Велика составляющая инфильтрационных потерь в общем тепловом балансе здания. Необходимо обеспечить хорошую герметичность стыков панелей, тамбуров подъездов, окон лестничных клеток. Особенно возрастает влияние инфильтрации в высоких зданиях, для которых велико давление "самотяги", пропорциональное величине
 | |
| 228 × 56 пикс. Открыть в новом окне | |
где:
Т_нар - абсолютная температура наружного воздуха °К;
Т_вн - абсолютная температура внутреннего воздуха °К;
Н_зд - высота отапливаемой части здания.
Основные резервы энергосбережения лежат в сфере реконструкции. Ранее построенные здания потребляют 85-90% тепловой энергии жилого сектора и их реконструкция может позволить достичь большой экономии энергоресурсов.
При сокращении тепловых потерь через ограждающие конструкции имеется возможность экономить около 42% на отоплении и около 39% на горячем водоснабжении по сравнению с ранее действовавшими нормами (рис.7-8).
На рис. 7 приведено соотношение долей потребления топлива для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.
 | |
| 1980 × 984 пикс. Открыть в новом окне | |
Ниже (рис.8, 9) приведено (для наглядности в виде количества сжигаемого топлива) сравнение величин теплопотерь для двух одинаковых домов, один из которых построен в соответствии с ранее действовавшими нормами теплозащиты (СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника") (А), другой для построенного в соответствии с новыми требованиями, введенными с 1995 года (постановлением Минстроя России от 11.08.95 г. N 18-81) (Б).
 | |
| 1554 × 781 пикс. Открыть в новом окне | |
Разность между существующим положением и возможной перспективой оценивается как резерв энергосбережения (рис.10).
Важно оценить вклад конкретных мероприятий при возможном использовании общего резерва энергосбережения (рис. 11 и 12).
 | |
| 1884 × 1288 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 1936 × 1125 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 1940 × 1372 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 2031 × 1137 пикс. Открыть в новом окне | |
Соотношение температуры воздуха t_B и радиационной температуры (средневзвешенной температуры всех поверхностей помещения) t_R °C, обуславливающее комфортные условия для холодного периода года в помещениях жилых и общественных зданий, выражается уравнением
 | |
| 227 × 46 пикс. Открыть в новом окне | |
Анализ режимов эксплуатации котельного оборудования
Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии в паровых котельных
В задачу энергоаудита входит кроме снижения общего потребления энергоносителей снижение финансовых затрат потребителя за используемые энергоресурсы.
Котельная потребляет для своей работы топливо, электрическую энергию и воду.
Использование термодинамического потенциала пара котельной для выработки электроэнергии для собственных нужд снижает общие финансовые затраты на обеспечение работы котельной. Себестоимость выработки электроэнергии на небольшой противодавленческой турбине получается в три - четыре раза ниже, чем закупаемая из энергосистемы. При этом на выработку электроэнергии тратится дополнительно не более 10% используемого топлива.
Учитывая, что стоимость электрической энергии с учетом затрат на ее транспортировку и распределение в 8-10 раз дороже тепловой, все большее применение находят системы децентрализованного комбинированного производства тепловой и электрической энергии, - (мини ТЭЦ), где тепловая энергия частично преобразуется в более эффективную электрическую. Установка в паровой котельной турбины или винтовой паровой машины с противодавлением позволяет преобразовывать срабатываемый теплоперепад в электроэнергию, которую можно использовать для собственных нужд, а избыток продавать другим потребителям.
Экономию термодинамического потенциала топлива нужно проводить на всех этапах генерирования и использования тепловой энергии для целей теплоснабжения объектов ЖКХ, в котельных, в системах транспортировки и распределения, у потребителя.
Например, в котельной с четырьмя паровыми котлами ДКВР-10 может быть установлена одна турбина мощностью 1,5 МВт, что позволяет полностью обеспечить собственные нужды котельной (0,5 МВт), а избыток продать другим потребителям. Наиболее распространенным у потребителей является давление 0,12, 0,4, 0,6 МПа. Удельная выработка электроэнергии на установках приведенного типа составляет от 50 до 120 кВтчас/Гкал, удельный расход пара на турбину - от 30 до 50 кг/с/кВт. Расход пара и топлива при этом увеличивается, как правило, на 5-7%. Стоимость дополнительного расхода топлива в 8-9 раз ниже стоимости выработанной электроэнергии (сравнение в кДж). Турбины с противодавлением мощностью 0,5-1,5 МВт на общей раме с генератором, комплектно со щитом КИП поставляет Калужский турбинный завод (имеется информация и о менее мощных турбинах), разработана и проходит испытания паровая винтовая машина мощностью 200 кВт.
Турбина ПТГ-1000 производства ГНПП "Пролетарский завод" (г. Санкт-Петербург) с генератором на общей раме имеет габариты 5,5 х 2,5 х 2 м и может быть установлена либо в свободных ячейках котельной, либо в сборном металлическом модуле заводской поставки. Расход пара на турбину 38 т/ч, масса турбогенератора 7 т.
Экономическая целесообразность превращения котельной в мини-ТЭЦ должна определяться только на этапе окупаемости. Прибыль на втором этапе является текущим показателем, повышающим эффективность системы.
Типовой алгоритм энергоаудита отопительной котельной
Раз в три - пять лет в котельных проводятся пуско-наладочные работы и тепловые балансовые испытания, в которых проверяется КПД котлов, подбирается оптимальный, по результатам газового анализа, коэффициент избытка воздуха альфа на различных режимах нагрузки котлов. Составляются режимные карты работы котлов. При энергоаудите целесообразно провести газовый анализ уходящих дымовых газов для проверки q2, рз и а (коэффициент избытка воздуха в уходящих газах позволяет оценить подсосы воздуха и качество обмуровки котла, допустимое значение а при работе на газообразном топливе равно 1,05 - 1,20). Низкое содержание CO и альфа указывают на правильную настройку режимов работы горелочных устройств.
 | |
| 1584 × 1389 пикс. Открыть в новом окне | |
Высокие значения альфа в хвостовой части котла указывают на плохое качество обмуровки и большие подсосы наружного воздуха, приводящие к снижению КПД котлоагрегата и перерасходу электроэнергии на привод дымососов.
По температуре уходящих газов необходимо оценить возможность применения экономайзера и контактных теплообменников для увеличения КПД котельных агрегатов. При использовании газообразного топлива интерес представляет применение контактных теплообменников, позволяющих значительно снизить температуру уходящих газов, т.к. при хорошо организованном процессе горения нагреваемая при орошении топочных газов вода практически не загрязняется продуктами сгорания.
 | |
| 1866 × 1521 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 1773 × 1083 пикс. Открыть в новом окне | |
Более точные результаты получают при проведении тепловых балансовых испытаний котельных агрегатов, которые проводятся специальными лицензированными организациями. Испытания ограничиваются 3-4 наиболее характерными режимами: 50, 70, 90 и 100% номинальной производительности при соблюдении заданных параметров теплоносителя и питательной воды.
При испытаниях проводится осмотр котла и вспомогательного оборудования, определяется засоренность золой поверхностей теплообмена, наличие отложений, накипи. (Отмеченные недостатки устраняются до начала испытаний, что оформляется соответствующим актом).
 | |
| 2171 × 1685 пикс. Открыть в новом окне | |
Плохая работа деаэратора приводит к наличию в питательной воде растворенных газов (особенно, вредных для металлоконструкций кислорода и углекислого газа). Каждый случай питания котлов сырой водой должен фиксироваться в журнал. При нагреве недеаэрированной воды растворимость растворенных в ней газов (в их составе O2 и CO2) уменьшается, они становятся как бы избыточными, более химически активными и агрессивными к металлам. Практика показывает, что при наличии избыточного кислорода и углекислого газа в системах горячего теплоснабжения, котлов, отопления трубы могут выйти из строя на 3-5 год эксплуатации. Коррозионный коэффициент кислорода при наличии углекислого газа увеличивается почти в 3 раза.
При переводе паровых котлов на водогрейный режим по отопительному графику без предварительного подогрева воды на входе в котел возникает низкотемпературная коррозия хвостовых поверхностей нагрева котла. Иногда такая коррозия выводит из строя котлы на 3-5-й год эксплуатации. Согласно СНиП 11-35-76 температура питательной воды на входе в экономайзер и в водогрейные котлы должна на 5-10°C превышать температуру точки росы дымовых газов. Эта температура для продуктов сгорания природного газа составляет 60°C, для мазута - 43°C. При работе котла на сернистом мазуте температура питательной воды на входе в стальной экономайзер должна превышать 135°C.
В связи с возрастанием стоимости топлива необходимо оценить целесообразность улучшения теплоизоляции котлов, водоподогревателей, трубопроводов для уменьшения потерь в системах генерирования и распределения теплоты. Рекомендуемая наружная температура обмуровки современных котлов не превышает на 10-15°C температуру окружающего воздуха.
По результатам измерения расходов подпиточной воды определяются потери воды в системе теплоснабжения и степень возврата конденсата в систему питания котлов. Анализ показывает, что экономические потери от невозврата конденсата в систему питания котлов значительно превышают потери тепловой энергии, связанные с частичным недоиспользованием его тепла.
Таблица 10. Примеры предлагаемых энергосберегающих мероприятий и их эффективность при эксплуатации котлоагрегатов
| N п.п | Мероприятия | Топливо (%) | |
| Экономия | Перерасход | ||
| 1. | Снижение присосов воздуха по газовому тракту котлоагрегата на 0,1% | 0,5 | - |
| 2. | Увеличение коэффициента избытка воздуха в топке на 0,1% | - | 0,7 |
| 3. | Установка водяного экономайзера за котлом | 5-6 | - |
| 4. | Применение за котлоагрегатами установок глубокой утилизации тепла, установок использования скрытой теплоты парообразования уходящих дымовых газов (контактный теплообменник) | до 15 | |
| 5. | Применение вакуумного деаэратора | 1,0 | - |
| 6. | Отклонение содержания CO2 в уходящих дымовых газах от оптимального значения на 1% | 0,6 | |
| 7. | Снижение температуры отходящих дымовых газов на 10°C для сухих и влажных топлив | 0,6 и 0,7 | - |
| 8. | Повышение температуры питательной воды на входе в барабан котла на 10°C (Р =13 ата, и кпд = 0,8) | 2,0 | - |
| 9. | Повышение температуры питательной воды на входе в водяной экономайзер на 10°C | - | 0,23 |
| 10. | Подогрев питательной воды в водяном экономайзере на 6°C | 1,0 | - |
| 11. | Увеличение продувки котла свыше нормативных значений на 1% | - | 0,3 |
| 12. | Установка обдувочного аппарата для очистки наружных поверхностей нагрева | 2,0 | - |
| 13. | Наличие накипи на внутренней поверхности нагрева котла, толщиной 1мм | - | 2,0 |
| 14. | Замена 1т невозвращенного в тепловую схему котельной конденсата химически очищенной водой. | - | 20 кг у.т. |
| 15. | Перевод работы парового котла на водогрейный режим | 2,0 | - |
| 16. | Работа котла в режиме пониженного давления (с 13 ата) | - | 6,0 |
| 17. | Отклонение нагрузки котла от оптимальной на 10% | ||
| - в сторону уменьшения | 0,2 | ||
| - в сторону увеличения | - | 0,5 | |
| 18. | Испытания (наладка) оборудования и эксплуатация его в режиме управления КИП | 3,0 | - |
| 19. | Утечка пара через отверстие 1 мм при Р= 6 ата | - | 3,6 кг у.т. |
| 20. | Забор воздуха из верхней зоны котельного зала на каждые 1000 м3 газообразного топлива | 17 кг у. т. | - |
| 21. | Повышение температуры воды на выходе из котла. | 4 | |
| 22 | Применение щелевых деаэраторов | ||
| 23 | Применение трансоников (пароструйных смесительных теплообменников), экономящих затраты энергии на перекачку воды в системе. | ||
При обследовании котельных необходимо оценить соответствие характеристик применяемого насосного и вентиляционного оборудования их режимам эксплуатации Необходимо проверить правильность подборки параметров и количества основного и вспомогательного котельного оборудования, позволяющего его эксплуатировать все время в режимах близких к номинальным значениям, экономично отслеживать колебания отопительной нагрузки и нагрузки на горячее водоснабжение.
Образующаяся из солей кальция и магния накипь в 10-700 раз хуже проводит теплоту, чем сталь. Имеющиеся в составе питательной воды хлориды натрия и магния усиливают коррозию. При толщине слоя накипи 0,5 мм перерасход топлива составляет 1%, при 2 мм - 4%. Вследствие термического сопротивления слоя накипи уже при ее толщине 0,2 мм температура стенок котла может сильно отличаться от температуры котловой воды и в современных котлах достигать 700°C.
Серьезная проблема борьбы с отложениями возникает в теплообменниках системы горячего водоснабжения, когда проходное сечение труб почти полностью зарастает накипью. При механической очистке часто повреждаются эти трубки и на ремонт требуются значительные - финансовые затраты.
Для тепловых систем, питаемых водой из водозаборных скважин, задача борьбы с отложениями накипи в котлах, теплообменниках и трубопроводах является сложной технической проблемой. Традиционно применяемые системы ионообменных фильтров капиталоемкие, требуют больших эксплуатационных затрат и не всегда технически грамотно эксплуатируются в небольших тепловых системах.