Вода теплофикационная: Теплофикационная вода что это

Сравнение тепловых схем энергоблоков с одноступенчатым и двухступенчатым подогревом сетевой воды

Сравнение тепловых схем энергоблоков с одноступенчатым и двухступенчатым подогревом сетевой воды

Сравнение тепловых схем энергоблоков с одноступенчатым (см. схему слева)

и двухступенчатым (см. схему справа) подогревом сетевой воды

Исходные данные

Генерируемая электрическая мощность

Расход сетевой воды

Температура прямой сетевой воды

Температура обратной сетевой воды

Давление обратной сетевой воды

Температурный напор сетевого подогревателя

Давление свежего пара

Температура свежего пара

Давление в конденсаторе (в выхлопе турбины)

КПД механический и генератора

КПД питательного насоса (полный)

Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор

Давление охлаждающей воды на входе в конденсатор

Давление циркуляционного насоса (напор)

КПД брутто котла

Относительный внутренний КПД турбины

КПД транспорта теплоты от котла к турбине и обратно

Кратность охлаждения конденсатора

Потеря давления пара в линии отбора

Условия сравнения

– директивно заданы равные теплофикационные нагрузки Q_т (через расход сетевой воды и

температуру)_{и электрические Nэл. Принят “физический” метод разделения затрат.}

Одинаковая температура прямой и обратной сетевой воды при одинаковом её расходе.

Одинаковое давление в конденсаторе. Учитываются затраты на привод ПН и на привод

циркуляционных насосов. Не учитываются затраты конденсатных насосов.

Затраты сетевых насосов одинаковы.

Р а с ч е т

Оценка давления на выходе из питательного насоса

Расчет теплофикационной нагрузки исходя из заданного давления в отборе, расхода сетевой воды и её температуры на входе в сетевой подогреватель

Температура насыщения в сетевом подогревателе в схеме с одноступенчатым подогревом

Давление в сетевом подогревателе

Давление в камере отбора на сетевой подогреватель

Энтальпия дренажа, сливаемого из сетевого подогревателя

Энтальпия обратной сетевой воды

Теплофикационная нагрузка турбины (по сетевой воде)

Расчет процесса расширения пара в турбине

Энтальпия и энтропия свежего пара

Энтальпия пара в камере отбора, если бы процесс расширения происходил без энергетических потерь (по изоэнтропе)

Энтальпия и энтропия пара в камере отбора в реальном процессе расширения (с учетом КПД отсека)

Энтальпия пара в выхлопе турбины, если бы процесс расширения происходил без энергетических потерь (по изоэнтропе)

Энтальпия и энтропия пара в выхлопе турбины в реальном процессе расширения (с учетом КПД отсека)

Температура насыщения в конденсаторе турбины в одноступенчатой схеме

Энтальпия основного конденсата на выходе из конденсатора

Расход пара в сетевой подогреватель

Уравнение энергетического баланса турбины и генератора

Необходимый расход свежего пара (по уравнению энергетического баланса)

Расход пара в конденсатор (через второй отсек турбины)

Ýíòàëüïèÿ воды на входе ПН

Температу ра и удельный объем воды на входе ПН

Принимаем величину среднего удельного объема воды в насосе с последующим уточнением (см. проверку)

Повышение энтальпии воды в проточной части насоса вследствии работы сжатия

Энтальпия питательной воды на выходе из ПН

Температура питательной воды на выходе из ПН

Проверочный расчет величины среднего удельного объема воды в насосе (уточните ранее принятую величину)

Мощность электропривода питательного насоса при КПД электропривода

Расход охлаждающей воды

КПД циркуляционного насоса

Удельный объем охлаждающей воды на входе в ЦН

Повышение энтальпии охлаждающей воды в ЦН

Мощность электропривода ЦН при его КПД

Расчет показателей энергетической эффективности

Полный расход теплоты турбоустановкой

Расход теплоты турбоустановкой, относимый на производство электроэнергии

(по “физическому” методу разделения затрат)

Необходимый расход теплота условного топлива

Оцениваем удельный расход электроэнергии на тягодутьевые машины котла и РВП, кВт/(кДж/с)

Мощность электроприводов ТДМ И РВП

Расход условного топлива при теплоте сгорания

Расход условного топлива, относимый на производство электроэнергии

Мощность механизмов собственных нужд, относимая на производство электроэнергии пропорционально доле теплоты затрачиваемой на производство электроэнергии

Электрическая мощность, отпускаемая энергоблоком без учета затрат на обеспечение производства теплофикационной мощности

Удельный расход условного топлива на отпускаемую электроэнергию

КПД энергоблока по отпускаемой электроэнергии

Параметры в схеме с двумя сетевыми подогревателями

(два отбора пара из турбины)

Подогрев сетевой воды в сетевом подогревателе

Принимаем условие равенства температуры сетевой воды в сравниваемых схемах.

При этом будет равенство давления в камере верхнего отбора в сравниваемых схемах (при равенстве температурных напоров сетевых подогревателей)

Вводим в расчет отношение величины подогрева сетевой воды в нижнем сетевом подогревателе t_нижн к подогреву в верхнем t_верхн

Составляем систему из двух уравнений для определения величин подогрева в каждом сетевом подогревателе при принятой величине b_t

Решаем систему из двух уравнений с двумя неизвестными методом подстановки (для расчета при разных величинах b_t применяем операции векторизации)

Подогрев в верхнем сетевом подогревателе при разном распределении подогрева по ступеням

Подогрев в нижнем сетевом подогревателе

Энтальпия и температура сетевой воды на выхорде из нижнего сетевого подогревателя

Температура насыщения в нижнем сетевом подогревателе

Давление в нижнем сетевом подогревателе

Давление в камере второго отбора

Энтальпия пара в камере 1-го отбора, если бы процесс расширения происходил без энергетических потерь (по изоэнтропе)

Энтальпия и энтропия пара в камере 1-го отбора в реальном процессе расширения (с учетом КПД отсека)

