мощностей. Перевод теплоэнергетического хозяйства страны на путь интенсивного развития заставляет критически с новых позиций Подойти к вопросу оптимизации систем теплоснабжения, в том числе к определению оптимальных областей применения централизованных и децентрализованных систем.

Важным направлением экономии топлива для теплоснабжения является использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), образующихся главным образом при промышленном производстве. Использование горючих и тепловых ВЭР в черной металлургии, химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной промышленности Позволяет ежегодно экономить более 60 млн. т усл. топл. Однако масштабы использования вторичных энергетических ресурсов в СССР еще недостаточны. Так, расчеты показывают, что полное использование только тепловых ВЭР дало бы возможность получить годовую экономию 80 ... 135 млн т усл. топл., что, примерно, соответствует годовой Потребности в тепле промышленных зданий.

Об эффективности этого метода экономии тепловой энергии в системах теплоснабжения свидетельствуют данные об удельных капитальных вложениях в различные энергосберегающие мероприятия [1, 5], % общих вложений в развитие топливно-энергетического Комплекса:

Развитие топливно-энергетического комплекса, включая добычу, транспортирование, переработку топлива, сооружение котельных и теплотрасс ................................................ 100

оптимизация систем и схем управления..............;.... 15 ... 45

повышение теплозащиты зданий.......................65 ... 130

использование геотермальных вод..............■.........20 ... 90

использование солнечной энергии....................... 80 ... 200

утилизация высокотемпературных тепловых ВЭР............4 ... 18

утилизация ниэко- и среднетемпературных тепловых ВЭР......18 ... 35

утилизация тепла вентиляционных выбросов...............30 ... 75

В связи с тем, что в городских системах теплоснабжения использование ВЭР еще не получило достаточного распространения, программой Повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов предусмотрено расширение применения установок, использующих тепло вентиляционных выбросов в зданиях различного назначения, тепло сточных вод очистных сооружений городов и населенных мест и др.

Тепловые насосы {термотрансформаторы) используют на крупных установках централизованного тепло-, хладоснабжения и в качестве . индивидуальных систем обогрева и охлаждения жилых зданий.

Их применение наиболее эффективно в следующих случаях: - при наличии источников воды с температурой выше 10 ... 15 °С;

в районах с повышенными экологическими требованиями при отсутствии газового топлива;

в сочетании с нетрадиционными источниками энергии (тепло Солнца, геотермальное тепло), в качестве дублирующих (пиковых) источников;

в районах с жарким климатом, где необходимо круглогодичное Кондиционирование.

Наиболее крупными теплонасосными установками в СССР являются: в Москве - использующая тепло сточных вод городской канализационной станции; в Крыму - использующая тепло воды Черного моря.

Важным мероприятием по экономии топливно-энергетических ресурсов является повышение теплозащитных качеств зданий, как при новом строительстве, так и при проведении капитальных ремонтов.

Повышение теплозащитных качеств зданий при новом строительстве достигается: снижением плотности, а следовательно, коэффициента теплопроводности материала однослойных наружных стеновых панелей; применением высокоэффективных утеплителей в трехслойных панелях; применением для соединения панелей гибких связей; исключающих теплопроводные металлические включения; уменьшением площади световых проемов до норм естественной освещенности; устройством оконных переплетов с трехслойным остеклением; использованием пассивных гелиосистем и др.

При реконструкции и капитальном ремонте зданий повышение их теплозащитных качеств достигается в результате улучшения (по теплотехническим показателям) объемно-планировочных решений зданий, напыления на наружные поверхности стен теплоизоляционного материала и др.

Значительное снижение расходов топлива может быть достигнуто при Комплексной автоматизации теплосистем. Как показывают расчеты, массовое внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) теплоснабжения позволит сэкономить в год 40 ... 50 млн т усл. топл., что примерно равно годовой экономии, достигаемой за счет теплофикации, т.е. комбинированного производства тепловой и электрической энергии. АСУ ТП теплоснабжения включает в себя комплекс взаимоувязанных устройств, обеспечивающих работу в автоматизированном и в автоматическом режимах тепловых источников, узлов управления на тепловых сетях, теплопотребляющих установок и всей системы теплоснабжения в целом.

