Страница 4 из 9
Использование ТНУ позволяет обеспечить теплоснабжение и горячее водоснабжение с минимальными затратами первичной энергии, что достигается за счет высокого значения коэффициента использования теплоты μ.
Результаты расчета годовых эксплуатационных расходов на теплоснабжение с применением различных видов отопления приведены в таблице 2 [5], при проведении расчетов было принято, что тепловая нагрузка рассчитываемого помещения составляет 180 м2, тепловая нагрузка 15 кВт, а отопительный сезон— 1700 часов в год.
Таблица 2 – Эксплуатационные затраты на теплоснабжение
Исходя из результатов расчета, приведенных в таблице 2, использование ТНУ для теплоснабжения с экономической точки зрения более целесообразно, чем применение ТЭЦ и индивидуальных газовых котельных. Это обусловлено тем, что величина годовых затрат на отопление и стоимость единицы производимой тепловой энергии, значительно меньше по сравнению с другими видами отопления.
К тому же ТН более безопасны в сравнении с индивидуальными котлами, поскольку при работе не производится сжигания топлива, а значит нет открытого огня и в воздух, не выделяются вредные смеси и газы. Узлы теплонасосной установки не нагреваются выше 90 °C, что не даст им послужить причиной возникновения пожара.
Схема работы ТН представлена на рисунке 1 [6].
Основные рабочие части ТН:
– компрессор, позволяющий создавать высокое давление;
– расширительный клапан, с помощью которого происходит переход хладагента из жидкого состояния в газообразное;
– испаритель, представляющий собой радиатор из тонких трубок, которые имеют высокую теплопроводность;
– конденсатор.
Хладагент, находящийся полностью или частично в газообразном состоянии, сжимается компрессором, что приводит к его переходу в жидкое состояние. При повышении давления он также нагревается. Далее теплоноситель попадает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется на стенках теплообменника. Охлажденный жидкий хладагент подается в расширительный клапан, проходя через который, происходит переход его из жидкой фазы в газообразное состояние. В испарителе парообразный теплоноситель охлаждается, после чего отбирает тепловую энергию, и цикл повторяется снова.
В большинстве случаев характеристика имеющегося источника определяет его тепловые, энергетические, экономические характеристики. Основные требования к идеальному источнику тепла:
− отсутствие коррозии или загрязнений;
− отсутствие дополнительных существенных вложений и расходов по его обслуживанию;
− стабильная температура 0…40 °C, достаточная для эффективной работы ТН.
Рисунок 1 – Схема работы теплового насоса
В качестве источника тепловой энергии в системах с применением ТН используют наружный и удаляемый воздух, почву, геотермальные источники, грунтовые воды. Так же ТН могут получать тепловую энергию, утилизируя энергию сбросной низкопотенциальной теплоты промышленных предприятий, что имеет большую перспективу.
Тепловые насосы более безопасны и экономичны, чем котлы на газовом или твердом топливе, поэтому широко используются в системах централизованного и индивидуального отопления и горячего водоснабжения по всему миру.
Выделяют несколько различных видов систем отопления подстанций с использованием тепловых насосов [7]:
– с подачей нагретого масла в систему отопления;
– с нагревом воды в масло-водяном теплообменнике;
– с нагревом воды с помощью теплового насоса;
– с нагревом воздуха в масло-воздушном теплообменнике;
– с непосредственным отводом нагретого воздуха от охлаждающих радиаторов;
– с нагревом воздуха в водо-воздушном теплообменнике.
Применение одной из вышеперечисленных систем отопления должно производиться в зависимости от типа, мощности, установленных на ПС силовых трансформаторов, удаленности отапливаемых помещений, а также вида теплоносителя, который планируется использовать в отопительном контуре.
На данный момент времени все чаще на подстанциях применяется схема нагрева воды с использованием теплового насоса, что обусловлено рядом преимуществ этой системы:
– не требуется реконструкции имеющейся на подстанции системы отопления. При установок на ПС системы отопления с применением теплового насоса, сохраняется возможность использования уже установленных в помещениях радиаторов водяного отопления.
– немаловажным преимуществом является тот факт, что данная система, в отличие от других систем отопления, позволяет передавать тепловую энергию потребителям, которые могут находиться на расстоянии до 1 км от подстанции.
Принцип работы данной системы следующий. Попадая в теплообменник, нагретое в процессе работы трансформатора масло передает свое тепло воде, циркулирующей в промежуточном контуре между теплообменником «масло-вода» и ТН. После чего данная тепловая энергия в испарителе поглощается фреоновым контуром теплового насоса. Далее фреон, находящийся полностью или частично в газообразном состоянии, сжимается компрессором, что приводит к его переходу в жидкость. Естественно, при повышении давления и переходе фреона из газообразного состояния в жидкое он нагревается. После чего теплоноситель попадает в конденсатор, где происходит нагрев воды, которая используется непосредственно для отопления эксплуатируемых персоналом помещений, а так же для обеспечения горячего водоснабжения.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что схема отопления помещений подстанции с применением теплового насоса позволит значительно снизить затраты ее на собственные нужды, а также позволит в купе с другими мероприятиями позволит решить проблему снижения суммарных потерь в энергосистемах и повышения эффективности их работы.
Список использованных источников:
1. Новости энергетики / Есть ли будущее у ветроэнергетики в России [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://novostienergetiki.ru/est-li-budushhee-u-vetroenergetiki-v-rossii/ – Заглавие с экрана.
2. Энергетическая стратегия России на период до 2035 года [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ac.gov.ru/files/content/1578/11-02-14-energostrategy-2035-pdf.pdf – Заглавие с экрана.
3. T-nasos/ История тепловых насосов [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://osipovs.ru/index.php/istory-tn— Заглавие с экрана.
4. Морозюк, Т. В. Теория холодильных машин и тепловых насосов: учеб. пособие / Т. В. Морозюк. – Одесса: Студия «Негоциант», 2006. – 712 с.
5. Калнинь, И. М. Энергосберегающие, экологически чистые технологии теплоснабжения производственных и жилых помещений / И. М. Калнинь, Л. Я. Лазарев, А. И. Савицкий.
6. Трубаев, П. А. Тепловые насосы: учеб. пособие / П. А. Трубаев, Б. М. Гришко. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2009. – 142 с.
7. Елистратов, В. В. Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики: учебное пособие / В. В. Елистратов, М. В. Кузнецов. – Ч. 1: Определение ветроэнергетических ресурсов региона. – Санкт-Петербург: Изд-во СПбГПУ, 2004. – 59 с.
Разработка системы заблаговременного обнаружения токов короткого замыкания
Брындин А. И. – студент группы 8Э-61, Гизбрехт О. П. – студент группы Э-31, Белицын И. В. – к.п.н., доцент РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»
Первые эксперименты человека с электричеством и созданием цепей для прохождения тока сопровождались короткими замыканиями и неисправностями, во время которых приобретался опыт и знания, выявлялись закономерности протекающих процессов и вырабатывались правила эксплуатации. На основе анализа допущенных ошибок начали создаваться устройства, предохраняющие оборудование и людей от электрического воздействия. Первыми такими приборами стали плавкие предохранители, которые перегорали при создании критических нагрузок, разрывая цепи электрического тока.