Энтальпия пара в камере 2-го отбора, если бы процесс расширения происходил без энергетических потерь (по изоэнтропе)

Энтальпия и энтропия пара в камере 2-го отбора в реальном процессе расширения (с учетом КПД отсека)

Энтальпия пара в выхлопе турбины, если бы процесс расширения происходил без энергетических потерь (по изоэнтропе)

Энтальпия и энтропия пара в выхлопе турбины в реальном процессе расширения (с учетом КПД отсека)

Температура насыщения в сетевом подогревателе второй ступени подогрева (от 1-го отбора)

Энтальпия дренажа, сливаемого из второго сетевого подогревателя, подключенного к 1-му отбору турбины

Температура насыщения в сетевом подогревателе первой ступени подогрева (от 2-го отбора)

Энтальпия дренажа, сливаемого из второго сетевого подогревателя, подключенного ко 2-му отбору турбины

Расходы пара в сетевые подогреватели

Необходимый расход свежего пара в схеме с двухступенчатым подогревом сетевой воды определяем из уравнения энергетического баланса

Расход пара в конденсатор в схеме с двухступенчатым подогревом сетевой воды

Ýíòàëüïèÿ воды на входе ПН (по уравнению теплового баланса входящих потоков в смесителе)

Температура и удельный объем воды на входе ПН

Принимаем величину среднего удельного объема воды в насосе с последующим уточнением (см. проверку)

Повышение энтальпии воды в проточной части насоса вследствии работы сжатия

Энтальпия и температура питательной воды в схеме с двухступенчатым подогревом

Мощность электропривода ПН в схеме двухступенчатого подогрева

Проверочный расчет величины среднего удельного объема воды в насосе (уточните ранее принятую величину)

Расход охлаждающей воды

Повышение энтальпии в ЦН и мощность его электропривода

Полный расход теплоты турбоустановкой при двухступенчатом подогреве сетевой воды и расход теплоты на производство электроэнергии

Расход теплоты турбоустановкой на производство электроэнергии (по “физическому” методу разделения затрат)

Относительное снижение полного расхода теплоты турбоустановкой в схеме с двухступенчатым подогревом по сравнению с схемой с одноступенчатым подогревом

Следовательно полный расход теплоты турбоустановкой в схеме с двухступенчатым подогревом сетевой воды на 2,7% меньше, чем в схеме с одноступенчатым подогревом при условии равенства тепловой и электрической нагрузок.

Необходимый расход теплота условного топлива

Удельный расход электроэнергии на тягодутьевые машины котла

Мощность электроприводов ТДМ И РВП

Расход условного топлива в схеме с двухступенчатым подогревом

Относительное снижение полного расхода топлива в схеме с двухступенчатым подогревом по сравнению с схемой с одноступенчатым подогревом

Расход условного топлива, относимый на производство электроэнергии

Проверка генерируемой мощности энергоблока с двухступенчатой схемой подогрева сетевой воды

Отклонение

Мощность механизмов собственных нужд, относимая на производство электроэнергии пропорционально отношению расходов теплоты на турбоустановку

Электрическая мощность, отпускаемая энергоблоком без учета затрат на обеспечение производства теплофикационной мощности

Удельный расход топлива на отпускаемую электроэнергию в цикле производства электроэнергии по физическому методу распределения расхода теплоты и топлива

КПД энергоблока по отпускаемой электроэнергии

Абсолютное и относительное снижение расхода топлива при переходе к схеме с двухступенчатым подогревом сетевой воды

Удельный расход топлива на отпускаемую тепловую энергию в цикле производства электроэнергии по физическому методу распределения расхода теплоты и топлива

Следовательно, при переходе к двухступенчатому подогреву сетевой воды при тех же нагрузках удельный расход условного топлива на отпускаемую электроэнергию снижается (t_нижн= 0,95*t_верх) на 6,7% (12 г/кВт*ч) при равном удельном расходе на теплофикационную нагрузку. Полный расход топлива снижается на 3%.

Расход свежего пара снижается на 4%, а расход пара в конденсатор снижается на 18%.

Формулы для величины удельного расхода условного топлива на теплоту передаваемую сетевой воде можно преобразовать к виду (по “физическому” методу разделения затрат)

В этой формуле присутствуют только КПД котла и КПД транспорта теплоты от котла к турбине

и нет параметров зависящих от места отборов пара, от количества ступеней подогрева, от

внутреннего относительного КПД отсеков. Следовательно, технические и режимные мероприятия,

изменяющие эффективность работы турбоустановки не влияют на удельный расход топлива,

относимый на теплофикационную нагрузку турбины. Вместе с тем удельный расход топлива на

отпускаемую теплоту зависит от затрат электроэнергии электродвигателями сетевых насосов.

Поэтому при снижении экономичности турбины удельный расход условного топлива на

отпускаемую теплоту увеличивается из-за затрат электроприводом более “дорогой” электроэнергии.

Влияние рапределения подогрева между первой и второй ступенями подогрева

сетевой воды tнижн/tверхн на снижение удельного расхода топлива на отпускаемую электроэнергию, % по сравнению с одноступенчатым подогревом

В схеме турбины без конденсатора (выхлоп в сетевой подогреватель) повышения эффективности от перехода к двухступенчатой схеме нет.