Обязательным условием эффективной работы АСУ ТП теплоснабжения является организация коммерческого учета производимого и

потребляемого тепла. Для экономного расходования тепла в жилых зданиях наряду с учетом тепловой энергии в тепловых пунктах целесообразно осуществлять (в сочетании с индивидуальным автоматическим регулированием) и поквартирный учет. Однако распространенные в отечественном массовом жилищном строительстве вертикальные однотрубные системы отопления мало пригодны для указанных целей. С рассматриваемых позиций намного предпочтительнее горизонтальные системы отопления с поквартирным распределением теплоносителя.

В связи с тем, что системы централизованного теплоснабжения в СССР создавались без учета требований автоматизации режимов их работы, на практике при осуществлении комплексной автоматизации систем приходится отступать от оптимального (по эффективности управления) варианта, а в ряде случаев учитывать необходимость проведения серьезных реконструктивных мероприятий. В наиболее полном объеме работы по автоматизации систем централизованного теплоснабжения выполнены в Москве, Харькове, Запорожье.

В заключение следует отметить, что при планировании и проведении в нашей стране энергосберегающих мероприятий в системах централизованного теплоснабжения, включающих в себя сооружения и оборудование для производства, транспортирования и потребления энергии, основные усилия до сих пор были направлены на совершенствование процессов производства, основанных на использовании традиционных источников энергии. Энергосберегающим мероприятиям за счет применения нетрадиционных (возобновляемых) источников энергии, а также при транспортировании и потреблении тепла не уделялось должного внимания. В связи с этим достигнутый в СССР уровень экономичности систем теплоснабжения является недостаточным и еще отстает от ряда развитых стран.

1.2. использование нетрадишошолх источников энергии в огочественной и ЮЮКЛ ПРАКТИКЕ

Важным направлением экономии топливно-энергетических ресурсов является использование в энергоснабжении, в том числе в тепло- и хладоснабжении, возобновляемых источников энергии.

К возобновляемым источникам энергии относят: тепло Земли; энергию Солнца; энергию ветра; тепло, выделяемое при сжигании биомассы; энергию Мирового океана (волн, приливов и отливов) и др.

Использование тепла Земли проще всего реализуется в районах с наличием геотермальных вод сравнительно неглубокого залегания, что уже получило широкое распространение в мировой и отечествен-

ной практике. В отдаленной перспективе планируется использование глубинного тепла Земли, содержащегося в горных породах (петротер-мального тепла).

В СССР основные ресурсы термальных вод расположены в районах Кавказа, Сибири, Дальнего Востока, Камчатки, Казахстана и Средней Азии. Общие запасы термальных вод в стране эквивалентны по тепловому потенциалу 30 ... 40 млн т усл. топл. в год. В настоящее время находятся в эксплуатации несколько десятков месторождений термальных вод, расположенных на Кавказе и на Камчатке. Системы геотермального теплоснабжения получили широкое распространение - за рубежом: в Исландии, во Франции, Румынии, США и других странах.

Основные специфические особенности применения геотермальных вод для целей теплоснабжения следующие:

ограниченное число регионов с наличием термальных вод, где экономически целесообразно сооружение термоводозаборов;

одноразовость использования, так как термальные воды после использования их температурного потенциала в системах теплоснабжения сбрасывают в водоем или закачиваются обратно в пласт;

в большинстве случаев сравнительно низкая температура, что вызывает необходимость дополнительного нагрева воды в пиковой котельной или теплонасосной установке;

повышенная коррозионная активность и часто большая жесткость геотермальной воды; в связи с этим приходиться применять двухкон-турные системы, т.е. пропускать эту воду через первичный контур, отделенный от тепловых сетей и теплопотребляющих установок через поверхностный теплообменник;

глубокое срабатывание температурного потенциала (желательно до температуры окружающей среды), что вызывает необходимость увеличения поверхностей нагрева отопительных приборов по сравнению с традиционными системами.

При невысоком температурном потенциале геотермальных вод наиболее предпочтительной областью их применения являются системы отопления теплиц, лучистого (напольно-потолочного) отопления, а также горячего водоснабжения зданий.

К районам с наиболее благоприятными условиями для солнечного тепло- и хладоснабжения относятся республики Средней Азии и Кавказа, южные районы Украины и Казахстана, Молдавия, юг РСФСР, где продолжительность солнечного сияния составляет 2200...3000 ч в год, а

солнечная радиация - 1200 . . . 1700 кВтЧ на 1 м^ горизонтальной поверхности.

В настоящее время в мире работает около 1,5 млн гелиоустановок, большая часть которых предназначена для обеспечения нужд горячего водоснабжения. Объем производства и монтажа гелиоколлекторов

только в США составляет 1,6 млн м^ в год.

Расширение масштабов использования энергии Солнца для целей тепло- и хладоснабжения сдерживается в основном из-за сравнительно высоких удельных капиталовложений в сооружение гелиосистем по сравнению с системами, работающими от традиционных источников энергии. В связи с этим в ряде развитых капиталистических стран разработаны специальные программы, стимулирующие применение гелиоустановок в частном, коммерческом и муниципальном секторах. Так, например, в округе и в городе Сан-Франциско в 1985 г. при муниципальной Комиссии по коммунальным инженерным системам создано специальное Бюро по экономии энергии. В задачу Бюро, в частности, входит оказание финансовой помощи на монтаж систем солнечного теплоснабжения владельцам существующих зданий, а также лицам, осуществляющим новое строительство. Разработанная указанным Бюро программа субсидирования мероприятий по экономии энергии получила высокую оценку. Она признана ведущими специалистами по энергетике из 40 крупнейших городов США лучшей программой, созданной за последнее время. Следует также отметить, что новые нормы проектирования, разработанные в штате Калифорния, позволяют снизить удельное потребление энергии в административных зданиях на 40 % за счет регулирования поступления солнечной радиации, создания эффективной системы освещения и увеличения подвижности воздуха.

В последние годы получает все более широкое применение использование энергии ветра. Главная задача ветровых двигателей заключается в выработке электрической энергии. Вместе с тем электрическая энергия от ветродвигателей используется также в периоды провала графика потребления электрической нагрузки для получения тепловой энергии, ее аккумулирования и использования. Выпускаемые в настоящее время в СССР ветродвигатели имеют единичную мощностью менее 60 кВт. Начиная с 1990 г. намечается освоить выпуск установок мощностью 100... 300 кВт.

В штате Калифорния в районе Алтамонт Пас начиная с 1981 г. установлено свыше 7 тыс. ветровых двигателей с единичной мощностью 40 ... 750 кВт. Агрегаты изготовлены 20 предприятиями США, Дании, Бельгии, Англии, Шотландии, ФРГ. К 1995 г. планируется довести суммарную мощность ветродвигателей в указанном районе до 1 млн кВт.

В Советском Союзе свыше 30 % общего объема энергии, получаемой от нетрадиционных источников, приходится на долю биомассы, к которой относятся: биогазы отходов животноводства, осадков сточных вод, отходов пищевой промышленности, свалок, водорослей, твердые

ОТХОДЯк(ИЕ ГАЗЫ

ВОДА

в СИСТЕМУ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

В СИСТЕМУ ХЛАДОСНАБЖЕНИЯ --->

; к^Ь^^^ колотжксного элегаротштохладоснабкеши (фирш Гит Крик»)

л;^пГ11 ,^ f ~ ""^^^^ f ~ ^««Р^^ор: ^ ~ котел-утилизатор; 5 - солнечная батарея ~9^1T]L~коллектор; 7 - бак-аккумулятор с теплообменником; 8 -

АБХМ °"«^*°р- генератор АБХМ; 11 - абсорбер АБХМ; 12 - испаритель

бытовые отходы, отходы лесной и гидролизной промышленности, отходы растениеводства и др.

Высокая эффективность работы тепло- и хладоснабжающих систем достигается при комплексом использовании различных возобновляемых источников энергии в сочетании с прогрессивными термодинамическими циклами при производстве электроэнергии, тепла и холода. Примером современной теплоэнергетической установки подобного типа может служить схема энергоснабжения фирмы "Риди Крик" предприятий и павильонов в парке "Мир Уолта Диснея" во Флориде (рис. 1,1). Энергоснабжение предприятий и павильонов комплекса осуществляется от парогазовой ТЭЦ. Газовая турбина мощностью 35 кВт может работать на газе и нефти. Отработанные газы поступают в котел-утилизатор, питающий паровую турбину мощностью 7 мВт. Отработанный пар конденсируется в бромисто-литиевой холодильной машине. В испарителе этой машины охлаждается вода, используемая в системе хладоснабжения (кондиционирования воздуха зданий парка). Горячая вода после конденсатора используется для целей горячего водоснабжения и технологических нужд. Дополнительными источни-622-217