V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Согласно проведенным исследованиям в Нижегородской области с 2007 года реализуется программа строительства многофункциональных физкультурно-оздоровительных комплексов (ФОКов). За время реализации программы уже построено и введено в эксплуатацию более 10 ФОКов (в Сергаче, Семенове, Лыскове, Перевозе т.д.).

В условиях существующих инженерных коммуникаций подключение новых проектируемых нагрузок не всегда является возможным, так как пропускная способность существующих газопроводов ограничена. Одним из вариантов решения вопроса в обеспечении проектируемых нагрузок по теплу (отопление, вентиляция, подогрев воды в чаше бассейна и горячее водоснабжение) ФОКов является строительство автономных котельных с комплексной выработкой тепла. Тепловая мощность одной такой котельной составляет 1,1-1,5МВт при этом расход природного газа на котельную будет составлять приблизительно 130 ÷ 180 м³/ч.

На сегодняшний момент для подключения к существующим газопроводам, проложенным в черте города, необходимо получить разрешение от организации, транспортирующей природный газ, об обеспечении пропускной способности через газораспределительную станцию дополнительного проектируемого расхода природного газа.

Разработка тепловой схемы с применением солнечных коллекторов, тепловых насосов и водогрейных газовых котлов позволит спроектировать автономный источник тепла с меньшим потреблением природного газа и тем самым даст возможность подключения к существующим газопроводам.

Физкультурно-оздоровительные комплексы имеют большую нагрузку на горячее водоснабжение и подогрев воды в чаше бассейна в течение года, поэтому высокую потребность в тепловой энергии можно обеспечить при применении солнечных коллекторов и тепловых насосов, которые позволят максимально использовать нетрадиционные источники энергии и минимально органическое топливо. Использование современных средств автоматизации позволит достичь слаженной работы всего установленного в котельной оборудования.

Рис. 1. Тепловая схема котельной.

1 – водогрейный котел; 2 – тепловой насос «вода-воздух»; 3 солнечный коллектор; 4 – бойлер ГВС; 5 – чаша бассейна; 6 – водоподготовка сырой воды; 7 – насосная станция; 8 – расширительный бак гелиосистемы; 9 – сбросной клапан; 10,12 – теплообменник бассейна; 11 – теплообменник вентиляции.

По санитарным нормам строительство автономной котельной в черте города с большим количеством выбрасываемых вредных веществ и их высокой фоновой концентрацией не представляется возможным. Экологический эффект от применения комбинированной выработки тепла с применением солнечных коллекторов и тепловых насосов заключается в уменьшении массы вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, что достигается уменьшением количества сжигаемого органического топлива (природного газа).

При применении подобных тепловых схем требуется установка аппаратов водоподготовки. Согласно проведенным исследованиям, в настоящее время одним из наиболее эффективных способов водоподготовки является электрохимический способ. В зависимости от качества исходной воды используются антинакипные и стабилизационные электрохимические аппараты для котельных и тепловых пунктов.

Антинакипные электрохимические аппараты для котельных и тепловых пунктов применятся для обработки сетевой воды систем отопления и горячего водоснабжения котельных и тепловых пунктов, работающих на жесткой воде. Механизм действия аппаратов заключается в воздействии постоянного тока на поток воды, проходящий между параллельно расположенными электродами: в качестве катода используется сталь, а в качестве анода – углеграфитный материал. Бинарный механизм антинакипной обработки заключается, во – первых, в образовании в аппарате за счет электрохимического воздействия наночастиц карбоната кальция, которые служат центрами кристаллизации и обеспечивают выделение накипеобразующих солей в объеме жидкости, во – вторых, полного осаждения частиц этих солей на катодных пластинах аппарата. Он устанавливается обычно в контуре «котел – потребитель – сетевой насос – котел» или в контуре «теплообменник – потребитель – сетевой насос – теплообменник».

Стабилизационные электрохимические аппараты для котельных и тепловых пунктов применяются для обработки подпиточной и сетевой воды систем отопления и горячего водоснабжения котельных и тепловых пунктов, работающих на мягких коррозионно-активных водах. Данные аппараты позволяют снизить коррозионное воздействие мягких вод на теплообменное оборудование и тепловые сети, исключает необходимость применения реагентной защиты от коррозии, сброс токсичных веществ в окружающую среду. Механизм действия стабилизационного способа обработки коррозионно-активных мягких вод заключается в электрохимическом или реагентном увеличении рH и ингибировании коррозионной активности обрабатываемой воды.

Рис. 2 Основные элементы электрохимического аппарата

1. Электродная кассета; 2. Графитированный анод; 3. Ограничитель потока; 4.Стальной катод; 5. Корпус аппарата; 6. Фланец входа; 7. Фланец выхода; 8. Фланец крышки.

Традиционный способ антинакипной обработки воды – ионообменного фильтрования – эффективен, но имеет высокие эксплуатационные расходы. Методы магнитной, электромагнитной, ультразвуковой обработки, широко используемые проектными организациями, имеют строго регламентированные режимы эксплуатации, вследствие чего имеют существенные ограничения по их использованию.

Основные преимущества электрохимического способа водоподготовки:

• аппараты легко адаптируются к действующим сетям теплоснабжения и ГВС;

• нет необходимости в дополнительном обслуживающем персонале;

• минимизация аналитического контроля, периодичность контроля подпиточной и сетевой воды составляет 1 раз в 7 дней;

• низкие эксплуатационные расходы;

• чистка аппаратов от уловленных накипных солей осуществляется без остановки котельной в целом;

• возможность использования в качестве основной и единственной системы водоподготовки, обеспечивающей полное соответствие с нормами качества воды для водогрейных котлов и другого теплообменного оборудования;

• снижение затрат и занятости персона на обслуживание системы подготовки воды, простота обслуживания;

• исключение всех затрат, связанных с использованием поваренной соли для водоподготовки и загрязняющих стоков при регенерации фильтров;

• возможность очистки теплообменного оборудования, водогрейных и паровых котлов малого и среднего давления «на ходу»;

• очистка не только от солей жесткости, но от железа.

Литература:

1. Васильев Г. П., Хрустачев Л. В., Розин А. Г., Абуев И. М. и др. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Правительство Москвы Москомархитектура, ГУП «НИАЦ», 2001. — 66с.

2. А. И. Капралов Рекомендации по применению жидкостных солнечных коллекторов. ВИНИТИ, 1988.

3. Казимиров Е.К.Опыт использования нового электрохимического антинакипного аппарата для безреагентной обработки сетевой воды систем отопления и горячего водоснабжения //Энергоэффективность. 2000. Вып. 2. С. 52.

Код для цитирования: Скопировать