Производственный процесс теплофикационной электростанции | Устройство ЭС, ПС и ЛЭП

Подробности

Категория: Учеба

• генерация
• выключатель
• трансформатор
• ВЛ
• схемы
• низковольтное
• КРУ
• обучение

Содержание материала

• Устройство ЭС, ПС и ЛЭП
• Энергетические ресурсы
• Электроустановки
• Организация электроснабжения
• Понятие о трехфазных системах
• Понятие об энергосистемах
• Распределение и передача
• Тепловые электростанции
• Конденсационная электростанция
• Теплофикационная электростанция
• АЭС
• Гидроэлектрические станции
• Конструкция РУ
• Плавкие предохранители
• Неавтоматические выключатели
• Автоматические выключатели
• Контакторы и пускатели
• РУ выше 1000 В
• Электрооборудование выше 1000 В
• Шинные устройства
• Шины
• Токопроводы трансформаторов
• Коммутационные аппараты
• Разъединители внутренней установки
• Разъединители наружной установки
• Короткозамыкатели и отделители
• Масляные выключатели
• Масляные выключатели горшковые
• Воздушные выключатели
• Газогенерирующие выключатели
• Управление выключателями
• Электромагнитные приводы
• Пружинно-грузовые приводы
• Измерительные трансформаторы
• ТН
• ТТ
• Плавкие предохранители
• Реакторы
• Разрядники и молниеотводы
• Силовые трансформаторы
• Устройство трансформаторов
• Автотрансформаторы
• Схемы соединений
• Схемы соединений ЭС
• Схемы соединений ПС
• Закрытые установки
• Открытые установки
• Заземление
• ВЛ
• Линейные изоляторы
• Провода и тросы
• Грозозащита и заземление ВЛ
• Вторичные цепи
• Релейная защита
• Виды основных реле
• Вспомогательные реле
• МТЗ
• Газовая защита
• Управление и сигнализация
• Предупреждающая, телесигнализация
• АВР и АПВ
• Автоматика генераторов

Страница 10 из 62

Теплофикационные электростанции (ТЭЦ) снабжают тепловой энергией близлежащих потребителей, т. е. осуществляют теплофикацию прилегающего района (в радиусе до 50 км). Одновременно ТЭЦ вырабатывает электроэнергию, направляемую соседним предприятиям и в электросети энергосистемы.
На рис. 16 представлена принципиальная технологическая схема теплофикационной станции.
Для теплофикации используется пар из промежуточных ступеней турбины, имеющий достаточно высокие температуру и давление. При этом в зависимости от нужд потребителей к ним поступает либо пар, либо горячая вода, нагреваемая этим паром на
станции в бойлерах, представляющих собой нагревательные баки особой конструкции.
Полностью отработавший и расширившийся в турбинах пар, не имеющий достаточно высокой температуры и давления, поступает в конденсатор и охлаждается циркуляционной водой так же, как и на конденсационных станциях. При отсутствии естественного водоема в качестве циркуляционной воды конденсаторов используют водопроводную воду, для охлаждения которой на территории ТЭЦ сооружают градирни, представляющие собой огромные открытые железобетонные чаны. На внутренних стенках градирни размещены коллекторы труб с отверстиями.
Горячая вода из конденсатора, поступая в трубные коллекторы градирни, стекает тонкими струями через отверстия труб по стенкам градирни на дно и при этом охлаждается. Охлажденная вода со дна градирни вновь поступает в трубы конденсатора, нагревается при охлаждении пара и идет на охлаждение в градирни.
Другим способом охлаждения циркуляционной воды при отсутствии водоемов являются бассейны с разбрызгивающими фонтанами.
Для нужд теплофикации на ТЭЦ устанавливают специальные многоступенчатые турбины, у которых производят отбор пара из промежуточных ступеней. Из начальных ступеней отбирают пар, направляемый на производство, из последующих ступеней так же, как и на конденсационных станциях, пар отбирают для подогрева воды, затем следует отбор пара в бойлеры, где нагревается вода, направляемая в теплофикационную сеть отопления.
Горячая вода в теплофикационной сети под действием насосов циркулирует по замкнутому контуру: из бойлера она поступает в сеть и, охладившись, возвращается в бойлер, где снова нагревается, и опять поступает в сеть.
Количество отбираемого из промежуточных ступеней турбины пара зависит от спроса потребителей на тепловую энергию. При полном отсутствии спроса на тепловую энергию турбины работают в конденсационном режиме, чтобы удовлетворить спрос на электроэнергию. Однако вырабатывать электроэнергию на ТЭЦ в этих условиях неэкономично.
Экономичная работа ТЭЦ возможна только при ее параллельной работе с другими электростанциями энергосистемы, которые могут при отсутствии спроса на тепловую энергию обеспечить электроэнергией потребителей, получающих ее от данной ТЭЦ. Это позволяет останавливать турбоагрегаты ТЭЦ, не вводя их в невыгодный конденсационный режим.
Особенно целесообразно использовать в таких случаях гидроэлектростанции, так как в зимнее время ТЭЦ вырабатывает большое количество электроэнергии, а на многих гидроэлектростанциях из-за недостатка воды зимой выработка электроэнергии падает.  Летом же на этих гидроэлектростанциях выработка электроэнергии возрастает, в связи с чем получать ее от ТЭЦ становится невыгодно. Таким образом, ТЭЦ и небольшие гидроэлектростанции, взаимно помогая друг другу, обеспечивают экономичность работы всей энергосистемы.
Теплоэлектроцентрали обладают значительно более высоким к. п. д., чем конденсационные станции. Если энергию тепла, сжигаемого в топках котельных установок, принять за 100%, то расход ее по различным статьям на наиболее современных станциях определяется тепловым балансом, приведенным в табл. 5.
Таблица 5
Тепловой баланс паротурбинных станций

Коэффициент полезного действия крупных современных конденсационных станций обычно не превышает 28—32%, а теплофикационных достигает 60—70%. Очевидно, что высокий к. п. д. теплоэлектроцентралей и совершенная организация теплоснабжения явились основными условиями широкого строительства ТЭЦ в крупных городах и промышленных центрах.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• org/ListItem”> Главная
• Книги
• Учеба
• Электротехника и электрооборудование

Еще по теме:

• Электрооборудование подстанций промышленных предприятий
• Унификация элементов сети
• Схемы и группы соединения трансформаторов
• Путевые и конечные выключатели серии ВП и ВК-700
• Группы соединений обмоток трансформатора

Повышение эффективности закрытой теплофикационной схемы | C.O.K. archive | 2019

Значительный потенциал энергосбережения сосредоточен в жилищном фонде, и его величина составляет до четверти энергоёмкости ВВП Российской Федерации [1]. Эксплуатационное энергопотребление существующих жилых и общественных зданий в России в несколько раз превышает аналогичные показатели в европейских странах со сходными природноклиматическими характеристиками. Ежегодный прирост энергоэффективных жилых и производственных зданий за счёт нового строительства не превышает 1% от существующих площадей [1], поэтому основной потенциал энергосбережения содержится в эксплуатационной сфере и может быть реализован посредством реконструкции и санации действующих основных фондов. Важным направлением повышения энергоэффективности существующего жилого фонда является оптимизация тепловых схем систем централизованного теплоснабжения.

 

Теплоснабжение зданий от центральных тепловых пунктов

В большинстве городских закрытых теплофикационных систем горячее водоснабжение (ГВС) зданий и сооружений производится от централизованных тепловых пунктов (ЦТП). Расходы прямой и обратной сетевой воды Gсв в закрытых системах теплоснабжения практически постоянны и отличаются лишь из-за небольших утечек. ЦТП связаны трубопроводами с линиями прямой и обратной сетевой воды магистральных тепловых сетей и с городским водопроводом. Системы ГВС отдельных зданий соединены с ЦТП трубопроводом горячей водопроводной воды, подогретой в теплообменниках ЦТП до температуры tгв = 60–65°C. К каждому из домов подведён трубопровод холодной воды, подключённый к линиям городского водопровода. 

На рис. 1 показана принципиальная схема ГВС от ЦТП [2].

Расход сетевой воды в закрытых системах определяется по расчётным теплофикационным нагрузкам ТЭЦ на систему отопление Qт p, вентиляцию Qв p и систему ГВС Qp ГВС, при расчётных температурах прямой tр пс и обратной tр ос линиях теплосети [3], по формуле (1):

К водоразборным кранам ГВС в каждой квартире жилого здания подведены трубопроводы горячей и холодной водопроводной воды. Жители домов пользуются смесью горячей водопроводной воды Gсм с температурой tгв = 60–65°C, подаваемой из ЦТП, и холодной воды Gхв с температурой, в зависимости от периода года равной tхв = 5–15°C. Температура разбираемой из водоразборных кранов ГВС смеси горячей Gгв и холодной воды Gхв обычно составляет 30–45°C.

Снижение температуры сетевой воды в теплообменниках ЦТП Δtос при подогреве горячей водопроводной воды, далее возвращаемой в магистральный трубопровод 8 обратной сетевой воды, можно определить по величине расчётной нагрузки в системе ГВС

Δt_ос = Q^p_ГВС/(с_рG_св)

или из уравнения теплового баланса этих теплообменников

Δt_ос = G_гв/G_св(t_гв — t_хв).

Приравнивая правые части этих выражений, можно определить расход горячей воды, подаваемой в здания из центрального теплового пункта:

Из уравнения теплового баланса водоразборных кранов ГВС при смешении в них горячей и холодной воды определяется расход подводимой в них холодной воды:

В соответствии с «Требованиями энергетической эффективности зданий, строений и сооружений…» [2] устанавливается необходимость поэтапного снижения к 2020 году удельного потребления воды жилыми зданиями до 175 л на человека в сутки по отношению к её среднему фактическому потреблению 320 л на 1 января 2008 года. В том числе потребление горячей воды должно уменьшиться со 150 до 80–85 л на человека в сутки. Это снижение должно быть достигнуто за счёт переноса узла приготовления горячей воды из ЦТП в индивидуальные тепловые пункты (ИТП) в зданиях, по мере износа оборудования в ЦТП и внутриквартальных сетей горячего водоснабжения. Предусмотрено оснащение квартир приборами индивидуального учёта потребления воды.

Для повышения энергетической эффективности и реализации Требований [4] предлагается в ИТП каждого из зданий устанавливать два вида теплообменников. На рис. 2 приведена принципиальная схема модернизированной закрытой зависимой системы теплоснабжения с горячим водоснабжением от индивидуального теплового пункта здания.

В двухступенчатом теплообменнике 5 предполагается подогревать горячую водопроводную воду Gхв для водоразборных кранов системы ГВС, а в теплообменнике 7 производить небольшой (на 10–15°C) подогрев до tхв холодной водопроводной воды, подаваемой в водоразборные краны и используемой для хозяйственно-бытовых нужд жителей. Gхоз — расход воды на приготовления пищи и отвод канализационных стоков. При условии сохранения постоянными температуры tсм и количества воды Gсм = (Gгв + Gхв), отбираемой жителями из водоразборных кранов, подогрев водопроводной воды в теплообменнике 7 приведёт к уменьшению расхода горячей водопроводной воды, подводимой к кранам, до величины Gгв, определяемой по формуле:

Полный расход холодной водопроводной воды, подаваемой в здания, удобно выразить как GΣ = Gсм/(1 — λ), где λ = Gхоз/GΣ — доля расхода воды, используемая в жилых зданиях для хозяйственно-бытовых нужд.

Установка в ИТП жилых зданий дополнительных теплообменников 7 позволит увеличить охлаждение обратной сетевой воды по сравнению с вариантом закрытой схемы с ЦТП до температуры, определяемой:

В результате дополнительного снижения температуры теплоносителя после ИТП жилых домов понизится и температура сетевой воды в обратной линии теплосети, возвращаемой на ТЭЦ. При этом уменьшится давление пара в нижних теплофикационных отборах её паровых турбин, возрастёт тепловая нагрузка нижних сетевых подогревателей (НСП) ΔQНСП = GсвсрΔtос и увеличатся теплофикационные отборы пара ΔDНСП = ΔQНСП/gк.

Также повысится теплофикационная тепловая нагрузка ТЭЦ:

Qт = Qт + ΔQНСП,

расход пара на турбины ΔD0 = kpΔDНСП и их электрическая мощность ΔNэ = kpΔDНСП(Hi + Δh)ηмг, здесь kp — коэффициент регенерации; Hi и Δh — внутренний теплоперепад в турбинах до нижних теплофикационных отборов и дополнительный теплоперепад между верхними и нижними теплофикационными отборами. Снижение давления пара в теплофикационных отборах приводит к увеличению экономичной выработки электроэнергии на тепловом потреблении. При этом на ТЭЦ несколько возрастёт расход потребляемого топлива:

 

Пример расчёта предлагаемой схемы

Сравним эффективность работы закрытой теплофикационной системы по традиционной схеме с горячим водоснабжением жилых зданий от ЦТП и при её реконструкции по предлагаемой схеме с применением ИТП.

Пусть расчётные тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение составляют Q_т^p = 400 МВт, Q_в^p = 120 МВт, Q^p_ГВС = 70 МВт. Расчётные температуры в прямой и обратной линии теплосети tр пс = 130°C, tр ос = 70°C. В течение отопительного периода расход сетевой воды в магистральной линии теплосети не изменяется, и для принятой расчётной нагрузки ГВС будет равен Gсв = 2070 кг/с. Примем средние значения температур горячей воды tгв = 65°C, холодной водопроводной воды tхв = 5°C и температуру воды (смеси), потребляемой жителями домов, tсм = 35°C.

Тогда, используя приведённые выше выражения, определим расход горячей воды, подаваемой в здания из ЦТП Gгв = 278,64 кг/с, расход холодной воды на водоразборные краны системы горячего водоснабжения Gхв = 278,64 кг/с, и расход смеси Gсм = 557,3 кг/с. В теплообменниках ЦТП температура сетевой воды при этом снизится на Δtос = 8,1°C.

Для закрытой теплофикационной системы с применением ИТП (рис. 2) при подогреве холодной воды в теплообменнике 7 на 10°C получим tхв = 15°C. Тогда расход горячей воды и подогретой холодной воды, поступающих в водоразборные краны системы ГВС будет равен Gгв = 222,91 кг/с и Gхв = 334,37кг/с.

Если считать, что доля расхода воды на хозяйственные нужды λ = 0,3, то суммарный расход холодной воды, подаваемый в здание, равен GΣ = 796,12 кг/с, а её расход на хозяйственные нужды составляет Gхоз = 238,8 кг/с. В рассматриваемом примере обратная сетевая вода, выходящая из систем отопления, охладится в теплообменниках 5 на Δtос = 6,5°C, а в теплообменнике 7 — на Δtос = 2,8°C. Полное охлаждение обратной сетевой воды в ИТП зданий составит ΔtосΣ = 9,3°C.

Заключение

Таким образом, в предлагаемом варианте модернизации закрытой теплофикационной системы с переходом от ЦТП к ИТП, оснащённым дополнительными теплообменниками для подогрева холодной водопроводной воды, величина охлаждения обратной сетевой воды увеличилась на 1,2°C. При этом на ТЭЦ тепловая нагрузка НСП возросла на ΔQНСП = 2741 кВт, электрическая мощность и отпуск электроэнергии увеличилась на 1,3 МВт и 23,4 млн кВт·ч. 

Солнечные водонагреватели | Министерство энергетики

Изображение

Солнечные водонагреватели, иногда называемые солнечными системами горячего водоснабжения, могут быть экономичным способом получения горячей воды для вашего дома. Их можно использовать в любом климате, а используемое ими топливо — солнечный свет — бесплатно.

Изображение

Как они работают

Солнечные водонагревательные системы включают резервуары для хранения и солнечные коллекторы. Солнечные водонагреватели бывают двух типов: активные, в которых есть циркуляционные насосы и средства управления, и пассивные, в которых их нет.

Активные солнечные водонагревательные системы

Существует два типа активных солнечных водонагревательных систем:

• Системы с прямой циркуляцией
  Насосы обеспечивают подачу бытовой воды через коллекторы в дом. Они хорошо работают в климате, где редко бывают заморозки.
• Системы косвенной циркуляции
  Насосы обеспечивают циркуляцию незамерзающей жидкости-теплоносителя через коллекторы и теплообменник. Это нагревает воду, которая затем поступает в дом. Они популярны в климате, склонном к отрицательным температурам.

Пассивные солнечные водонагревательные системы

Пассивные солнечные водонагревательные системы обычно менее дороги, чем активные системы, но обычно они не так эффективны. Однако пассивные системы могут быть более надежными и могут прослужить дольше. Существует два основных типа пассивных систем:

• Пассивные системы со встроенным коллектором-аккумулятором
  Они состоят из накопительного бака, покрытого прозрачным материалом, позволяющим солнцу нагревать воду. Затем вода из резервуара поступает в водопроводную систему. Они лучше всего работают в районах, где температура редко опускается ниже нуля. Они также хорошо работают в домохозяйствах со значительными дневными и вечерними потребностями в горячей воде.
• Термосифонные системы
  Вода нагревается в коллекторе на крыше, а затем течет по водопроводной системе при открытии крана горячей воды. Большинство этих систем имеют емкость 40 галлонов.

 

Резервуары для хранения и солнечные коллекторы

Для большинства солнечных водонагревателей требуется хорошо изолированный резервуар для хранения. Солнечные аккумулирующие баки имеют дополнительный выход и вход, соединенные с коллектором и от него. В системах с двумя баками солнечный водонагреватель предварительно нагревает воду перед тем, как она попадет в обычный водонагреватель. В системах с одним баком резервный нагреватель объединен с солнечным аккумулятором в одном баке.

В жилых помещениях используются солнечные коллекторы трех типов:

• Плоские коллекторы
  Плоские остекленные коллекторы представляют собой изолированные, защищенные от атмосферных воздействий коробки, которые содержат темную поглощающую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми (полимерными) крышками. . Неглазурованные плоские коллекторы, которые обычно используются для обогрева бассейнов за счет солнечной энергии, имеют темную абсорбирующую пластину, изготовленную из металла или полимера, без крышки или кожуха.
• Встроенные коллекторно-накопительные системы
  Также известные как системы ICS или пакет , они имеют один или несколько черных резервуаров или трубок в изолированной застекленной коробке. Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду. Затем вода поступает в обычный резервный водонагреватель, обеспечивая надежный источник горячей воды. Их следует устанавливать только в условиях мягкого морозного климата, поскольку наружные трубы могут замерзнуть в суровую холодную погоду.
• Солнечные коллекторы с вакуумными трубками
  Имеют параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую поглотительную трубку, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Эти коллекторы чаще используются в коммерческих целях в США.

Солнечные водонагревательные системы почти всегда требуют резервной системы на случай пасмурных дней и периодов повышенного спроса. Обычные накопительные водонагреватели обычно обеспечивают резерв и могут уже быть частью комплекта солнечной системы. Резервная система также может быть частью солнечного коллектора, например, резервуары на крыше с термосифонными системами. Поскольку система хранения со встроенным коллектором уже хранит горячую воду в дополнение к сбору солнечного тепла, она может быть укомплектована безрезервуарным водонагревателем или водонагревателем по потребности для резервного копирования.

Выбор солнечного водонагревателя

Перед покупкой и установкой солнечной системы нагрева воды необходимо сделать следующее:

• Оценить стоимость и энергоэффективность системы солнечного нагрева воды
• Оцените солнечные ресурсы вашего участка
• Определите правильный размер системы
• Изучите местные кодексы, договоры и правила.

Также разберитесь с различными компонентами, необходимыми для систем солнечного нагрева воды, включая следующие:

• Теплообменники для систем солнечного нагрева воды
• Теплоносители для солнечных водонагревательных систем

Установка и обслуживание системы

Правильная установка солнечных водонагревателей зависит от многих факторов. Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, требования местных строительных норм и правил и вопросы безопасности; поэтому лучше всего, чтобы вашу систему устанавливал квалифицированный подрядчик по солнечным тепловым системам.

После установки правильное обслуживание системы обеспечит ее бесперебойную работу. Пассивные системы не требуют особого обслуживания. Для активных систем обсудите требования к обслуживанию с поставщиком системы и обратитесь к руководству пользователя системы. Сантехника и другие обычные компоненты водяного отопления требуют такого же обслуживания, как и обычные системы. Остекление может нуждаться в очистке в сухом климате, когда дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

Регулярное техническое обслуживание простых систем может проводиться не реже, чем раз в 3–5 лет, предпочтительно подрядчиком, работающим с солнечными батареями. Системы с электрическими компонентами обычно требуют замены детали или двух через 10 лет. Узнайте больше о техническом обслуживании и ремонте систем солнечного нагрева воды.

При отборе потенциальных подрядчиков для установки и/или технического обслуживания задайте следующие вопросы:

• Имеет ли ваша компания опыт установки и обслуживания систем солнечного нагрева воды?
  Выберите компанию, которая имеет опыт установки нужного вам типа системы и обслуживания выбранных вами приложений.
• Сколько лет ваша компания имеет опыт установки и обслуживания систем солнечного отопления?
  Чем больше опыта, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.
• Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?
  В некоторых штатах требуется действующая лицензия сантехника и/или подрядчика по строительству солнечных батарей. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование в совете по лицензированию подрядчиков вашего штата. Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков с государственной лицензией.

Повышение энергоэффективности

После правильной установки и обслуживания водонагревателя попробуйте некоторые дополнительные стратегии энергосбережения, чтобы снизить счета за нагрев воды, особенно если вам требуется резервная система. Некоторые энергосберегающие устройства и системы выгоднее устанавливать вместе с водонагревателем.

Другие варианты водонагревателей

• Обычные накопительные водонагреватели
• Водонагреватели Demand
• Водонагреватели с тепловым насосом
• Проточный змеевик и косвенные водонагреватели

11 способов сэкономить на счетах за подогрев воды

По

Эрин Хаффстетлер

Эрин Хаффстетлер

Эрин Хаффстетлер — эксперт по бережливому образу жизни, который уже более 10 лет пишет о простых способах сэкономить деньги дома. Она публиковала советы и рекомендации по экономии денег для многочисленных изданий, в том числе The Wall Street Journal, The New York Times и Forbes. Она является владельцем «Моего скромного дома», руководства по экономии денег и бережливой жизни.

Узнайте больше о The Spruce’s Редакционный процесс

Обновлено 09.09.22

Рассмотрено

Ричард Эпштейн

Рассмотрено Ричард Эпштейн

Ричард Эпштейн — лицензированный мастер-сантехник с более чем 40-летним опытом работы в сфере сантехники для жилых и коммерческих помещений. Он специализируется на оценке, а также проектировании и инжиниринге сантехнических систем и работает в одной из крупнейших в Нью-Йорке профсоюзных строительных компаний по сантехнике.

Узнайте больше о The Spruce’s Наблюдательный совет

Строительная фотография / Avalon / Getty Images

Отопление дома дорогое, но подогрев воды тоже. Если вы уже приложили большие усилия, чтобы снизить расходы на отопление вашего дома, а ваши счета за коммунальные услуги все еще выше, чем вам хотелось бы, виновником может быть ваш водонагреватель. По данным Energy.gov, на подогрев воды приходится около 18 процентов вашего счета за коммунальные услуги. Это делает его вторым по величине расходом энергии в доме (после отопления и охлаждения), поэтому настройка вашего водонагревателя и привычки использования могут привести к довольно существенной экономии.

Заинтригован? Читайте дальше, чтобы узнать, как снизить расходы на подогрев воды.

• 01 из 11

  Нижний термостат

  LJM Photo / Design Pics / Getty Images

  Сходите в гараж или спуститесь в подвал, чтобы узнать, какая температура установлена ​​на вашем водонагревателе. Если термостат установлен выше 120 градусов по Фаренгейту, поднимите его обратно. Вы сэкономите от 3 до 5 процентов на каждые 10 градусов, и вы снизите риск ожогов для вашей семьи. ​

• 02 из 11

  Устранение протекающих кранов

  Мистер Нутнучит Пхутсавагунг / EyeEm / Getty Images

  У вас есть протекающий кран, который вы откладывали ремонт? Тогда подумайте вот о чем: кран с медленной протечкой (это 60 капель в минуту) теряет 3153 галлона воды в год. Если эта утечка происходит из крана с горячей водой, вы платите не только за эту потраченную впустую воду, но и за энергию, которая потребовалась для ее нагрева.

  Хотите узнать, во сколько вам обходится ваш протекающий кран? У Американской ассоциации водопроводных сооружений есть калькулятор капель, который вы можете использовать, чтобы узнать.

• 03 из 11

  Go Low-Flow

  Amazon.com

  Откладывать обновление ванной комнаты — это одно, но не откладывайте замену старой сантехники. Если ваши насадки для душа и смесители были произведены до 1992 года, замените их моделями с низким расходом. Современные насадки для душа потребляют вдвое меньше воды, чем старые насадки для душа.

• 04 из 11

  Найдите способы использовать меньше горячей воды

  Ронстик / Getty Images

  Постарайтесь более внимательно относиться к использованию горячей воды. Принимайте душ короче, стирайте белье в холодной воде и запускайте посудомоечную машину только тогда, когда она заполнена. Изучите свой распорядок дня и ищите возможности сократить потребление горячей воды.

• 05 из 11

  Слейте отстой из резервуара

  Алексей / Getty Images

  В водонагревателе со временем накапливается осадок, и его необходимо сливать. Большинство производителей рекомендуют выполнять эту базовую операцию по техническому обслуживанию раз в шесть месяцев, но стоит делать это ежеквартально. Почему? Потому что этот осадок заставляет ваш водонагреватель работать тяжелее, а это приводит к увеличению счета за коммунальные услуги и сокращению срока службы вашего водонагревателя. Это займет у вас максимум 15 минут, так что не откладывайте.

• 06 из 11

  Установите таймер на водонагреватель

  Amazon. com

  Это пустая трата денег, чтобы нагреть воду, которую вы не собираетесь использовать. Установите таймер на водонагреватель, чтобы вы могли запрограммировать его на отключение, когда вы на работе и когда спите. Если вы живете в районе с более высокими тарифами на электроэнергию в часы пик, вы даже можете использовать его, чтобы выключить водонагреватель в эти часы. Довольно умный.

• 07 из 11

  Изоляция труб

  nsj-изображения / Getty Images

  Изолируйте первые 3 фута водопроводной трубы, выходящей из водонагревателя, чтобы вода теряла меньше тепла на пути к вам. Это дешевый и простой проект, но вам нужно позаботиться о том, чтобы сделать это правильно. Если у вас есть газовый водонагреватель, обязательно держите изоляцию на расстоянии не менее 6 дюймов от дымохода.

  На E​nergy.gov есть инструкции как изолировать водопроводные трубы.

• 08 из 11

  Изоляция водонагревателя

  алакатр / Getty Images

  Новые водонагреватели хорошо изолированы, поэтому они не теряют тепло, но если у вас есть старый водонагреватель, он может быть не так хорошо изолирован. Найдите R-значение вашего резервуара для воды в руководстве пользователя, и если оно меньше R-24, установите изоляционное покрытие.

  Не знаете, где ваше руководство по эксплуатации? Положите руки на внешнюю сторону резервуара, и если вы почувствуете тепло, у вас недостаточно изоляции.

  При установке изоляционного покрытия важно знать, как правильно изолировать бак водонагревателя и не накрывать определенные части водонагревателя.

• 09 из 11

  Установите тепловые ловушки на резервуар для воды

  Amazon.com

  Тепло также может выходить из водонагревателя через входную трубу холодной воды и выходную трубу горячей воды. Рассмотрите возможность установки тепловых ловушек, если они не поставляются с вашим баком для горячей воды (это стандартное оборудование в большинстве новых водонагревателей). Это недорогие клапаны (или петли), предназначенные для предотвращения утечки горячей воды по трубам, когда ваш резервуар не используется. Energy.gov сообщает, что добавление тепловых ловушек экономит от 15 до 30 долларов в год, поэтому они окупятся в течение нескольких месяцев.

• 10 из 11

  Инвестируйте в рециркуляционную систему или водонагреватель на месте использования

  Amazon.com

  Если вам нужно открыть кран в течение длительного времени, прежде чем горячая вода достигнет вас, рассмотрите возможность добавления системы рециркуляции или нагревателя горячей воды в месте использования. Они ускорят доставку горячей воды, поэтому вы тратите меньше воды (и меньше тратите на ее нагрев).

• 11 из 11

  Купить более эффективный водонагреватель

  Юлия Журавлева / Getty Images

  Баковые водонагреватели служат в среднем 15 лет. Если срок службы вашего подходит к концу, подумайте о замене его на более эффективную модель. Безрезервуарные водонагреватели и солнечные водонагреватели стоят значительно дешевле в эксплуатации. В дополнение к экономии средств вам понравится тот факт, что безбаковые водонагреватели имеют бесконечный запас горячей воды.

  10 самых эффективных водонагревателей 2022 года

Нагрев воды для бытовых нужд – Энергетическое образование

Energy Education

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Поиск

Рис. 1. Водонагреватель с накопительным баком. ^[1]

Нагрев воды для бытовых нужд — это процесс нагрева воды для личного пользования, который может потреблять большое количество энергии. В канадских домах подогрев воды может потреблять 15-25 процентов энергии, используемой в доме, в зависимости от типа дома, количества жителей и образа жизни тех, кто в нем живет. Важно отметить, что нагрев воды часто превышает все потребности домохозяйства в электричестве, см. график ниже. ^[2] Канадцы используют в среднем 75 литров горячей воды каждый день для мытья посуды, стирки одежды, уборки и личной гигиены. Этот объем воды довольно велик, и ее нагрев может привести к большим счетам за электроэнергию. ^[2] Старые водонагреватели можно заменить, переработать или перепрофилировать. Для получения дополнительной информации см. Think Tank Home.

Источник энергии для водонагревателей, как правило, тот же, что и для обогрева помещений, хотя это не всегда так. Возможные источники энергии включают электричество, природный газ, пропан и нефть. ^[3] Каждый источник имеет свои преимущества и недостатки. Например, электрические обогреватели не требуют вентиляции, но не могут работать при отключении электроэнергии и потребляют намного больше первичной энергии, чем природный газ. Обогреватели, работающие на природном газе, требуют достаточного притока воздуха и вентиляции, но нагреваются быстрее и потребляют меньше первичной энергии. Пропан имеет те же преимущества, что и природный газ, но это топливо дороже и требует доставки по расписанию.

Затраты можно снизить, выбрав более энергоэффективный водонагреватель, уменьшив количество используемой горячей воды или установив устройство рекуперации тепла сточных вод для снижения отопительной нагрузки. Эти устройства представляют собой просто трубы, которые забирают тепло от использованной теплой воды, стекающей по канализации, и передают ее предварительно нагретой воде, поступающей в резервуар для горячей воды. ^[4] Также при покупке водонагревателя важно учитывать «второй ценник», или стоимость эксплуатации изделия в течение всего срока службы. Иногда выгоднее приобрести более дорогую и энергоэффективную модель, поскольку в долгосрочной перспективе это сэкономит деньги пользователя. ^[2]

Методы нагрева воды

Как правило, все водонагреватели используют для получения энергии какое-либо топливо. Затем эта энергия используется для повышения температуры холодной воды из системы водоснабжения перед использованием. Доступен широкий выбор водонагревателей, и некоторые из наиболее распространенных перечислены ниже. Их можно использовать самостоятельно, но иногда объединяют в системы. ^[4]

Водонагреватели с накопительным баком

Рис. 2. Схема поперечного сечения водонагревателя с накопительным баком. ^[5]

Водонагреватели с накопительным баком, такие как показанный на рис. 2, являются наиболее часто используемым типом водонагревателей для дома. В этих системах нагретая вода хранится в баке, так что определенное количество горячей воды доступно в любое время. При открытии крана горячей воды вода вытекает из бака из крана. Ненагретая вода затем поступает в бак, чтобы заменить использованную воду. ^[4] Термостаты используются на горелке для поддержания температуры воды. Эти водонагреватели оснащены предохранительным клапаном температуры и давления для обеспечения безопасности.

Эти нагреватели могут быть неэффективными, но их можно сделать более энергоэффективными, если свести к минимуму потери в режиме ожидания или улучшить передачу тепла от сгорания в воду путем сведения к минимуму потерь тепла из вентиляционных отверстий или дымоходов нагревателей. ^[4]

Проточные водонагреватели

Безбаковые водонагреватели, как следует из их названия, представляют собой нагреватели, которые нагревают проточную воду и поэтому не требуют накопительного бака. Вода нагревается только тогда, когда это необходимо, что повышает эффективность за счет устранения потерь в режиме ожидания. Большинство электрических водонагревателей по требованию не могут обеспечить весь объем воды, необходимый для дома, поэтому они редко используются для этой цели. Тем не менее, несколько газовых обогревателей без бака могут обеспечить достаточное количество воды для снабжения большинства домов. ^[4] Газовые версии этих обогревателей обычно монтируются на наружной стене, чтобы облегчить отвод дымовых газов.

Водонагреватели с тепловым насосом

Водонагреватели с тепловым насосом или HPWH используют электричество, извлекают тепло из воздуха и передают его воде вместо прямого преобразования электричества в тепло. Воздух из помещения, в котором находится обогреватель, отбирает тепло и переносится в резервуар с водой. Одна из проблем с этими обогревателями заключается в том, что помимо отвода тепла из воздуха, они также удаляют влажность, которая может вызывать дискомфорт. ^[4] Однако летом отвод тепла из дома от этих систем может быть выгодным. Зимой они могут увеличить потребность в использовании обогревателя.

Геотермальные тепловые насосы могут использоваться для нагрева воды в дополнение к обогреву и охлаждению помещений. В качестве источника тепла они используют температуру земли или грунтовых вод.

Солнечные водонагреватели

основной артикул

Энергия солнца может также использоваться для нагрева воды в солнечных системах горячего водоснабжения. Как правило, они не используются сами по себе, а вместо этого выбираются для обеспечения около 60% потребности дома в горячей воде. ^[4] В этих системах используются солнечные коллекторы, циркуляционный насос, а также накопительные баки. Их обычно используют для предварительного нагрева воды, а затем используют обычный нагреватель.

Визуализация данных

Нагрев воды для бытовых нужд требует значительного количества энергии, как упоминалось выше. Чтобы получить представление о том, сколько энергии это соответствует по сравнению с другими потребностями в энергии для жилых помещений, ниже приведен график. Части круговой диаграммы можно наводить мышью, чтобы увидеть фактические значения энергии в ПДж. Приведенные ниже данные показывают, сколько энергии было использовано канадцами для различных целей в жилых домах в 2012 году9.0293 [6] Обратите внимание, что в Канаде на нагрев воды расходуется больше конечной энергии, чем на все бытовое потребление вместе взятых!

Ссылки

1. ↑ Wikimedia Commons. (6 августа 2015 г.). Водонагреватель [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/Handyman_project_to_disassemble_hot_water_heater_1.JPG
2. ↑ ^{2.0 2.1 2.2} NRCAN. (6 августа 2015 г.). Водонагреватели [Онлайн].