nestormedia.com nestorexpo.com nestormarket.com nestorclub.com
на главнуюновостио проекте, реклама

Вам дрова не нужны? Часть 1 из 2


Вам дрова не нужны? Часть 1 из 2 Итак, отдадим должное столь стремительно наступившей зиме. Остановимся на той части сообщений, прозвучавших 10 декабря на научно-техническом семинаре “Ресурсо- и энергосберегающие технологии и материалы в строительстве”, которая непосредственно относилась к энергосберегающему аспекту.

Заведующий отделом экономии топливно-энергетических ресурсов БелНИИС В. С. Змушко представил следующие разрабатываемые отделом пути решения вопросов энергосбережения при проектировании и строительстве зданий.

Здание с минимальным потреблением тепловой энергии — это здание, в котором теплопотери через оболочку сведены к экономически обоснованному минимуму, а для поддержания в помещениях комфортных условий используются наименее затратные источники теплоснабжения. В первую очередь имеются в виду нетрадиционные, или возобновляемые источники — солнечная радиация, грунтовое тепло, местные виды растительного топлива.

Отдел экономии топливно-энергетических ресурсов является структурным подразделением БелНИИС и включает 2 лаборатории — строительной теплофизики и использования вторичных энергоресурсов. Цель осуществляемых отделом исследований состоит в сокращении энергозатрат при эксплуатации зданий. Разрабатываются в отделе и новые типы ограждающих конструкций, характеризующихся улучшенными теплотехническими показателями, и инженерное оборудование систем отопления, в том числе с использованием альтернативных источников энергии (не только солнца и грунта, но и тепла вентвыбросов и сточных вод).

Как известно, теплопотери здания уменьшаются соответственно увеличению сопротивления теплопередаче всех элементов его ограждения. Однако, при использовании распространенных в настоящее время утеплителей капитальные затраты на строительство суперизолированных зданий бывают значительными. Следовательно, для энергоэффективного строительства требуется новая теплоизоляция, способствующая повышению теплозащитных характеристик здания без увеличения его массы и стоимости.

Отражательная теплоизоляция
В течение последних 3 лет в отделе экономии ТЭР БелНИИС ведутся разработки теплоизоляции, применение которой позволило бы снизить стоимость здания и свести к минимуму потребление им тепла.

Это отражательная теплоизоляция, основанная на применении полимерных пленок с металлизированным покрытием. Конструктивные решения такой теплоизоляции могут быть различными. Общей для всех вариантов исполнения является идея использования замкнутой воздушной прослойки, заключенной в оболочку из алюминизированной полимерной пленки.

Для получения теплоотражательной теплоизоляции специалисты отдела совместно с предприятием “Вакуумтех” разработали и изготовили экспериментальную установку металлизации рулонного полимерного материала. В установке использован магнитронный способ напыления в вакууме. Преимущество метода, помимо экологической чистоты, заключается главным образом в возможности легкого регулирования толщины покрытия и обеспечения хорошей воспроизводимости свойств получаемых пленок.

Металл, наносимый на подложку, электромагнитным способом разлагается на атомы или ионы, которые осаждаются на ней и постепенно образуют требуемой толщины пленку. Для увеличения механической прочности покрытия производится предварительная ионная чистка поверхности подложки. Установка металлизации рулонных полимерных материалов смонтирована на минском заводе “Крион”, где в настоящее время производятся пусконаладочные работы, предшествующие вводу установки в эксплуатацию. Уже получены образцы металлизированной пленки и пленки с титановым покрытием.

В качестве подложки используется пленка Могилевского завода искусственного волокна. Толщина такой пленки составляет 30—40 микрон, масса 1 м2 материала — 30 г, а стоимость 1 кг пленки — от 2,5 до 3 у. е. В перспективе предприятием будет выпускаться пленка толщиной 20 микрон.

Теплозащитный эффект отражательной теплоизоляции основан на использовании теплоизоляционных свойств воздуха, находящегося в замкнутых воздушных прослойках, образованных поверхностями с низкой излучательной способностью, наличие которых позволяет уменьшить радиационный теплоообмен.

По результатам экспериментальных исследований специалистами отдела экономии ТЭР БелНИИС предложен ряд конструктивных решений теплоизоляции, в основу которых положена идея теплопакета — компактного структурного элемента. Геометрические размеры теплопакета таковы, что позволяют свести к минимуму теплопередачу за счет конвекции.

Испытания одного из вариантов теплоотражательной изоляции в аккредитованной лаборатории дали следующие результаты. Термическое сопротивление при толщине слоя изоляции, равной 135 мм, и массе 1м2 слоя изоляции, равной 210 г, составило 5,48 м2•°С/Вт. Стоимость 1 м2 такой отражательной изоляции в соответствии с расчетами специалистов отдела не должна превышать 3 у.е.

Пленки с титановым покрытием, выпуск которых также осваивается на заводе “Крион”, предназначены для изготовления как зимой, так и летом теплозащитных штор для окон.

Металл+стекло
В общем количестве теплопотерь через ограждающие конструкции первенство — за потерями через окна. Интенсивность потока теплоты, проходящего через окна, отвечающие требованиям нового соответствующего стандарта РБ, в 4,4 раза превышает интенсивность потока через стены. Трехслойное остекление, введенное новым стандартом взамен двухслойного, позволило в 1,5 раза уменьшить теплопотери через окна, но дальнейшее усиление теплозащитных качеств окон с использованием обычного оконного стекла проблематично — слишком громоздки окна, включающие по 4—5 стекол.

Повысить термосопротивление заполнения оконного проема, не увеличивая толщины оконной конструкции, можно, нанося на поверхность стекла тонкие металлические пленки. Это — довольно эффективный способ модификации оптических свойств оконного стекла. Изменяется реакция стекла на падающее электромагнитное излучение как в видимой, так и в инфракрасной частях спектра без изменения химического состава стекла. Комбинируя материалы пленок и их толщины, можно воздействовать на отражательную и пропускающую способность остекления в требуемых спектральных областях.

Пленка должна отражать тепловое излучение (электромагнитные волны в инфракрасной части спектра) и обладать высокой пропускной способностью в видимой области, чтобы снабженные пленкой стекла были максимально светопрозрачны. Достижение высокой отражательной способности стекол в инфракрасной области связано со степенью совершенства их кристаллической структуры. Когда толщина пленки такова, что содержит лишь несколько атомных плоскостей, кристаллическая структура пленки несовершенна.

Подвижность свободных электронов снижена, следовательно, падает отражательная способность в инфракрасной области.

Одной из причин такого несовершенства является отличие структуры стекла от структуры металла. Это отличие проявляется в том, что в первых плоскостях кристаллической решетки металла, нанесенного на поверхность стекла, расстояние между атомами отличается от соответствующих расстояний совершенной кристаллической решетки, и только через несколько плоскостей растущая кристаллическая решетка начинает характеризоваться нормальными размерами.

Для того, чтобы получить идеальное светопрозрачное окно с теплоотражающим покрытием, нужно выполнить не одно, а несколько таких покрытий. Вначале наносится оксид металла, далее — собственно металл, сверху — вновь оксид. В результате получается светопрозрачное стекло с высокими теплозащитными характеристиками.

Первая совместная работа в данной области была выполнена институтом и организацией “Высокий вакуум” на Гомельском стеклозаводе имени М. В. Ломоносова. Институтом разработаны технические условия на производство тонированного стекла, а заводом освоено производство данного материала.

В настоящее время на линии тонирования устанавливаются дополнительные магнетроны, что позволит получать оптимальное по теплозащите и светопроницаемости трехслойное покрытие за один цикл. Стекла, тонируемые титаном и нержавеющей сталью на усовершенствованной линии, будут более конкурентоспособны импортным. Аналогов такой установки нет ни в одной из стран СНГ.

Абсолютно черное тело
Ведутся в отделе и исследования в области ограждающих конструкций с повышенной теплоаккумуляционной способностью для использования в пассивных системах солнечного отопления. Основным элементом таких ограждающих конструкций является бетонная теплоаккумулирующая панель с окрашенной в черный цвет теплоабсорбирующей наружной поверхностью.

Поверхность эта должна быть обращена на юг и иметь шероховатую структуру — таким образом моделируется абсолютно черное тело. Функциональное назначение таких поверхностей состоит в максимальном поглощении — абсорбции — энергии солнечной радиации в зимнее время.

Когда температура абсорбирующей поверхности теплоаккумулирующего массива начинает увеличиваться за счет поглощения солнечной энергии, прекращаются теплопотери из помещения, и начинается движение температурной волны снаружи внутрь помещения.

Для уменьшения теплопотерь теплоаккумулирующая панель должна ограждаться двумя слоями стекла или поликарбоната. С этой же целью в ночное время устанавливаются специальные шторки, отражающие энергию внутрь помещения.

Тепло Земли
Немалые возможности открывает использование теплоаккумулирующих свойств грунтового массива в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для теплонасосных систем теплоснабжения. Грунт представляет собой тепловой аккумулятор энергии солнца неограниченной емкости.

Колебания температуры различных слоев грунта отстают по времени от колебаний температуры наружного воздуха, поэтому на определенной глубине максимальная температура наблюдается в наиболее холодный период года.

Показатели энергоэкономичности здания зависят от используемого источника тепловой энергии, который характеризуется коэффициентом использования первичной энергии. Чем выше этот коэффициент, тем эффективнее источник теплоснабжения.

Для устанавливаемых в индивидуальных домах малых котлов он равен 0,5—0,67; для электрокотельных он равен 0,27—0,34; для газовых котельных с учетом теплопотерь в сетях — 0,8; для теплонасосных систем коэффициент использования первичной энергии может превысить 1.

В общем случае теплонасосная система теплоснабжения включает 3 основных элемента — систему сбора низкопотенциальной теплоты грунта, теплонасосную установку и систему теплораздачи по помещениям.

Система сбора низкопотенциальной теплоты грунта представляет собой грунтовый теплообменник, вертикальный (в виде скважины) или горизонтальный, состоящий из одного или нескольких регистровых металлических или пластмассовых труб. Отбор теплоты осуществляется при помощи теплоносителя, циркулирующего по трубам грунтового теплообменника, и имеющего пониженный температурный потенциал относительно окружающего грунтового массива. В качестве теплоносителя используется антифриз.

Теплонасосная установка предназначена для повышения полученного из грунта температурного потенциала теплоты до уровня, достаточного для дальнейшего использования в системах теплоснабжения зданий.

Теплораздача по помещениям осуществляется с помощью конвекторов или напольной системы отопления.

В отделе экономии ТЭР БелНИИС разработана, изготовлена и исследована теплонасосная установка ХИПА-3, предназначенная для теплоснабжения коттеджей. Установка работает в автоматическом режиме.

Ее максимальная потребляемая мощность составляет 5,5 кВт, максимальная теплопроизводительность — 16,5 кВт. Таким образом, коэффициент преобразования в данном случае равен 3, то есть на 1 кВт затраченной электрической мощности можно получить 3 кВт тепловой энергии, потребляемой для целей отопления и горячего водоснабжения.

...А еще они компактны...
Одним из выполняемых при реконструкции зданий энергосберегающих мероприятий является модернизация систем теплоснабжения, замена центральных теплопунктов на индивидуальные ТП в блочном исполнении, реконструкция ТП с применением эффективного тепломеханического оборудования. В настоящее время в системах теплоснабжения наиболее распространены жаротрубные скоростные водонагреватели, которые имеют существенные конструктивные теплотехнические недостатки — сравнительно низкий коэффициент теплопередачи (что вызывает необходимость увеличения поверхности теплообмена и, соответственно, габаритов нагревателя) и сложность очистки теплообменных поверхностей, которые достаточно быстро покрываются слоем отложений, что способствует ухудшению теплотехнических и гидравлических характеристик нагревателя.

Указанных недостатков лишены пластинчатые теплообменники. Разборность данного оборудования значительно облегчает задачу очистки поверхностей. Гидравлические характеристики канала такого теплообменника способствуют тому, что процесс его загрязнения идет гораздо менее интенсивно, чем трубчатого. Соответственно выше коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника.

ЗАО “Белстройиндустрия” освоен выпуск типоразмерного ряда разработанных отделом теплообменников типа ТАРС 02, предназначенных для систем отопления и горячего водоснабжения. Основным элементом теплообменника является сварная герметичная теплоэффективная секция. Из таких секций набираются теплообменники необходимой мощности. Масса блока пластинчатого теплообменника ТАРС 02 в 5 раз меньше, чем кожухотрубного такой же мощности.

Оборудование теплопунктов теплообменниками ТАРС 02 с системами автоматического регулирования обеспечивает сокращение теплопотребления жилыми и общественными зданиями на 10—15%. При замене кожухотрубных теплообменников пластинчатыми освобождается 75% площади помещений ЦТП. Площадь эта может быть использована под офисы, магазины, мастерские, складские помещения. При этом средства на реконструкцию пунктов могут быть получены от фирм, предприятий и юридических лиц, заинтересованных в получении на правах собственности освободившихся помещений, находящихся, как правило, в центрах жилых массивов.

Абсолютно черное тело-2
Телообменные секции теплообменника ТАРС применены при разработке конструкции плоского солнечного коллектора Геос, предназначенного для использования в системах горячего водоснабжения одноэтажных и двухэтажных зданий, а также надстраиваемых мансардных этажей. На обращенную к солнцу металлическую поверхность секции наносится черное лакокрасочное абсорбирующее покрытие, содержащее металлические опилки.

В процессе нанесения покрытия опилки с помощью магнитного поля ориентируются перпендикулярно к поверхности секции. В результате описанная конструкция также моделирует абсолютно черное тело. Сама секция размещается в теплоизолированном каркасе и покрывается слоем стекла.

Воздух — не только летчикам
Одной из перспективных систем отопления является система воздушного отопления. По сравнению с другими системами данная обладает рядом преимуществ. Будучи совмещенной с вентиляцией, она создает вполне удовлетворительный микроклимат в отапливаемых помещениях, одновременно обеспечивая их вентиляцию. Обладает минимальной теплоемкостью и металлоемкостью, не боится повреждения вследствие замерзания при понижении температуры в помещении.

Системы воздушного отопления стали применяться в СССР в 50-е гг. Несмотря на то, что начало было довольно успешным, возникли определенные трудности при раздаче воздуха и тепла по помещениям многоэтажных зданий. По мнению специалистов отдела экономии ТЭР БелНИИС, системы воздушного отопления должны быть поквартирными. Только в том случае, когда каждая квартира будет оборудована автономными источником тепла и вентилятором, можно будет осуществлять эффективную рециркуляцию воздуха в помещениях.

Такие же системы можно использовать для предварительного нагрева приточного воздуха с помощью теплообменников-утилизаторов. В отделе разработана квартирная воздушноотопительная установка, включающая вытяжной и приточный вентиляторы, теплообменник, калорифер. Установка может работать от теплосетей, теплового насоса, гелиоприемника.

Два слова о дровах
Для домов усадебного типа в отделе разработана воздушноотопительная установка, работающая на местных видах топлива (дрова, брикет, торф). Представляется целесообразным разведение плантаций вербы с целью именно такого последующего использования ее древесины. Это 12 т топлива с гектара ежегодно.

Установка, о которой идет речь, состоит из топливника, дожигательной камеры и теплообменника, в котором происходит нагрев воздуха. Мощность установки — 10 кВт. Предусмотрен монтаж в установку газогорелочного оборудования и системы автоматического регулирования в случае газификации жилого массива.

Утилизация
Одним из действенных методов экономии тепла является утилизация тепловой энергии вентиляционных выбросов. Специалистами отдела разработан теплообменник-утилизатор АТ12, использующий в качестве теплопередающих поверхности стеклянных трубок. Трубки размещаются в эластичных резиновых трубных досках, обеспечивающих как ударозащищенность, так и герметичность. Установка требуемой мощности собирается из необходимого числа секций теплообменника.

Для утилизации тепла бытовых стоков в отделе разработан спиральный трубчатый теплообменник. Использование данного типа теплообменного оборудования сокращает потребление тепловой энергии душевыми на 30%.

В Речице, дополнил выступление коллеги директор БелНИИС А. И. Мордич, при участии специалистов института было построено 2 дома, в состав инженерного оборудования которых входят теплонасосы и греющие полы. А в Гомеле близится ввод в эксплуатацию жилого дома с системой поквартирного отопления. (Подробнее об объекте, получившем название “дом XXI века”, см. материал “Строить по-старому означает топить ассигнациями” в “СиН” № 47 от 8 декабря 1998 г.)

Еще несколько дополнений
Главный инженер производственной ассоциации “Белстройиндустрия” А. Р. Позняк рассказал об опыте производства и применения теплообменников ТАРС 02. Теплообменник состоит из попарно сваренных гофрированных пластин, образующих герметическую полость. Пакет удерживается воедино с помощью пары стальных плит и стяжных болтов. Секции, в которые поступает греющая теплофикационная вода, отделены друг от друга прокладками из термостойкой пищевой резины, которые и образуют между секциями проходы для нагревания воды.

Пластины теплообменника выполнены из пищевой нержавеющей стали толщиной 0,7 мм. Благодаря сильной турбулизации потока, проходящего вдоль гофрированных поверхностей пластин, достигается высокий коэффициент теплопередачи и снижается степень загрязнения пластин. (Кстати, именно профилем пластин теплообменники, разработанные в БелНИИС, отличаются от термоблоковских, именно поэтому они на 10% эффективнее и на 5% дешевле теплообменников производства фирмы “Термоблок”.)

Благодаря компактному расположению теплопередающих поверхностей размеры пластинчатого теплообменника в 6—8 раз меньше, чем кожухотрубного водоподогревателя. Поверхность гофрированной пластины доступна для очистки от накипи — при необходимости пластинчатый теплообменник легко разбирается и собирается.

Важно, что конструкция теплообменника позволяет предусмотреть несколько ходов потока. Помимо того, что это позволяет в еще большей степени повысить коэффициент теплопередачи, появляется возможность реализовать в одном аппарате 2-ступенчатую смешанную схему присоединения системы горячего водоснабжения. Установив один теплообменник, можно не только нагреть воду для горячего водоснабжения, но и использовать для ее нагрева тепло воды, уходящей в теплосети из системы отопления.

Сравнение характеристик кожухотрубного и пластинчатого теплообменников позволяет заключить, что при одинаковой производительности двух типов оборудования коэффициент теплопередачи второго выше в 5 раз. Кроме того, не требуется теплоизоляции пластинчатого теплообменника: немедленно обнаруживается его течь. Замена дефектных секций возможна в течение одной рабочей смены. Возможно и изменение тепловой нагрузки на один и тот же аппарат путем уменьшения и увеличения количества секций.

Благодаря компактности пластинчатых теплообменников обвязка изделий (установка фильтров, запорной и регулирующей арматуры) может осуществляться в заводских условиях.
Всего ЗАО “Завод “Промстройиндустрия” было выпущено 500 теплообменников. Из них предприятие получило рекламации по поводу лишь 5 изделий. Негерметичность стыка в каждом случае была устранена путем вулканизации.

В перспективе, исходя из количества поступивших заявок, с целью снижения металлоемкости, а также для расширения диапазона применения планируется выпускать теплообменники с площадями пластин, равными 0,1 и 0,3 м 2. Тогда при внедрении пластинчатых теплообменников будет возможен охват как малоэтажных, так и многоэтажных зданий.

При оборудовании ТП и зданий приборами учета и регулирования расхода тепловой энергии особенно важно располагать надежной арматурой, не требующей частых ремонтов и замены уплотнительных узлов. По разработкам БелНИИС заводом было освоено производство шаровых кранов КШС-50 (80, 100) и КШЛ-50 (80), а также сетчатых фильтров ФС-50 и ФС-80. Вся эта арматура может использоваться не только как запорная, но и как регулирующая. Герметичность перекрытия краном потока воды достигается за счет размещения рабочего органа — шара из нержавеющей стали — между двух фторопластовых прокладок, что обеспечивает легкость открывания и закрывания крана.

Срок монтажа и наладки блочного теплопункта (а ТП, комплектуемые вышеописанной арматурой и пластинчатыми теплообменниками, являются именно таковыми) снижается в 4 раза, а стоимость такого ТП снижается на 20%. Потребление тепла производственными зданиями снижается в этом случае на 37%, жилыми — на 12%.

Применение БТП на реконструируемых объектах позволяет производить монтажные работы без отключения потребителей за исключением работ, связанных с врезкой, и осуществляемых в течение одной смены.

За последние 2 года ассоциацией было введено в эксплуатацию 15 БТП. Среди потребителей — УКСы Брестского, Гродненского, Гомельского исполкомов, нефтепровод “Дружба”, Белорусская железная дорога, Минтеплосети.

С паром ТАРС 02 работать может, однако есть ограничение — давление пара не должно превышать 4 атмосферы, а температура — 130°С. Ограничение связано с термостойкостью резиновых прокладок.

Сообщение председателя правления ПМК-103 (г. п. Лельчицы Гомельской области) Н. Ю. Журавского касалось котлов для использования древесных отходов.

В 1996 г. лельчицкая ПМК-103 совместно с гродненской НПФ ТТК приступила к реализации программы энергосбережения. При этом была поставлена задача перехода на местные виды топлива при сушке пиломатериалов, нагреве воды для растворобетонного узла и автотранспорта, разогреве инертных материалов, а также отоплении административных, бытовых и производственных зданий базы ПМК-103.

Данная задача была решена в 1998 г., что позволило при отоплении помещений и нагреве воды получить экономический эффект, равный 1,3 млрд рублей, при сушке пиломатериалов — 1,27 млрд. рублей.

В процессе выполнения программы были разработаны и изготовлены установка для сушки пиломатериалов Универсал и нагревательная установка УВН-90 Эффект с принудительным поддувом воздуха на горение.

При эксплуатации первой, вырабатывающей горячий воздух, в качестве топлива используются опилки и другие древесные отходы любой степени влажности. Данная установка может использоваться как в стационарном, так и в мобильном исполнении, и не только для сушки пиломатериалов, но и для отопления зданий и сооружений, при производстве строительных и отделочных работ в зимнее время. Установка Универсал при мощности 200 кВт и суточном расходе топлива 3 м 3 позволяет обогревать помещения объемом до 10 000 м 3. При этом в 10 раз снижается стоимость сушки 1 м 3 пиломатериалов.

При эксплуатации второй установки, предназначенной для нагрева воды и отопления зданий, используются отходы деревообработки с влажностью до 60%. Ежемесячный экономический эффект при нагреве воды составляет в сравнении с электронагревом 140 млн рублей.

Мощность установки составляет 90 кВт, максимальный суточный расход топлива — 1,2 м 3. В настоящее время изготовлено и смонтировано 60 таких установок, что позволило получить 1620 Мвт тепловой энергии с использованием местных видов топлива. Данная установка может быть использована в жилкомхозовской (бани), строительной (пропарка железобетонных изделий) и сельскохозяйственной (молочно-товарные фермы) сферах.

Разработано дополнительное оборудование, которое в комплекте с установкой “Эффект” позволяет совмещать отопление зданий и сооружений с подготовкой и раздачей горячей воды для хозяйственных нужд.

Минское ЗАО “Импет” было создано на базе Института тары и упаковки. Заведующий сектором предприятия кандидат технических наук В. В. Альферович напомнил собравшимся, что газогенератор есть не только одна из реалий Великой отечественной войны, но и оборудование для эффективного использования местных видов топлива и отходов деревообработки.

На фото:Это фото, на котором изображен менеджер по развитию компании “Arbre Energy Ltd” (Лидс, Северная Англия) Кейт Питчер.

Сергей ЗОЛОТОВ

Продолжение следует


Поделиться
Еще из раздела утилизация отходов
Наружная древесногазовая печь Woodgas Outdoor Fireplace Брикетировочное оборудование Weima Брикеты не хуже пеллет Производство топливных брикетов из древесных опилок
© 2017 Новости деревообработки

Сайт работает на платформе Nestorclub.com