EA012946B1 - Способ реконструкции системы энергоснабжения здания - Google Patents

Способ реконструкции системы энергоснабжения здания Download PDF

Info

Publication number
EA012946B1
EA012946B1 EA200802164A EA200802164A EA012946B1 EA 012946 B1 EA012946 B1 EA 012946B1 EA 200802164 A EA200802164 A EA 200802164A EA 200802164 A EA200802164 A EA 200802164A EA 012946 B1 EA012946 B1 EA 012946B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
heat
energy
heating
gas
consumption
Prior art date
Application number
EA200802164A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200802164A1 (ru
Inventor
Сергей Николаевич Осипов
Владимир Митрофанович Пилипенко
Original Assignee
Научно-Исследовательское И Проектно-Технологическое Республиканское Унитарное Предприятие "Институт Ниптис Им. Атаева С.С."
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Исследовательское И Проектно-Технологическое Республиканское Унитарное Предприятие "Институт Ниптис Им. Атаева С.С." filed Critical Научно-Исследовательское И Проектно-Технологическое Республиканское Унитарное Предприятие "Институт Ниптис Им. Атаева С.С."
Publication of EA200802164A1 publication Critical patent/EA200802164A1/ru
Publication of EA012946B1 publication Critical patent/EA012946B1/ru

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17—District heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области модернизации и реконструкции старых зданий и сооружений, оборудованных для приготовления горячей воды газовыми проточными водонагревателями, как без повышения, так и с повышением плотности застройки старых микрорайонов, позволяющее не уменьшать, а при необходимости увеличивать коэффициент теплофикации ТЭЦ, что дает возможность существенно экономить первичное топливо. Предлагаемое изобретение применимо для систем городского централизованного энергоснабжения, для которых существенная часть энергии обеспечивается за счет теплофикационного цикла ТЭЦ или аналогичных с использованием ВЭР. Согласно изобретению при реконструкции дополнительно уменьшают уровень энергопотребления на отопление здания, приготовление горячей воды переводят с газовых проточных водонагревателей на использование прямой сетевой воды, температуру которой понижают и которую нагревают с использованием теплофикационного режима ТЭЦ, а высвобожденный расход газа используют для производства электрической и тепловой энергии на локальных газопоршневых установках или мини-ТЭЦ для компенсации роста электропотребления и его пиковых значений при реконструкции и уплотнении жилого массива или района.

Description

Изобретение относится к области модернизации и реконструкции старых зданий и сооружений, оборудованных для приготовления горячей воды газовыми проточными водонагревателями, как без повышения, так и с повышением плотности застройки старых микрорайонов, позволяющее не уменьшать, а при необходимости увеличивать коэффициент теплофикации ТЭЦ, что дает возможность существенно экономить первичное топливо. Предлагаемое изобретение применимо для систем городского централизованного энергоснабжения, для которых существенная часть энергии обеспечивается за счет теплофикационного цикла ТЭЦ или аналогичных с использованием ВЭР.
Особенно в последней трети XX в., в связи с резким ростом цен на энергоресурсы проводятся обширные работы по уменьшению трансмиссионных и иных теплопотерь зданий с целью экономии расходов на отопление. Так, проводимая в Республике Беларусь тепловая модернизация зданий позволяет сократить трансмиссионные потери примерно в 2 раза, что уменьшает общий расход энергии на отопление примерно на 30% [1]. Использование канальных теплообменников-рекуператоров воздух-воздух [2] позволяет уменьшить общие энергозатраты на отопление жилых зданий еще примерно в 2 раза, что уменьшает общие потери тепла по сравнению с первоначальными до тепловой реабилитации почти в 3 раза. Полученную экономию энергии можно частично направить на теплоснабжение новых зданий, построенных для уплотнения застройки старых микрорайонов и жилых массивов, имеющих внутри застроенных периметров кварталов значительные свободные площади, а также на устройство централизованного горячего водоснабжения вместо квартирных газовых проточных водонагревателей. Только такое использование сэкономленного тепла в системах теплоснабжения со значительной долей теплофикационного режима ТЭЦ позволяет оправдать существенные затраты на тепловую модернизацию зданий и использование квартирных теплообменников воздух-воздух. При замене одного газового водонагревателя на централизованное горячее водоснабжение в соответствии с п.6.3 СНБ 4.03.01-98 (с.6) годовой расход природного газа уменьшается на 150 м3 (с 250 до 100 м3 на приготовление пищи). Поэтому в связи с постоянным ростом стоимости газа особенно интенсивным (почти в 4 раза) в период 2007-2010 гг. повышение эффективности использования теплофикационного режима ТЭЦ путем замены газовых проточных водонагревателей может иметь особое значение для повышения энергосбережения жилого сектора. Кроме того, переход на централизованное горячее водоснабжение существенно повышает уровень безопасности жизнедеятельности людей, т. к. с каждым годом количество смертельных случаев при использовании газовых проточных водонагревателей увеличивается.
Прямых аналогов предлагаемому изобретению найти не удалось.
В качестве прототипа можно принять представленную в [3, рис. 13.2, с.421] зависимость удельной экономии расчетных затрат от присоединенной тепловой нагрузки, из которой видна общая тенденция резкого повышения затрат при уменьшении коэффициента теплофикации меньше оптимального значения. К недостатку прототипа следует отнести отсутствие поддержания оптимального значения коэффициента теплофикации не только с изменением температуры наружного воздуха в течение отопительного сезона, но и при изменении тепловой нагрузки вследствие тепловой модернизации зданий и применения теплообменников-рекуператоров воздух-воздух. Превышение величины оптимального значения коэффициента теплофикации приводит к медленному снижению удельной экономии расчетных затрат в зависимости от присоединенной тепловой нагрузки.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение компенсации присоединенной к ТЭЦ тепловой нагрузки в случае ее падения вследствие тепловой модернизации зданий и использовании теплообменников-рекуператоров воздух-воздух, достижение полезного использования высвободившейся присоединенной тепловой нагрузки без значительных затрат и длительной реконструкции всей системы теплоснабжения, а также повышение эффективности работы ТЭЦ при изменяющихся условиях энергетического снабжения зданий.
Поставленная задача решается достижением технического результата посредством предлагаемого способа реконструкции энергоснабжения здания, заключающегося в том, что проводят его тепловую модернизацию, устанавливают теплообменники-рекуператоры типа воздух-воздух, используют подачу прямой сетевой воды, нагретой полностью или частично за счет теплофикационного режима ТЭЦ. При этом согласно способа по изобретению дополнительно снижают уровень энергопотребления на отопление здания, переводят приготовление горячей воды с газовых проточных водонагревателей на использование прямой сетевой воды, температуру которой понижают и которую нагревают с использованием теплофикационного режима ТЭЦ, а высвобождаемый при этом расход газа направляют на производство электрической и тепловой энергии посредством дополнительно установленных локальных газопоршневых установок или миниТЭЦ с целью компенсации роста электропотребления и его пиковых значений при реконструкции и уплотнении жилого массива или района.
Предлагаемый способ предусматривает при уменьшении уровня энергопотребления на отопление в результате тепловой модернизации и применения теплообменников-рекуператоров типа «воздухвоздух», который заключается в переводе нагрева бытовой горячей воды с газовых проточных водонагревателей на централизованную домовую систему горячего водоснабжения, работающую от общей сети теплоснабжения. При этом в системе газоснабжения города в соответствии с укрупненным нормативом СНБ 4.03.01-98 (с.6, п.6.3) высвобождается 150 м3/год природного газа на 1 человека, горячее водоснаб
- 1 012946 жение которого централизованно за счет теплоснабжения.
Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 - графическая зависимость расхода теплоты на отопление от наружной температуры;
фиг. 2 - графики изменения температуры наружного воздуха 1нар (фиг. 2а), процентной доли тепловой нагрузки О (фиг. 2б) и температуры сетевой воды прямой (1пс) и обратной (1ос) от годовой продолжительности теплоснабжения для условий г. Минска.
В качестве примера можно привести результаты расчетов для старого городского жилого массива с домами, оборудованными газовыми проточными водонагревателями, где проживает 16045 человек [4, с.221, табл. 4.2]. Для такого жилого массива расход теплоты на отопление Οι в зависимости от наружной температуры 1Н графически представлен линией 1 на фиг. 1. Там же линией 2 представлен расход теплоты на вентиляцию общественных зданий, который достаточно мал. Общий расход теплоты на отопление и вентиляцию жилого района до тепловой модернизации представлен линией 3. После тепловой модернизации всех зданий расход теплоты на отопление уменьшился примерно на 30-35% [1], что представлено пунктирной линией 4.
В случае повсеместного применения теплообменников-рекуператоров воздух-воздух расход теплоты на отопление уменьшается примерно в 2 раза [2] от уровня теплопотребления после тепловой модернизации (фиг. 1, линия 5).
Как показывают расчеты, приведенные в [4, с.222], средний расход теплоты на централизованное горячее водоснабжение жилого района составляет = 50 МВт (фиг. 1, линия 6) и общая замена всех газовых проточных водонагревателей на централизованное горячее водоснабжение прибавляет эту величину к общему централизованному теплопотреблению (линия 7 - в случае только тепловой модернизации всех зданий и линия 8 - в случае тепловой модернизации зданий и повсеместного использования в жилом секторе теплообменников-рекуператоров воздух-воздух). Если принять в качестве начальной границы использования пиковых источников теплоты - 2°С (О = 100 МВт), то из сравнения линий 3 и 7 на фиг. 1 видно, что необходимая мощность пиковых источников остается примерно прежней и не требует какойлибо перестройки. При этом вся необходимая тепловая мощность до 100 МВт получается за счет теплофикационного режима в течение всего года кроме небольшого (2-3 недели) периода профилактического ремонта теплосети. Таким образом, перевод старых жилых зданий после тепловой модернизации с газовых проточных водонагревателей на централизованное горячее водоснабжение позволяет без каких-либо переделок использовать имеющуюся систему теплоснабжения и за счет теплого периода года (для условий г. Минска около 160 суток) расширить использование теплофикационного периода работы ТЭЦ.
В случае, когда кроме тепловой модернизации квартиры оборудуются теплообменникамирекуператорами воздух-воздух, а газовые проточные водонагреватели заменяются системой централизованного горячего водоснабжения, общее потребление теплоты заметно уменьшается (фиг. 1, линия 8), что позволяет использовать пиковые источники теплоты только при наружной температуре 1Н < - 7°С и существенно экономить топливо. При этом доля теплофикационной теплоты ТЭЦ увеличивается, что уменьшает расход топлива на отопление и горячее теплоснабжение старых жилых массивов в результате модернизации. Кроме того на 16045 жителей высвобождается средний расход газа около 2,4 млн м3/год.
В связи с резким (примерно в 3 раза) уменьшением расхода теплоты на отопление жилых помещений после их тепловой модернизации и рекуперации воздуха ранее установленные обогревательные приборы (радиаторы, конвекторы и т. п.) обладают явно излишней греющей способностью, что требует либо их замены, либо резкого изменения параметров внутридомового теплоносителя. Однако этот вопрос не однозначен, так как такие условия создают возможности корректировки температуры прямой сетевой воды до величины, при которой не требуется использования пиковых источников теплоты, а достаточно температуры воды теплофикационного цикла ТЭЦ. На фиг. 2 приведен типичный годовой график, на котором представлены графики изменения температур наружного воздуха 1нар (а), процентной доли тепловой нагрузки О (б) и температуры сетевой воды прямой (1пс) и обратной (1,,с) от годовой продолжительности теплоснабжения для условий г. Минска. Здесь (ОГодПик и ОГодТур - годовой отпуск теплоты от пикового источника и турбины - соответственно, а точками (о) обозначены расчетные предельные параметры отборов пара турбины при часовом коэффициенте теплофикации аТЭЦ = 0,5. С ростом стоимости топлива оптимальные значения коэффициентов теплофикации, по-видимому, будут возрастать, так как при теплофикации наиболее полно используется скрытая теплота парообразования воды. Поэтому представляется целесообразным снизить температуру прямой сетевой воды даже для пиковой наружной температуры (1Нар=-25°С) до 95-100°С и отказаться от использования пиковых источников теплоты, непосредственно расходующих топливо, и осуществлять теплоснабжение жилого района за счет теплофикационного режима ТЭЦ.
Необходимо отметить, что переход на централизованное горячее водоснабжение позволяет понизить температуру обратной сетевой воды до 20-30°С.
В последние годы в бытовом электропотреблении произошли существенные изменения. С одной стороны, электропотребление отдельных новых электроприборов (телевизоры, холодильники и др.) несколько уменьшилось в связи с более высоким КПД, но с другой, установленные мощности и ассорти
- 2 012946 мент бытовых электроприборов резко увеличились, что в целом привело к росту пиковых значений электропотребления, особенно в отдельные часы выходных и праздничных дней. Поэтому существующие системы электроснабжения реконструируемых жилых массивов и микрорайонов также нуждаются в серьезной и дорогостоящей реконструкции.
Учитывая высвобождение значительного количества природного газа (около 2,4 млн м3 в год на 16000 жителей) в результате перевода горячего водоснабжения с проточных газовых водонагревателей на централизованную систему теплоснабжения, представляется возможным использовать этот газ на локальную выработку электроэнергии и даже тепловой энергии особенно в периоды максимумов энергопотребления. Разработанные в последние годы блочные миниТЭЦ и газопоршневые установки позволяют в автоматическом режиме производить электроэнергию и тепло в непосредственной близости от потребителей с высоким КПД, что делает их выгодными для покрытия особенно пиковых электрических нагрузок в реконструируемых микрорайонах. Для этих условий особое значение имеют не столько средние величины высвобожденных объемов газа, сколько расчетные значения расходов газа, на которые рассчитана существующая распределительная система газоснабжения.
В качестве примера уменьшения расчетного расхода газа при переводе горячего водоснабжения с газовых проточных водонагревателей на централизованное теплоснабжение можно привести расчеты для 60-квартирного 5-этажного дома, оборудованного 4-комфорными газовыми плитами для приготовления пищи с расчетным расходом газа с|н= 1,1 м3/ч и газовыми проточными водонагревателями с расчетным расходом газа с.|[; = 2,1 м3/ч. Тогда с учетом величины коэффициента одновременности в соответствии с СНБ 4.03.01-98 (приложение В, с.79) для 4-комфорных плит с проточными водонагревателями Кп+в=0,203, а для только 4-комфорных плит Кп+в=0,220 расчетные расходы газа составят: дп+в=60-0,203(1,1+2,1)=39 м3/ч и дп=60-0,220-1,1=14,6 м3/ч, что примерно в 2,7 раза меньше.
Таким образом, в наиболее напряженные периоды энергопотребления при существующей распределительной сети только за счет одного 60-квартирного дома можно доставить для миниТЭЦ около 34,4 м3/ч природного газа, из которого можно выработать около 100-120 кВт электроэнергии и значительное количество теплоты.
Предполагаемое изобретение не имеет отрицательных последствий и направлено на повышение эффективности использования тепловых ресурсов и реализации их возможной экономии при тепловой модернизации жилых зданий и использовании теплообменников-рекуператоров воздух-воздух.
Источники информации
1. Пилипенко В.М. О преобразовании пятиэтажной жилой застройки. -Мн.: УП «Институт НИПТИС», сб. «Решение проблем вентиляции и отопления при строительстве, модернизации и реконструкции зданий», 2000, с.4-10.
2. Данилевский Л.Н., Таурогинский Б.И. Исследование эффективности канальных теплообменников-рекуператоров воздух-воздух. - Мн.: Строительная наука и техника., № 4(7), 2006, с.36-41.
3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: МЭИ, 2001, с. 472.
4. Хрусталев Б.М. и др. Теплоснабжение и вентиляция. - Мн.: ДизайнПРО, 1997, с. 384.
5. Яковлев Б.В. Повышение эффективности систем теплофикации и теплоснабжения. - Мн.: Адукация, 2002, с. 448.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    Способ реконструкции системы энергоснабжения здания, заключающийся в том, что проводят его тепловую модернизацию, устанавливают теплообменники-рекуператоры типа воздух-воздух, используют подачу прямой сетевой воды, нагретой полностью или частично за счет теплофикационного режима ТЭЦ, отличающийся тем, что дополнительно снижают уровень энергопотребления на отопление здания, переводят приготовление горячей воды с газовых проточных водонагревателей на использование прямой сетевой воды, температуру которой понижают и которую нагревают с использованием теплофикационного режима ТЭЦ, а высвобождаемый при этом расход газа направляют на производство электрической и тепловой энергии посредством дополнительно установленных локальных газопоршневых установок или мини-ТЭЦ с целью компенсации роста электропотребления и его пиковых значений при реконструкции и уплотнении жилого массива или района.
EA200802164A 2007-12-17 2008-11-19 Способ реконструкции системы энергоснабжения здания EA012946B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BY20071562 2007-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200802164A1 EA200802164A1 (ru) 2009-06-30
EA012946B1 true EA012946B1 (ru) 2010-02-26

Family

ID=40933269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200802164A EA012946B1 (ru) 2007-12-17 2008-11-19 Способ реконструкции системы энергоснабжения здания

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA012946B1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107559947B (zh) * 2017-09-27 2023-04-07 新智数字科技有限公司 一种燃气壁挂炉控制系统及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1028856A1 (ru) * 1981-09-04 1983-07-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт "Внипиэнергопром" Среднеазиатское Отделение Способ перераспределени расхода теплоносител между подогревател ми теплофикационной турбины
RU2089790C1 (ru) * 1994-11-01 1997-09-10 Акционерное общество открытого типа "Братский алюмииевый завод" Способ регулирования распределения теплоносителя в системе теплоснабжения с использованием основного и дополнительного источников тепла и система для его осуществления

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1028856A1 (ru) * 1981-09-04 1983-07-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт "Внипиэнергопром" Среднеазиатское Отделение Способ перераспределени расхода теплоносител между подогревател ми теплофикационной турбины
RU2089790C1 (ru) * 1994-11-01 1997-09-10 Акционерное общество открытого типа "Братский алюмииевый завод" Способ регулирования распределения теплоносителя в системе теплоснабжения с использованием основного и дополнительного источников тепла и система для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
EA200802164A1 (ru) 2009-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206648147U (zh) 固体蓄热电锅炉和跨季节自然水体结合的蓄热调峰系统
Gustafsson et al. Experimental evaluation of radiator control based on primary supply temperature for district heating substations
CN201069212Y (zh) 用于冬季采暖的太阳能供热装置
CN106969399A (zh) 一种清洁能源发电的消纳调峰系统及其消纳调峰方法
EP3732400B1 (en) Method for improved utilization of energy grids
EA012946B1 (ru) Способ реконструкции системы энергоснабжения здания
CN214009334U (zh) 基于太阳能耦合电锅炉辅助加热供热采暖装置
CN109631144A (zh) 大型集中式综合以电供热系统及其组合运行优化方法
CN209960617U (zh) 一种太阳能水循环与锅炉互补的供暖装置
CN111305374B (zh) 一种环保蓄能建筑
WO2010147492A2 (en) Method of heating of the residential buildings and a heating system for the residential buildings
CN210688439U (zh) 一种家用固体蓄热式电供热系统
JP4098739B2 (ja) コージェネレーションシステム
Gao et al. Cooperative optimal operation strategy of household electric heating
Rogers A reconsideration of the use of domestic CHP in the UK domestic market
Li et al. Technological issues to supply low temperature district heating
SU1753190A2 (ru) Тепловой пункт
Renedo et al. Cogeneration in District Heating Systems.
Pătraşcu et al. Heat Demand Analysis of District Heating Substations for Operation Improvement
Executive Energy efficiency good practice guide for refurbishment of the residential sector (Low Rise) 2015
Renedo Estébanez et al. Cogeneration in district heating systems
CN101059268A (zh) 集中秸秆制气分户供暖系统
JP3199992U (ja) 集合住宅コージェネレーション装置
CN206786812U (zh) 一种清洁能源发电的消纳调峰系统
Buckett Heat pumps: energy solution or issue

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

TC4A Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU