо прямого снижения потребления электроэнергии, использование более эффективных клапанов также способствует ограничению пикового энергопотребления объекта.

Сноски

Сноска 15

Использование конденсационных экономайзеров ограничено системами, в которых используется топливо, не содержащее серы, такое как природный газ, во избежание опасности кислотной коррозии.

Вернуться к сноске 15 реферер

Сноска 16

Биогаз может производиться в результате анаэробной обработки сточных вод предприятий или происходить из близлежащих свалок.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *