Комбинированное производство электричества, тепла и холода. Холод вырабатывается абсорбционной холодильной машиной, потребляющей не электрическую, а тепловую энергию
Термин тригенерация получился как логическое продолжение когенерация — одновременной выработки электроэнергии и тепла. Что делать с вырабатываемым теплом зимой — понятно (на отопление), а летом? Выбрасывать в атмосферу большое количество тепловой энергии — неразумно и неэкологично, а так как абсорбционные чиллеры как раз работают на тепловой энергии, и как раз потребность в холоде в основном — летом, то решение гениальное и простое — тригенерация. Летом установка тригенерации вырабатывает электроэнергию, тепловая энергия (по сути бросовая) преобразуется в АБХМ в холодную воду. Зимой тригенерационная установка вырабатывает электроэнергию, тепло идет на нужды отпления. Тригенерация: зима-летоОсобенностью абсорбционной холодильной установки является использование для сжатия паров хладагента не механического, а термохимического компрессора. В качестве рабочего тела абсорбционных установок используется раствор двух рабочих тел, в котором одно рабочее тело — хладагент, а другое — абсорбент. Одно из рабочих тел, выполняющее роль хладагента, должно иметь низкую температуру кипения и растворяться или поглощаться рабочим телом, которое может быть как жидким, так и твердым. Второе вещество, поглощающее (абсорбирующее) хладагент, называется абсорбентом.
В экономике, в частности в пищевой промышленности, существует потребность в холодной воде с температурой 8-14 °С, используемой в технологических процессах. В то же время в летний период температура речной воды находится на уровне 18-22 °С (пивоварни, например, используют холодную воду для охлаждения и хранения готового продукта, на животноводческих фермах вода используется для охлаждения молока). Производители замороженной продукции работают с температурами от –18 °C до –30 °С круглогодично. Применяя тригенерацию, холод может использоваться в различных системах кондиционирования.\
Тригенерация является выгодной, поскольку дает возможность эффективно использовать утилизированное тепло не только зимой для отопления, но и летом для кондиционирования помещений или для технологических нужд. Такой подход позволяет использовать генерирующую установку круглый год.
Основным преимуществом тригенерационной системы является производство того же количества энергоресурсов за счет значительно меньшего количества топлива, чем в случае раздельного производства электроэнергии и тепла.
Гибкость системы тригенерации, которая способна использовать утилизируемую энергию для теплоснабжен
CAPSTONE-ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО
Микротурбинный двигатель состоит всего
из одной движущейся детали — вращающегося вала, на котором соосно расположены
электрический генератор, компрессор и непосредственно турбина. В установке не
используются редукторы или другие механические приводы.
Уникальной
конструктивной особенностью двигателя является применение воздушных
подшипников, за счет которых достигается рекордная скорость вращения вала — 96
000 оборотов в минуту. Они поддерживают вал ротора генератора в подвешенном
бесконтактном состоянии. Воздушный подшипник состоит из двух компонентов.
Внешняя часть, выполненная из особого высокотемпературного сплава, имеет цилиндрическую
форму. Внутренняя часть представляет собой тонкую волнообразную окружность,
выполняющую роль пружины под которой расположена лента. Пружины создают силу
противодействия лентам и воздуху, что позволяет валу находится в устойчивом
положении на воздушных подушках. Благодаря особой аэродинамической форме
подшипника при скорости вращения свыше 2000 оборотов в минуту образуется
воздушная плёнка, которая отделяет вал от ленты подшипника и защищает его от
износа. Эта инновация дает возможность отказаться от использования масла,
высокий расход которого у других видов оборудования составляет значительную
часть эксплуатационных затрат. Кроме того, малое количество сопрягаемых частей
снижает до минимума риск повреждения деталей турбогенератора и обеспечивает высоконадежную
и безопасную работу микротурбины. Это также является одним из ключевых факторов
длительного срока службы до капитального ремонта — до 60 000 часов. За счет
высокой частоты вращения вала и воздушных подшипников достигается низкий
уровень шума и вибраций энергоустановки.
Низкие рабочие температуры снижают
уровень эмиссии окислов азота, благодаря чему уровень выбросов СO и NOx не
превышает 9 ppm, что позволяет отнести микротурбины к одному из самых
экологически чистых источников генерации энергии. Другой уникальной
особенностью турбин Capstone является компоновка основных узлов агрегата. В
компактном корпусе размещены компрессор, камера сгорания, рекуператор,
непосредственно турбина и постоянные магниты электрогенератора. Генератор
охлаждается набегающим потоком воздуха, что исключает необходимость организации
системы жидкостного охлаждения и повышает надежность и экономичность
оборудования в процессе эксплуатации. Благодаря использованию
воздухо-воздушного теплообменника (рекуператора) в конструкции турбодвигателя,
микротурбины имеют высокий для турбогенераторов электрический КПД — до 35%.
Рекуператор использует тепловую энергию
выхлопа для предварительного нагрева воздуха в камере сгорания, что позволяет
снизить объем потребляемого топлива практически в два раза. Благодаря высокой
степени автоматизации энергосистема на базе микротурбин может функционировать
без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Контроль над работой
турбин осуществляется посредством микропроцессорной системы автоматического
управления через GSM модем, координирующий работу установок вне зависимости от
их расположения. Это позволяет размещать установки в труднодоступных районах на
необслуживаемых объектах, таких как радиорилейные станции и линейная часть
газопроводов. В совокупности эти свойства обеспечивают надежную работу
оборудования и позволяют минимизировать время технического обслуживания.
Срок до капитального ремонта микротурбин при соблюдении условий
эксплуатации составляет 60 000 часов, а периодические сервисные работы
производятся каждые 8000 часов, т.е. не чаще 1 раза в год. Различные
модификации микротурбинных установок дают возможность индивидуального подхода к
решению задач автономного энергоснабжения различных групп потребителей.
Технологии
1. Экологические
параметры
Все газотурбинные установки
характеризуются сверхнизким уровнем эмиссии по CO2 и NOx
(менее 9 ppm для микротурбин). Это связанно с уникальными особенностями
оборудования: низкие рабочие температуры снижают уровень эмиссии окислов азота,
а отсутствие трущихся частей у микротурбин и вынесенные из горячей зоны
подшипники у малых турбин позволяют отказаться от использования масла или
предотвратить его выгорание.
2. Маштабируемость и оптимизация
Для достижения заданных параметров
мощности турбины объединяются в кластеры численностью до 100 штук. Управление
работой системы из нескольких десятков турбин осуществляет специальный
компьютер — Power Server, который по заданным алгоритмам синхронизирует работу
генераторов и оптимизирует распределение нагрузки.
3. Эластичность к нагрузке
В отличие от
большинства других типов оборудования микротурбины и турбины малой мощности
демонстрируют абсолютную эластичность к нагрузке, без существенного снижения
КПД. Генераторы способны работать в диапазонах нагрузки от 0 до 100%
номинальной мощности без остановки.
4. Широкий выбор топлива
Топливная система и камера сгорания
микротурбин пригодны для работы на различных видах газового топлива (природный
и нефтяной попутный газы, шахтные и свалочные газы); турбина также может
функционировать на высокосернистых газах, содержащих до 7% сернистого водорода
(H2S) с низкой или переменной теплотой сгорания. Двигатель работает
и на жидких видах топлива (дизельная фракция, керосиновая фракция) с числом
Воббе до 120 МДж/м3 и содержанием H2S до 7% от объема
топлива, без газоподготовки. При работе на газах низкого давления все турбины
комплектуются дожимными компрессорными станциями.
5. КПД
микротурбинных установок
КПД
турбогенераторов в режиме когенерации достигает 90% и более. Для выработки 1КВт
электроэнергии расходуется около 0.3
м3 природного газа, при этом попутно
вырабатывается и может быть утилизировано 2 КВт тепла.
Все оборудование
имеет Сертификаты ГОСТ-Р и разрешено Госгортехнадзором к применению на
территории Российской Федерации.
В настоящее
время специалистами «БПЦ Энергетические системы» установлено несколько десятков
малых и несколько сотен микротурбин.
6. Простой
монтаж,легко обслуживать и ремонтировать
Благодаря
высокой степени автоматизации энегосистема может работать без постоянного
контроля со стороны персонала. Срок до капитального ремонта микротурбин
составляет 60 000 часов. Сервисвное обслуживание производится по истечении 8000
часов непрерывной работы турбины,сл-но один раз в год . Затраты на выработку энергии
(текущий и капитальный ремонты),варьируются в диапазоне 3-6 коппек (на 1
кВ/час), в зависимости от правил и норм эксплуатации. Контроль над турбиной
осуществляется через GSM модем,который непосредственно координирует работу
установки или групп установок,вне зависимости от их расположения.
материал
предоставлен компанией «БПЦ Энергетические Системы» г. Москва
Решения
На рынке
электрической энергии появляются новые игроки, использующие новые технологии
для глубоких преобразований в системах выработки и распределения электроэнергии
с целью решения накопившихся проблем.
Перспектива
Пришло время
территориально распределенных электростанций, объединяющих небольшие установки
по выработке электроэнергии, которым предстоит полностью изменить способ
получения и распределения электрической энергии в ближайшем будущем.
Распределенные электростанции, управляемые центральным компьютером посредством
сети интернет/интранет набором небольших электрогенераторов, расположенных в
непосредственной близости к потребителям, должны играть важную роль в будущем
рынке электроэнергии.
Преимущества
Понимание
преимуществ таких предлагаемых систем в полной мере будет осознано в ближайшем
будущем. Одно из важных достоинств состоит в том, что они могут быть
сгруппированы в кластеры, соединенные в сети и обслуживать многих потребителей,
расположенных во многих местах, и действовать подобно централизованным
системам, контролируемым из единого места.
Самостоятельность
В то же время
каждый участок может быть хозяином одной или нескольких таких
электроэнергетических установок в зависимости от энергетических потребностей.
Это дает автономность и увеличение гибкости.
Сбережение
Распределенные
электростанции позволяют избежать потерь и дополнительных инвестиций, связанных
с передачей и распределением электроэнергии. Они также предоставляют
возможность совместной выработки тепла и электроэнергии для удовлетворения
индивидуальных потребностей, повышая таким образом общую эффективность всей
электрической системы.
Согласованность
Набор небольших
установок по производству электроэнергии может управляться посредством
центрального компьютера, обеспечивающего оптимальный режим согласованного
функционирования всей системы по критерию энергосбережения в целом.
Управление
микротурбиной может осуществляться непосредственнос операторской панели или с
удаленного места оператора посредством связи через модем. Микротурбина может
также управляться через Интернет из любого места или посредством локальной
сети.
Эффективность
Выгода возникает
не только от экономии электроэнергии, но также от низких затрат на
обслуживание, продажи избыточной электроэнергии, более дешевых систем
безопасности, повышенной точности учета потребления тепла и электроэнергии,
оперативности и своевременности выставления счетов.
В ближайшие годы такие электростанции будут появляться
в стремительно возрастающем количестве. И движение начнется от создания
индивидуальных микроэлектростанций для удовлетворения потребностей отдельно
взятого потребителя: цеха, ресторана, дома и т.д.Затем возникнут сети обмена и
перераспределения избыточной энергииия во время холодного сезона (зимой) и холодоснабжения во время теплого сезона (летом) позволяет увеличить продолжительность времени, в течение которого система может работать с максимальной эффективностью, что отвечает как интересам собственника, так и соображениям охраны окружающей среды
Ведущий:
Михалев Павел Михайлович генеральный директор компании «ВИЭКо»
Михалёв Павел Михайлович, родился 11 марта 1955 года в г. Москве. В 2009 году создал новую организацию ООО «ВИЭКо» (Возобновляемые Источники Энергии Компания), которая занимается только альтернативной энергетикой. В этой компании работает в должности генерального директора. Является экспертом Московского областного института научно-технической информации. В вебинаре будут подробно освещены следующие вопросы:
1. Общие принципы проектирования и строительства солнечных электростанций для частных домов, промышленных и коммерческих объектов в центральной части России
2. Частые ошибки при проектировании солнечных электростанций
3. Основные проблемы при строительстве солнечных электростанций
4. Важные аспекты эксплуатации солнечных электростанций
5. Эффективность применения солнечных электростанций на территории России
Твердотопливный котел, в основу работы которого положен принцип пиролизного сжигания (или сухой перегонки) топлива. Такой котел имеет более высокий КПД, а, следовательно, с меньшего объёма древесины можно получить больше тепловой энергии, чем при аналогичной работе «традиционного» котла.
Твёрдотопливный котёл с пиролизным сжиганием имеет один значительный недостаток – это его цена. Она на порядок выше, чем у традиционных твёрдотопливных котлов. Однако эта разница быстро окупается вследствие более высокого КПД.
Котел состоит из двух камер, расположенных одна над другой. 1 — топливо, 2 — первичный воздух, 3 — вторичный воздух, 4 — уходящие газы, 5, 6 — вход и выход воды A — камера газификации, B — колосник, C — камера дожигания, D — газоход, E — дымососВерхняя камера представляет собой топливный бункер. В нее закладываются дрова, и здесь же происходит их горение, в результате которого выделяется «древесный газ». Благодаря процессу газификации, в топливном бункере происходит предварительное подсушивание дров, а также подогрев воздуха, напрявляемого в камеру сгорания. Нижний отсек является камерой сгорания и зольником одновременно. Здесь происходит непосредственно процесс сжигание древесного газа и скапливается отработанный пепел. Между этими двумя камерами находится газифицирующая форсунка.
Регулирование мощности котла происходит посредством регулирования наддувом вторичного воздуха.
К положительным особенностям котла также можно отнести то, что его работа поддается достаточно точной регулировке, в отличие от обычных твердотопливных котлов. Терморегулятором, которым укомплектован котел, можно устанавливать требуемую температуру теплоносителя. В процессе пиролизного сгорания не образуется сажа и количество золы минимально, по этому котел реже нуждается в чистке. Воздух, поступающий в зону горения, подогревается, что делает горение более экономичным.
Время работы котла на одной загрузке топлива составляет 6-12 часов (в зависимости от теплонапряженности работы котла и используемого топлива). Плюсы и минусы пиролизных котлов
Прежде всего — лишь пиролизные котлы способны сжигать генераторный газ, т.е. аналогичные способности до дожигу пиролизных газов, рекламируемые производителями конвекционных котлов , не соответствуют действительности. Положительные характеристики:
высокая экономичность, достигаемая двумя этапами сжигания топлива, высокий КПД — до 90%;
выработка тепла с одной закладки топлива продолжается порядка 12 часов (обычная дровяная печь работает на одной закладке не более 4-х часов);
низкий отход вследствие практически полного сгорания древесного топлива, чистка зольника в нижней камере и каналов дымохода требуется редко;
процесс горения допускает автоматизацию, легко регулируется и управляется;
интегрируется в практически любую систему отопления, не требуя каких-то серьезных ее изменений;
допускается закладка не колотых поленьев;
экологичность, достигаемая сжиганием большего числа вредных веществ в нижней камере, благодаря чему они не выбрасываются в атмосферу. Отрицательные характеристики:
потребность в электроэнергии, необходимой для работы вентилятора (дымососа);
высокая стоимость, по сравнению с обычными отопительными котлами — примерно в 2 раза;
потребность в низкой влажности топлива, т.е. дрова должны обязательно быть сухими, иметь влажность не выше 20%;
в работе требует высокой нагрузки, при ее снижении ниже 50% стабильность горения нарушается, в дымовом канале накапливается деготь.
Без
энергии невозможна жизнь на планете. Физический закон сохранения энергии
говорит о том, энергия не может возникнуть из ничего и не исчезает бесследно.
Она может быть получена из природных ресурсов, таких как уголь, природный газ
или уран, и превращена в удобные для нас формы, например, в тепло или свет. В
окружающем нас мире можем находить различные формы накопления энергии, но
важнейшим для человека является энергия, которую дают солнечные лучи- солнечная
энергия.
Солнечная энергия
относится к восстанавливаемым источникам энергии, то есть восстанавливается без
участия человека, естественным путем. Это один из экологически безопасных
энергетических источников, который не загрязняет окружающую среду. Возможности
применения солнечной энергии практически неограниченны и ученые всего
мира работают над разработкой систем, которые расширяют возможности
использования солнечной энергии.
Один
квадратный метр Солнца излучает 62 900 кВт энергии. Это примерно
соответствует мощности работы 1 миллиона электрических ламп. Впечатляет такая
цифра — Солнце дает Земле ежесекундно 80 тысяч миллиардов кВт, т.е в несколько
раз больше, чем все электростанции мира. Перед современной наукой стоит задача
— научиться наиболее полно и эффективно использовать энергию Солнца, как наиболее
безопасную. Ученые считают, что повсеместное использование солнечной
энергии — это будущее человечества.
Мировые
запасы открытых месторождений угля и газа, при таких темпах их использования,
как сегодня, должны истощиться в ближайшие 100 лет. Подсчитано, что в еще не
разведанных месторождениях запасов горючих ископаемых хватило бы на 2-3
столетия. Но при этом наши потомки были бы лишены этих энергоносителей, а
продукты их сгорания нанесли бы колоссальный ущерб окружающей среде.
Огромный
потенциал имеет атомная энергия. Однако, Чернобыльская авария в апреле 1986
года показала, какие серьезные последствия может повлечь использование ядерной
энергии. Общественность всего мира признала, что использование атомной энергии
в мирных целях экономически оправдано, но следует соблюдать строжайшие меры
безопасности при ее использовании.
Следовательно,
наиболее чистый, безопасный источник энергии — Солнце!
Солнечная энергия
может быть преобразована в полезную энергию посредством использования активных
и пассивных солнечных энергетических систем.
Пассивные системы использования солнечной энергии.
Самый
примитивный способ пассивного использования солнечной энергии — это
окрашенная в темный цвет емкость для воды. Темный цвет, аккумулируя солнечную
энергию, превращает ее в тепловую — вода нагревается.
Однако,
есть более прогрессивные методы пассивного использования солнечной энергии.
Разработаны строительные технологии, которые при проектировании зданий,
учета климатических условий, подбора строительных материалов максимально
используют солнечную энергию для обогрева или охлаждения, освещения
зданий. При таком проектировании сама конструкция здания является коллектором,
аккумулирующей солнечную энергию.
Так,
в 100г н.э Плиний Младший построил небольшой дом на севере Италии. В одной
из комнат окна сделаны из слюды. Оказалось, что эта комната теплее других
и на ее обогрев требовалось меньше дров. В этом случае слюда являлась как
изолятор, задерживающий тепло.
Современные
строительные конструкции учитывают географическое положение зданий. Так,
большое количество окон, выходящие на южную сторону, предусматривают в северных
регионах, чтобы поступало больше солнечного света и тепла, и ограничивают
количество окон с восточной и западной стороны, чтобы ограничить поступление
солнечного света летом. В таких зданиях ориентация окон и расположение,
тепловая нагрузка и теплоизоляция — единая конструкторская система при
проектировании.
Такие
здания экологически чистые, энергетически независимые и комфортные. В
помещениях много естественного света, более полно ощущается связь с природой, к
тому же существенно экономится электроэнергия. Тепло в таких зданиях
сохраняется благодаря подобранным теплоизоляционным материалам стен, потолков,
полов. Такие первое «солнечные» здания приобрели огромную популярность в
Америке после Второй мировой войны. Впоследствии, из-за снижения цен на нефть,
интерес к проектировке таких зданий несколько угас. Однако, сейчас, в связи с
глобальным экологическим кризисом, наблюдается рост внимания к экологическим
проектам с возобновляющимся энергетическим системам возросла вновь.
Активные системы использования солнечной
энергии
В
основе активных систем использования солнечной энергии применяются
солнечные коллекторы. Коллектор, поглощая солнечную энергию, преобразует
ее в тепло, которое через теплоноситель обогревает здания, нагревает воду,
может преобразовать его в электрическую энергию и т.д. Солнечные коллекторы
могут применятся во всех процессах в промышленности, сельском хозяйстве,
бытовых нуждах, где используется тепло.
Виды коллекторов
воздушный солнечный коллектор
Это простейший вид солнечных коллекторов. Его конструкция предельно проста и
напоминает эффект обычной теплицы, которая есть на любом дачном участке.
Проведите небольшой эксперимент. В зимний солнечный день положите на
подоконник любой предмет так, чтобы на него падали солнечные лучи и через
некоторое время положите на него ладонь. Вы почувствуете, что этот
предмет стал теплым. А за окном может быть — 20! Вот на этом принципе и основана
работа солнечного воздушного коллектора.
Основной
элемент коллектора — теплоизолированная пластина, сделанная из любого
материала, который хорошо проводит тепло. Пластина окрашена в темный цвет.
Солнечные лучи проходят через прозрачную поверхность, нагревают пластину, а
потом потоком воздуха передают тепло в помещение. Воздух проходит благодаря
естественной конвенции или при помощи вентилятора, что улучшает теплопередачу.
Однако,
недостаток работы этой системы в том, что требуются дополнительные расходы на
работу вентилятора. Эти коллекторы работают в течении светового дня, поэтому не
могут заменить основной источник отопления. Однако, если вмонтировать коллектор
в основной источник отопления или вентиляции, его КПД несоизмеримо возрастает.
Солнечные воздушные коллекторы могут использоваться и для опреснения морской
воды, что снижает ее себестоимость до 40 евроцентов за куб м.
Солнечные
коллекторы могут быть плоскими и вакуумными.
плоский
солнечный коллектор
Коллектор
состоит из элемента, поглощающего солнечную энергию, покрытия (стекло с
пониженным содержанием металла) , трубопровода и термоизолирующего слоя.
Прозрачное покрытие защищает корпус от неблагоприятных климатических
условий. Внутри корпуса панель поглотителя солнечной энергии (абсорбера)
соединена с теплоносителем, который циркулирует по трубам. Трубопровод может
быть как в виде решетки, так и в виде серпантина. Теплоноситель движется по ним
от входных до выходных патрубков, постепенно нагреваясь. Панель
поглотителя изготавливается из металла, хорошо проводящему тепло (алюминий,
медь).
Коллектор
улавливает тепло, превращая его в тепловую энергию. Такие коллекторы
можно вмонтировать в крышу или расположить на крыше здания, а можно расположить
их отдельно. Это придаст дизайну участка современный вид.
вакуумный
солнечный коллектор
Вакуумные
коллекторы могут использоваться круглый год. Основным элементом коллекторов
являются вакуумные трубки. Каждая из них состоит из двух стеклянных труб. Трубы
изготавливают из боросиликатного стекла, причем внутренняя покрыта специальным
покрытием, которое обеспечивает поглощение тепла с минимальным отражением. Из
пространства между трубками выкачан воздух,. Для поддержания вакуума
используется бариевый газопоглотитель. В исправном состоянии вакуумная трубка
имеет серебристый цвет. Если она выглядит белой, то это значит, что вакуум
исчез и трубку надо заменить.
Вакуумный
коллектор состоит из комплекса вакуумных трубок (10-30) и осуществляет передачу
тепла в накопительный резервуар через незамерзающую жидкость (теплоноситель).
КПД вакуумных коллекторов высок:
-
при облачной погоде, т.к. вакуумные трубки могут поглощать энергию инфракрасных
лучей, которые проходят через облака
-
могут работать при минусовых температурах.
Солнечные батареи.
Солнечная
батарея — это набор модулей, воспринимающих и преобразующих солнечную энергию,
в том числе и тепловых. Но этот термин традиционно закрепился за
фитоэлектрическими преобразователями. Поэтому, говоря «солнечная батарея»
подразумеваем фитоэлектрическое устройство, преобразующее солнечную энергию в
электрическую.
Солнечные
батареи способны генерировать электрическую энергию постоянно или
аккумулировать ее для дальнейшего использования. Впервые
фотоэлектрические батареи были применены в на космических спутниках.
Достоинство
солнечных батарей — максимальная простота конструкции, простой монтаж,
минимальные требования к облуживанию, большой срок эксплуатации. При установке
не требуют дополнительного места. Единственное условие — не затенять их в
течении длительного времени и удалять пыль с рабочей поверхности. Современные
солнечные батареи способны сохранять работоспособность в течении десятилетий!
Трудно найти систему настолько безопасную, эффективную и с таким длительным
сроком действия! Они вырабатывают энергию в течении всего светового дня, даже в
пасмурную погоду.
Солнечные
батареи имеют свои недостатки в применении:
-
чувствительность к загрязнениям. (Если расположить батарею под углом 45
градусов, то она будет очищена дождями или снегом, тем самым не
потребуется дополнительного обслуживания)
-
чувствительность к высокой температуре. (Да, при нагреве до 100 — 125 градусов
солнечная батарея может даже отключиться и может потребоваться система
охлаждения. Вентиляционная систстема при этом затратит малую долю
вырабатываемой батареей энергии. В современных конструкциях солнечных батарей
предусмотрена система оттока горячего воздуха.)
-
высокая цена. (Принимая во внимание длительный срок службы солнечных батарей,
то она не только окупит затраты на ее приобретение, но и сэкономит средства при
потреблении электроэнергии, сэкономит тонны традиционных видов топлива при том
экологически безопасна)
Использование солнечных энергетических систем в
строительстве.
В
современной архитектуре все чаще планируют строить дома с встроенными
аккумуляторными источниками солнечной энергии. Солнечные батареи устанавливают
на крышах зданий или на специальных опорах. Эти здания используют тихий,
надежный и безопасный источник энергии — Солнце. Солнечная энергия используется
для освещения, отопления помещений, охлаждения воздуха, вентиляции,
производства электроэнергии.
Представляем несколько
инновационных архитектурных проектов с использованием солнечных систем.
Фасад этого здания сконструирован из стекла, железа, алюминия с
встроенными аккумуляторами солнечной энергии. Производимой энергии
достаточно, чтобы не только обеспечить жителей дома автономным горячим
водоснабжением и электричеством, но и освещать улицу 2,5 км в течении
года.
Этот дом спроектировала группа американских студентов. Проект был
представлен на конкурс «Проектирование, строительство домов и эксплуатация
солнечных батарей». Условия конкурса: представить архитектурный проект
жилого дома при его экономической эффективности, энергосбережении и
привлекательности. Авторы проекта доказали, что их проект доступен,
привлекателен для потребителя, сочетает превосходный дизайн и максимальную
эффективность. (перевод с сайта www.solardecathlon.gov)
Использование систем солнечной энергии в мире.
Системы
использования солнечной энергии совершенны и экологически безопасны.
Во всем мире на них огромный спрос. Во всем мире люди начинают
отказываются от использования традиционных видов топлива из-за роста цен на газ
и нефть. Так, в Германии в 2004г. 47% домов имели солнечные коллекторы для
нагрева воды.
Во
многих странах мира разработаны государственные программы развития
использования солнечной энергии. В Германии это программа «100 000
солнечных крыш», в США аналогичная программа «Миллион солнечных крыш». В 1996г.
архитекторы Германии, Австрии, Великобритании, Греции и др. стран разработали
Европейскую хартию о солнечной энергии в строительстве и архитектуре. В
Азии лидирует Китай, где на основе современных технологий внедряются системы
солнечных коллекторов в строительство зданий и использование солнечной
энергии в промышленности.
Факт,
который говорит о многом: одним из условий вступления в Евросоюз является
рост доли альтернативных источников в энергосистеме страны. В 2000г. в
мире работало 60 млн кв км солнечных коллекторов, к 2010г из площадь возросла
до 300 млн кв км.
Эксперты
отмечают, рынок систем солнечной энергии на территории России, Украины и
Белоруссии только формируется. Солнечные системы никогда не производились в
больших масштабах, потому что сырьевые ресурсы были настолько дешевы, что
дорогостоящее оборудование гелиосистем было не востребовано… Выпуск коллекторов,
в России, например, почти полностью прекращен.
В
связи с подорожанием традиционных энергоносителей, наметилось оживление
интереса с применению солнечных систем. В ряде регионов этих стран,
испытывающих дефицит энергоресурсов, принимаются локальные программы по
использованию гелиосистем, но широкому потребительскому рынку солнечные системы
практически не знакомы.
Главная
причина медленного развития рынка продажи и использования солнечных систем
является, во-первых, их высокая начальная стоимость, во-вторых, недостаток
информации о возможностях солнечных систем, передовых технологиях их
использования, о разработчиках и изготовителях гелиосистем. Все это не может
дать возможности правильно оценить эффективность применения систем, работающих
на солнечной энергии.
Надо
иметь в виду, что солнечный коллектор — не конечная продукция. Для получения
конечной продукции — тепла, электроэнергии, горячей воды — надо пройти путь от
проектирования, монтажа до пуска гелиосистем. Небольшой имеющийся опыт
использования солнечных коллекторов показывает, что эта работа не сложнее
монтажа традиционного отопления, но экономическая эффективность значительно
выше.
В
Белоруссии, России, на Украине есть множество фирм, занимающиеся проектировкой
и монтажом оборудования отопления, но приоритет имеют сегодня традиционные
энергоносители. Развитие экономических процессов, мировой опыт использования
систем солнечной энергии показывает, что будущее за альтернативными
источниками энергии. На ближайшее будущее можно отметить, что гелиосистемы
являются новой, практически не занятой позицией нашего рынка.
Какой отопительный котел
лучше,газовый или электрический?
У многих из нас инодга воноикает вопос, можно ли установить у себя дома альтернативную систему отопления? Как её
подобрать? Что выгодней и экономней? Давйте разберем простейшие альтернативные
системы отопленя-газовый и электрический котел.
При выборе между котлами этих двух типов газовые котлы
практически всегда предпочтительней. И те, и другие котлы вполне адекватно
справляются со своими задачами, надежны и безопасны. Поэтому основные критерии
выбора – стоимость (как самого котла, так и его эксплуатации), бесперебойность
работы и простота установки. Газ – наиболее дешевый вид топлива, поэтому
естественно, что такие котлы экономичнее своих электрических «коллег».
Электрические отпительные котлы
вполне дешевы – их стоимость составляет 10 – 25 тыс. рублей (в зависимости от
производителя и мощности). А вот цена газовых агрегатов примерно вдвое выше –
25 – 40 тыс. рублей. Преимущество, на первый взгляд, весомое.
Но основные расходы – расходы на эксплуатацию. И здесь
электрические котлы почти «вчистую» проигрывают газовым. Предположим, что вам
необходимо отапливать дом площадью 80 кв. м. Требуемая для этого мощность
электрического котла – 10 кВт/час.
Добавьте теперь нагрузку от бытовых приборов:
телевизора, холодильника, чайника и др. В итоге нагрузка на сеть в вечернее
время может получиться весьма серьезная и далеко не факт, что такая мощность
вообще может быть получена от вашей электросети. Также очень многие жители РФ
не понаслышке знают, что такое отключение света из-за перегрузки, аварии,
сильного снегопада или гололеда. Имея электрический котел, вы останетесь не
только без света, но и без тепла.
Но вернемся к расходам. Предположим, средняя цена за
кВт/час у нас составляет 1,5-2 руб (точная сумма зависит от типа тарифа). В
итоге за месяц придется платить 24*30*10*2 = 11 000 - 14 400 рублей. Даже если
предположить, что отапливать вы будете лишь 5 месяцев в годе, общая сумма
расходов составит 55 000 - 72 000 рублей.
А вот расходы на отопление газом дома таких размеров,
как правило, находятся в пределах 1200-1800 рублей в месяц – примерно 7500 –
8000 руб. за сезон. Выводы делайте сами.
Электрический отопительный котел есть смысл
ставить лишь в двух случаях: в вашем доме нет газа и вам, по каким-либо
причинам, не удается получить разрешение на установку газового котла (оно
необходимо, если вы живете в квартире).
С учетом всего сказанного выше мы решили уделить
основное внимание именно критериям выбора газового котла отопления.
Одноконтурный или двухконтурный газовый котел
отопления для дома
Здесь все зависит от того, собираетесь ли вы использовать
котел только для отопления или же вам также нужно горячее водоснабжение. В
первом случае выбирайте одноконтурный котел, во втором – двухконтурный.
Напольные и настенные котлы
отопления
В пользу настенных газовых котлов говорят следующие
факторы: стоимость (она существенно ниже, чем цена напольных) и простота
установки. Корпус настенного котла вмещает в себя резервуар для воды, насос,
горелку и термостат, а также, если котел относится к числу современных,
дополнительную автоматику, которая повышает безопасность и надежность работы
агрегата.
При монтаже котла напольного типа необходимо отдельно
устанавливать бойлер, насос, расширительный бак, что гораздо сложнее и дольше.
А если вы прибегли к помощи специалистов по установке, то и дороже. Но предел
мощности напольных котлов гораздо выше, поэтому если речь идет об обогреве
большого дома, настенный котел просто не потянет такую нагрузку. И единственным
выходом останется покупка именно напольного агрегата.
Тип бойлера
Если потребности в горячей воде весьма значительны –
вероятно, вам подойдут котлы со встроенным накопительным бойлером. Такой бойлер
позволит всегда иметь в вашем распоряжении 40-70 литров горячей воды.
Но при этом он гораздо дороже в эксплуатации (для постоянного поддержания
температуры воды требуется газ) и имеет большие размеры, по сравнению с
бойлером проточного типа.
Ну а если потребности в горячей воде не слишком
велики, то газовый котел проточного типа – то, что нужно. Как видно из абзаца
выше, такой котел будет экономичнее и меньше по габаритам.
Расчет
мощности отопительного газового котла
Эта характеристика является, пожалуй, решающей и
наиболее важной. При примерном расчете мощности можно предположить, что для
отопления помещения объемом в 25
куб. м. (примерно такие размеры имеет условная
«комната») необходим агрегат мощностью 1-1,5 кВт. Например, для обогрева дома
площадью 100 кв.м. необходим котел мощностью минимум 10 кВт.
Естественно, если ожидаются сильные морозы или дом не
имеет хорошей теплоизоляции – мощность котла должна быть выше.
Большинство современных газовых отопительных котлов
могут обогревать помещения площадью до 350 кв.м., что более чем достаточно для
жилого дома или коттеджа.
НЕУГАСИМАЯ
ГАРМОНИЯ.
Специалисты считают, что до 20%всех добываемых в России
энергоресурсов и, и значит, сотни миллиардов рублей тратятся на отопление.
Можно ли уменьшить количество денег, вылетающих из нашего кошелька в дымовую
трубу?
Друзья-соперники.
Напольные котлыв
наших загородных домах сегодня наиболее распространены. Они уверенно
обеспечивают хозяев теплом и горячей водой, покрывая линейку мощностей от 10кВт
до 4МВт. Но модели мощнее 200кВт в этой статье обсуждаться не будут. Кстати в
Европе в нише мощностей до 35 кВт «напольники» уступают место настенным
конструкциям, поскольку последние для
небольших домов обходятся дешевле: в этих устройствах всё «в одном
флаконе», а габариты и дизайн позволяют расположить их почти в любом месте.
Специалисты считают, что аналогичная картина сложится и в России, расходяться
лишь а сроках от5 до 15 лет. И всё же «напольники» дают большой простор для
манёвра при создании систем, подстроенных под причуды хозяина. Кроме того, их
солидность и простота больше соответствуют нашей ментальности, чем ажурность
«настенников»
Вся система теплоснабжения дома обходится в сумму 15-35 $ за
1кв.м. отапливаемой площади, при чём для малых домов относительно дороже.
Котельная берёт на себя 40-60% от общих затрат.
Сердце котельной- котёл (или теплогенератор) «тянет» на
40-90% от стоимости котельной. Не хотелось бытакие большие деньги тратить понапрасну. Грамотно выбрать котёл непросто
даже специалисту, который, собственно, должен не только сделать этот выбор, но
и предложить несколько вариантов. Однако окончательное решение всё равно за
домовладельцем, и ему бедолаге, невольно приходится осваивать тонкости и
устройства и эксплуатации многих моделей.
Суть устройства «напольников» проста. Лучше всего её
поясняетчайник на газовой плите. Пламя
подогревает находящуюся в котловой рубашке воду, и она насосом (встроенным или
внешним) направляется по трубам к отопительным приборам. Остывшая в них вода
возвращается (обратная вода) в котёл. В конструкции есть обязательные элементы,
обеспечивающие безопасность, контроль и регулирование температуры воды в
рубашке (котловой воды). Автоматика разной степени сложности обычно покупается
отдельно и не обязательно у производителя котла.
Однако на этом внешне простом с точки зрения техники- поле
идёт настоящее инженерноесражение за
качество продукции, комфорт и кошелёк покупателя. Предлагаемый выбор очень
широк- на рынке действуют более трёх десятков только зарубежных фирм. Общее
количество моделей исчисляется сотнями. Условно всю продукцию можно разбить на
четыре ценовые группы.
Наиболее
дорогие и качественные изделия производят компании WOLF,VIESSMAN,VALLIANT,BUDERUS(Германия)DEDIETRICH(Франция)CTC (Швеция)
Несколько
обширнее группа повышенной стоимости(условно-«бизнес – класса): ACV(Бельгия); RIELLO,BERETTA,FONDITAL(Италия), BOSCH(Германия), FRISQUET (Франция), ROCA(Испания)
Средняя
ценовая группа-это DAKON(Чехия); FONTECAL, LAMBORGINI(Италия); PROTERM(Словакия); KITURAMI, OLIMPIA(Южная Корея).
Низшая
ценовая категория представлена отечественными котлами. Они в 2-3 раза
дешевле импортных, но уступают им по ряду технических показателей.
Оговоримся,
что это деление условно, границы групп размыты, ассортимент шире. Ряд фирм
производят как более, так и менее дорогие модели, например DEDIETRICH, CTCПоказателен пример
последней: у неё есть универсальный котёл СТС -1200Family (3995 Евро без горелки),
работающий на трёх видах топлива, и та же компания выпускает модель СТС
-960Beta (3750Евро)-
по сути, готовую мини- котельную с дутьевой горелкой и рекордно низким
уровнем шума (40 дБА).
ТипажиГероев (набросок
портрета)
Напольные котлы
классифицируютпо ряду потребительских и
технических признаков.
Прежде всего, их делят по виду
топлива газовые, жидкотопливные, твёрдотопливные, электрические,
комбинированные и универсальные.
По назначению различают котлы
одноконтурные и двухконтурные. Каждый производитель выпускает и те и другие. В
одноконтурных имеется один теплообменник, выдающий горячую воду. Из котла она
обычно направляется в систему отопления. Но с помощью особой схемы обвязки часть
воды или всю можно использовать для подогрева воды в бойлере (ГВС). В этом
случае бойлер покупается отдельно. В двух контурных котлаходин теплообменник работает на отопление,
второй на подготовку горячей воды. Она может нагреваться во встроенном или приставном
бойлере, для чего в комплектацию котла вводят необходимую арматуру и элементы
управления, причём всё выполняется с позиций завершённости общего дизайна.
Встроенные проточные нагреватели горячего водоснабжения производятся редко (VIESSMAN, LAMBORGINI, CTC)
Важным элементом котла являются
горелки. Их делят на две группы встраиваемые(стационарные) и навесные(съёмные).
По принципу образования горючей смесиразличают горелки атмосферные(инжекционные) и наддувные (вентиляторные).
Атмосферные работают только на газе и бывают только встраиваемыми, полностью
готовыми к работе. Надувные, как правило продаются отдельно, их ставят и
настраивают на месте. Бывают они газовыми, жидкотопливными и комбинированные.
Последние могут работать на газе и жидком топливе.
Ещё один немаловажный параметр-
материал теплообменника. По этому признаку различают котлы чугунные, стальные,
медные. В последнее время появились модели, где в дело пошли комбинации
чугун-сталь или алюминиевый сплав.
С учётом перечисленных признаков выбор обычно
проводят в следующей последовательности. Прежде всего оценивают теплопотери
дома и потребность в горячей воде. Затем определяют необходимую мощность котла,
тип топлива, число контуров котла, тип горелки, и материал теплообменника. К
сожалению, мало внимания уделяют таким важным аспектам, как связь модели котла
с автоматикой управления (ведь не всякий котёл может работать с любой
автоматикой), а также связь конструкции теплогенератора с обвязкой котельной. То
есть мало учитывать технические аппарата. А как показывает практика, на обвязку
котельной денег тратится почти как на котёл, а при неудачном выборе и гораздо
больше.Наконец у многих никак не
получается дотошно расспросить продавца о том как в предполагаемой модели
учтены российские условия эксплуатации. А учитывать есть что
* Нестабильность
электроснабжения(в том числе полное отключение, колебания напряжения и частоты)
От этого страдаютавтоматика управления,
подача вентиляторами воздуха на горелки значит КПД котла.
*Низкое давление газа на
входе в горелку, вплоть до 5-6мбар вместо нормированных 13 и 18мбар. А ведь
рассчитывают котлы на другие нормы: в Европе- на 20мбар, а в США –на 12мбар. И
далеко не все фирмы модернизируют технику под российские условия. Только
пожалуй BENTONE(Швеция) выпускает горелки с маркировкой RU, т.е. специально для России. Конечно
и при малом давлении многие котлы работают вот только расчётной мощности не
выдают.
*высокая жесткость воды. Соли
осаждаются на теплообменниках для подготовки горячей воды и снижают теплоотдачу
иногда вдвое.
*Некачественное дизтопливо
(грязь, вода, высокое содержание серы). Из-за этого форсунки забиваются,
топливо плохо сгорает, КПД падает, расход топлива увеличивается. Как минимум
требуется тщательная фильтрация и деарация топлива. Особые фильтры для этого
поставляют BENTONE (Швеция),GOK(Германия).
* Длительная
морозная зима. Она вынуждает котёл работать в полную силу и долго, чтоявно не
способствует повышению срока службы
По ступеням выбора.
Потребности в тепле. Тепло для отопления выбирается в
зависимости от проекта (состояния) дома, а для горячего водоснабжения – от
ваших пожеланий. Надо четко определит, сколько, где и каких приборов
потребляющих горячую воду вы намерены установить. Учтите, что на нормальный душ
вам потребуется расход воды ( с температурой 40*С) в пределах 8-10литров в
минуту (480-600л/ч Именно столько вытекает из полностью открытого крана в
городской квартире.
Мощность котла. Для
грубой оценки требуемой мощности на отопление исходят из следующих соотношений:
100Вт на 1кв.м. – при нормальном здании; 130Вт/кв.м –для плохо утеплённых
помещений (подвал, гараж, старый дом); 80Вт/кв.м- для хорошо утеплённого дома.
Обычно используют простую цепочку: 1кВт на 10кв.м отапливаемой площади. Для
горячего водоснабжения(ГВС) мощность
считают по её расходу. Например на хороший душ нужно 15-20кВт, для ванны (по
нормам её надо заполнить за 10мин.)расход составляет 15л/мин, что требует 30кВт
мощности. Но вот как эти киловатты учитывать, специалисты спорят. Крайние
мнения здесь таковы а) учитывать полностью и прибавлять к мощности отопления;
б) не учитывать совсем, поскольку в котлах легко реализовать принцип «
приоритета ГВС»; при этом отопление временно отключается (автоматически),и
котёл работает на ГВС. Но не всем нравится, что дом за это время слегка
остывает, да и не все котлы безразличны к смене режимов. На практике используют
компромиссный вариант к требуемой мощности отопления 20-50% для ГВС, а для
газовых –ещё 10% на случай падения давления газа Чрезмерный избыток мощности
тоже плох излишняя трата денег, да и пусковые нагрузки, когда горелка работает
1-2мин, а потом котёл остывает, аппаратуре, ни экологии пользы не приносят.
Выбор топлива, Здесь всё решает конкретные условия и ваш
бюджет.
Газовое топливо- на сегодня самый
дешёвый в эксплуатации и удобный вид топлива если удастся решить ряд
трудностей. Во первых получить разрешение на подключение газа. Для этого
требуется подготовить пакет документов, масса нервов и денег. Во вторых
установка котла в отдельном помещении требует снабжения этого помещения
электроэнергией, заземлением, вентиляцией, дымоходом, отсечным клапаном,
термозапорным клапаном, датчиками контроля загазованности метаном и
угарным газом и автономным выходом
на улицу. Последнее особенно не нравится домовладельцам точки зрения
охранной безопасности. Главное в помещении котельной правильно
изготовленный дымоход Если тяга велика, существует опасность теплового
перенапряжения дымоотводящих каналов их постепенное разрушение. При малой
тяге возникает опасность попаданияугарного газа и продуктов горения в помещение котельной.
Жидкое топливо. Это может быть
дизельное топливо ( в обиходе его называют соляркой, что не совсем
правильно), осветительный керосин или мазут. Для мазута нужна специальная
горелка ( на рынке их не много). Жидкотопливныекотлы хороши своей автономностью и
применимостью там, где нет газа. Ни каких разрешений, никакого вороха
документов собирать не надо. Зато есть свои проблемы. Топливо необходимо
запасать. За отопительный сезон сжигается несколько тонн. Хранить в
помещении котельной пожарные разрешают до 0,9куб. м.Значит нужно отдельное
помещение ( с огнестойкостью не менее 45 мин.)Да запах дизтоплива в доме
удаётся избежать не всегда. При хранении дизтоплива вне помещения
топливную ёмкость и топливопровод необходимо заглублять и хорошо утеплять,
поскольку загустевшее дизтопливо насос горелки не прокачает, К тому же
длина и диаметр толивопроводов ограничены из-за малой мощности насоса. А
ещё надо обеспечить подъезд автозаправщика, устройства слива и возможность
осмотра ёмкости а также чтобы весной онив прямом смысле не сплыли. И проблема низкое качество дизтоплива
добавляет хлопот по его очистке и хранению. А также стоимость дизтоплива.
Вцелом же по мощности и КПД жидкотопливные котлы не уступают газовым. Но
образование сажи в них интенсивнее. Котлы с горелками приходится чисть раз в
год. Сервис для них обязателен.
*Электроотопление. Наиболее комфортабельный и экологичный видтоплива
Проблем всего две, но очень
существенных. Электоотопление на порядок дороже
Газового, хотя сами электрокотлы в
2-4раза дешевле газовых.
Но главная проблема заключается в том,
что во многих регионах, а особенно в сельской
местности не хватает электомощностей. А
также проблема в изношенности
электросетей и электрооборудования и
нестабильности электроснабжения (аварии и
отключения) Более 10- 15кВт на дом
«выжать» не удаётся, да прокладка кабеля
обходится в 1,5-2тыс.$.
Напольных электрокотлов на рынке не
много(фирмы СТС, ACV, ELCO,
ЭВАН,РУСНИТ). Большая часть из них
настенные. Стоит продукция зарубежных производителей 40-65$ за кВт,
отечественные – примерно втрое дешевле.
Твёрдое топливо. Оно ценно своей
доступностью. Котлы на твёрдом топливев
российских условиях, да
ещё при частых отключениях электроэнергии, когда перестают
работать наддувные горелки и
автоматикахороший выход для владельцев
коттеджей.
* Количество контуров. По
принципам функционирования разница между одно- и двухконтурными котлами
незначительна. Двухконтурные котлы более подходят для теплоснабжения коттеджей
площадью до 300кв. метров. В большом доме им сложнее обеспечить горячее
водоснабжение: приборы удалены, вода в трубах остывает, на утепление и
циркуляцию ГВС приходится тратить дополнительные деньги. Там, где
водопотреблениевелико (большая семья)
или дом велик, одноконтурные котлы предпочтительнее. Их удобнее соединить с
бойлерами нужной производительности или с друг с другом в каскад, если
потребность в мощности возросла.
* Горелки. Атмосферные.
Они не требуют электропитания и бесшумны в работе. Однако при малом давлении
газа, помимо потери мощности, возникает ещё одна неприятность: рламя опускается
на горелку и она прогорает. При давлении до 5мбар устойчиво работают котлы FRISQUET,CTC, FONDITAL, DAKON.
Сейчас линейка атмосферных горелок расширилась. Появились модели с полным
предварительным смешиванием газа и воздуха (BOSCHDE, DIETRICH)
и кинетического беспламенного горения (VIESSMANN). С ними котлы работают устойчивее, с большим КПД и при
малом давлении газа
Наддувные. Поток воздуха, подаваемый вентилятором,
создаёт хорошую горючую смесьпри
давлении газа до 5мбар и даже ниже Но шум (50-55дБА )- пока неизбежный их
спутник. Поэтому котлы с ними приходится ставить в отдельное помещение, такие
горелки намного дороже атмосферных. Зато их легко сменить, если потребуется
перейти с газа на дизельное топливо или наоборот. Кстати переход с газа на дизельное
топливо сделать легче при переходе с дизтоплива на газ нужно обязательно
почистить котёл и дымоход от сажи, иначе она может забить все форсунки резко
ухудшить горение топлива.
*Материалы теплообменника. Сталь или чугун? Спор об их
лидерстве идёт но честно говоря, повод для этого чисто маркетинговый. И
чугунные и стальные работают одинаково хорошо, если грамотно настроены. Плюсом
чугунных является то, что они разборные (секционные). Значит, установить котёл,
даже большой мощности, в уже построенное помещение- не проблема. Стальной же
моноблочен и не всегда «пролезает» в двери или под лестницы. Ещё одно
достоинство чугуна – стойкость к коррозии. Так в котлах DEDIETRICH он изнашивается на 0,1 мм в год, и поэтому эти
котлы работают по 30лет. А у котлов GOLDLINESILVER (CТС)
топки служат-50лет. Но чугун чуствительнее
