• Текст документа
  • Статус
Оглавление
Поиск в тексте


АВОК, N 2, 2010
А.А.Наумов, генеральный директор ООО "Миктерм"
С.Ф.Серов, руководитель научного сектора ООО "Миктерм"
Н.С.Дегтярев, инженер ООО "Миктерм"



В большинстве регионов России актуальна проблема снижения суточной неравномерности потребления электрической энергии. С этой целью вводятся двухставочные и многоставочные тарифы на электроэнергию.

Одно из перспективных направлений снижения дневных пиковых нагрузок - теплоснабжение индивидуальных домов с аккумуляторами теплоты, заряжаемыми в ночное время.


Выпускаемые за рубежом и на ряде отечественных предприятий высокотемпературные электрические накопители теплоты на основе талькохлоридов [1] показали свою эффективность для обогрева временных сооружений и легких торговых павильонов, но эти устройства имеют санитарно-гигиенические ограничения для применения в жилых зданиях. При контакте с поверхностями с высокой температурой происходит "выгорание" кислорода воздуха и возгонка пыли.

Этих недостатков лишены низкотемпературные системы отопления и горячего водоснабжения с парафиновыми аккумуляторами теплоты. Процессы аккумуляции теплоты с фазовым переходом достаточно хорошо изучены [1, 2, 3, 4], но до настоящего времени широкого применения в системах теплоснабжения зданий не получили. Это связано как со сложностями конструктивной реализации таких теплоаккумуляторов, так и с имевшими место до недавнего времени проблемами двухставочной тарификации электроэнергии в пригородах и сельской местности. В настоящее время в большинстве населенных пунктов страны имеется техническая возможность реализации двухставочных, а в ряде областей и многоставочных тарифов на электроэнергию.

Авторами разработана оригинальная конструкция и расчетная модель аккумулятора теплоты со встроенным теплообменником для теплоснабжения индивидуальных домов. Благодаря высокой теплоте фазового перехода при температуре +45...+65 °С, парафин позволяет в системах теплоснабжения индивидуальных домов аккумулировать на 1 мАккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов рабочего объема до 60-65 кВт·ч тепловой энергии.

Этого количества теплоты достаточно для снижения пиковых нагрузок в системах отопления и горячего водоснабжения современного жилого дома площадью 100 мАккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов.

Теплоаккумулятор представляет собой емкость, заполненную парафином Т2 с температурой плавления +52 °С, внутри которого размещены кассеты с эффективными змеевиковыми теплообменниками из тонкостенной гофрированной нержавеющей трубки. Кассеты аккумулятора теплоты армированы стальным каркасом (сеткой) из проволоки диаметром 1 мм (рис.1). Армирование выполняет две функции: создает заданную пространственную структуру змеевикового теплообменника и выполняет функцию "теплопроводного ребра" для интенсификации процессов теплообмена. В аккумуляторе кассеты группируются параллельно друг другу. При этом движение горячей воды в соседних кассетах авторами предложено организовать навстречу друг другу, тем самым реализуется схема бифилярного теплообменника. В этом случае средняя температура двух соседних трубок примерно одинакова в любом сечении аккумулятора. За счет бифилярности достигается эффект равномерного плавления парафина во всем объеме. Кассеты объединяются в подающий и обратный коллекторы. Живое сечение коллекторов существенно больше, чем суммарное сечение присоединенных трубок. Коллектор работает как камера статического давления, обеспечивая равномерное затекание воды в каждую из кассет теплообменника. Наличие стального каркаса, работающего по принципу теплопроводного ребра, позволяет значительно сократить поверхность змеевикового теплообменника, а вместе с тем и гидравлическое сопротивление аккумулятора теплоты.

Аккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов


Рис.1. Схема кассеты аккумулятора теплоты:

1 - сетка плетеная 5x5 см; 2 - рамка из уголка; 3 - гофрированная трубка; 4 - коллекторы для подачи и сбора греющей воды



Принципиальная схема теплоснабжения дома с баком-аккумулятором показана на рис.2.

Аккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов


Рис.2. Принципиальная схема подключения аккумулятора теплоты в систему теплоснабжения индивидуального дома:

1 - водоподогреватель проточный системы ГВС; 2 - электрокотел системы отопления; 3 - аккумулятор теплоты фазового перехода ООО "Миктерм"; 4 - циркуляционный насос; 5 - трехходовой клапан с электроприводом; 6 - клапан трехходовой запорно-регулирующий; 7 - клапан обратный; 8 - кран шаровый; 9 - вибровставка; 10 - фильтр холодной воды

Горячая вода от электрокотла с температурой +80...+85 °С поступает в змеевиковый теплообменник аккумулятора, нагревает массу парафина и расплавляет его при температуре +52 °С.

В дальнейшем температура жидкого парафина повышается до +75 °С. Стальной армированный каркас увеличивает "эффективную" теплопроводность в объеме аккумулятора, интенсифицирует теплообмен и позволяет сократить поверхность теплообменника.

Зарядка аккумулятора (плавление парафина) осуществляется в ночной период примерно за 8 часов. Контейнер аккумулятора имеет внутреннюю эластичную теплоизоляцию, воспринимающую изменение объема парафина при фазовом переходе.

Теплообменник, с помощью которого осуществляется зарядка аккумулятора, используется для теплоснабжения системы отопления в дневное время (рис.2). Второй теплообменник, размещенный в аккумуляторе, используется для горячего водоснабжения по независимой схеме.

Проанализируем эффективность использования теплоаккумулятора на примере теплоснабжения дома с отапливаемой площадью 100 мАккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов, рассчитанного на трех жителей при следующих исходных данных:

- расчетная удельная нагрузка на отопление с учетом внутренних тепловыделений 40 Вт/мАккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов при наружной температуре воздуха -17 °С;

- расчетный расход горячей воды на одного жителя при температуре +50 °С - 100 л/сут.

При этих условиях нагрузки на систему теплоснабжения дома составляет:

- на отопление - 96 кВт·ч/сут;

- на горячее водоснабжение - 15,35 кВт·ч/сут;

- общие - 111,35 кВт·ч/сут.

Необходимая мощность электрокотла из условия зарядки аккумулятора за 8 часов составит 14 кВт.

График изменения нагрузки на теплоснабжение в зависимости от наружной температуры воздуха показан на рис.3. Нижняя линия характеризует отопительную нагрузку, верхняя - общую.

Аккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов


Рис.3. Изменение нагрузки на теплоснабжение дома в зависимости от наружной температуры



Годовая потребность в теплоте для отопления определяется показателем градусо-суток. При низких температурах наружного воздуха доля расхода тепловой энергии в общей потребности за отопительный период сравнительно невелика, и это обстоятельство позволяет рассматривать комбинированные режимы работы системы теплоснабжения дома.

Из экономических соображений аккумулятор теплоты может принять на себя не всю, а часть нагрузки на теплоснабжение здания. Проанализируем технико-экономические показатели системы теплоснабжения для разных вариантов аккумуляции теплоты.

В табл.1 приведены данные о расходе электроэнергии в дневное и ночное время в зависимости от тепловой емкости аккумулятора. Отметим, что тепловая емкость аккумулятора в 75 кВт·ч обеспечивает полностью потребность теплоснабжения при температуре наружного воздуха -15 °С и выше, 63 кВт·ч соответствует температуре наружного воздуха -10 °С, 51 кВт·ч - +5 °С и 39 кВт·ч - 0 °С. В ночное время электрокотел работает как на зарядку теплоаккумулятора, так и на теплоснабжение системы отопления.

Доступ к полной версии этого документа ограничен

Ознакомиться с документом вы можете, заказав бесплатную демонстрацию систем «Кодекс» и «Техэксперт».

Что вы получите:

После завершения процесса оплаты вы получите доступ к полному тексту документа, возможность сохранить его в формате .pdf, а также копию документа на свой e-mail. На мобильный телефон придет подтверждение оплаты.

При возникновении проблем свяжитесь с нами по адресу uwt@kodeks.ru

Примеры

аналогичных документов, доступных с полным текстом:

Аккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов

Название документа: Аккумуляционные системы теплоснабжения индивидуальных домов

Вид документа: Комментарий, разъяснение, статья

Принявший орган: Различные информационные источники

Опубликован: / АВОК N 2, 2010 год
Дата принятия: 01 апреля 2010

Информация о данном документе содержится в профессиональных справочных системах «Кодекс» и «Техэксперт»
Узнать больше о системах