Комплексное исследование перспектив использования возобновляемых источников энергии и вторичных энергетических ресурсов на территории
Скачать 2.55 Mb.
|
| деструкцией НВИЭ непрерывного действия, позволяющий получать смеси жидких и газообразных углеводородов и углерода. Эта технология включает термическую деструкцию (пиролиз) природных и синтетических полимеров, а так же химическое преобразование, проходящее одновременно с деструкцией сырья. Жидкие углеводороды прелставляют собой продукт аналогичный смеси летучих фракций перегонки нефти. Это топливо можно классифицировать как печное, бытовое, светлое. В реакторах – конверторах предусмотрена тройная очистка от выбросов вредных соединений. Можно рассматривать создание мини заводов с преимущественной выработкой дизельного топлива, для его последующего использования в дизельных электростанциях. Опытно - промышленный вариант установки по производству СЖМТ из древесины, торфа, углей исследован и отработан в стендовых условиях, а ряд из них – на пилотных и полузаводских установках. После водорода синтез-газ (водород + моноокись углерода), является самым экологичным топливом. Наиболее простой и экономичной является установка с производительностью по сырью 20 тыс. тонн в год. Кроме готовых синтетических топлив – смеси бензина и дизтоплива, получается также около 1Гкал тепловой энергии на тонну сырья. Установка позволяет перерабатывать как растительное сырье, так и материалы на синтетической основе (в т.ч. и ТБО). Стоимость продукта не превышает 40% от стоимости нефтепродуктов. Характеристики выхода конечного продукта установки приведены в таблице 2.4.2. Таблица 2.4.2 Выход и характеристика продукта
Получаемые продукты переработки, наряду с их энергетическим использованием, являются также основой производства продукции различного назначения - активированных углей, продуктов лесохимии и жидких моторных топлив. Высокие показатели жидких продуктов и газа получены при совместной переработке смеси растительной биомассы и полимерных продуктов (например, ТБО – смесь полимеров (50%) и органики природного происхождения). При переработке только растительной биомассы, процесс следует предпочтительно вести в сторону выработки газа, имеющего теплотворную способность 15-20 МДж/кг. (Для энергетического угля - 30 МДж/кг.) Выход продуктов с одного кубометра древесины составляет: - по газу 480 куб.м/куб.м; - по углю 170 кг/куб.м С использованием установки ООО «ИнТех-Синтез» возможна переработка 10000 куб. м древесины в год. Энергетический потенциал составит: - по газу 2500 кВт-час; - по углю 1400 кВт-час. Установки с термохимической деструкцией НВИЭ могут работать совместно с другими энергетическими агрегатами в составе локального энерготехнологического комплекса. Установки с окислительной деструкцией Окислительная деструкция известна с 19-века как газогенерация низкокалорийных топлив с целью получения силового газа. Газогенерация широко применявшаяся в середине 20 века для производства электроэнергии и на транспорте, в настоящее время получает развитие в странах со значительным потенциалом растительной биомассы. Принцип этой технологии заключается в окислении углеродсодержащего сырья в условиях недостатка кислорода. В результате образуется генераторный газ, содержащий моноокись углерода (угарный газ), водород, метан. В качестве сырья для переработки используются: - древесина, в т.ч. отходы; - солома и другие сельскохозяйственные отходы; - древесный, бурый угли, угольный отсев; - торф. Несмотря на низкую калорийность генераторного газа (4-5 МДж/м3), он успешно применяется в мотор-генераторах для совместной выработки тепловой и электрической энергии. До настоящего времени основным препятствием для широкого использования газогенерации, служила необходимость адаптации двигателей внутреннего сгорания для работы на генераторном газе. Специалистами Санкт-Петербурга, наряду с совершенствованием газогенераторных установок, разработана уникальная система регулирования, позволяющая использовать серийный ДВС в составе мини-ТЭЦ на базе газификации НВИЭ. Одновременно, газогенератор может служить как «предтопок» для газовых котельных установок. Недостаток газогенераторных установок состоит в их малой мощности (до 1000 кВт). В то же время, простота обслуживания и возможность использования любых видов местного сырья, позволяет эксплуатировать их в отдаленных районах. Локальные энергетические комплексы (ЛЭК), построенные на основе установок термохимической деструкции, или других вышеуказанных типов могут быть использованы для создания как местной, так и региональной резервной сети энергоснабжения. Концепция альтернативного энергоснабжения состоит в создании одного (или нескольких) ЛЭК на определенной территории, например, одного из районов области. ЛЭК может быть реализована в нескольких вариантах: - выработка древесного угля и его активация; - создание подсобных хозяйств; - обеспечение муниципальных нужд и другое. В условиях Самарской области наиболее перспективным является создание альтернативной энергетической сети в районах, имеющих запасы древесины. Наряду с созданием ЛЭК (например, в районном центре), для заготовки сырья и энергообеспечения отдельных поселков целесообразно создание сети пунктов первичной обработки сырья. На таком пункте устанавливается газогенераторная установка с моторгенератором, оборудование для измельчения, сушки и брикетирования, склады для подготовленного сырья. Пункты могут поставлять сырье как круглогодично, так и сезонно. Сырье перерабатывается на установке термохимической деструкции в составе ЛЭК с выработкой силового газа и угля. Уголь служит резервом для производства энергии, а также товарным продуктом. Для создания запасов сырья и расширения ассортимента товарной продукции в рамках ЛЭК создается производство древесных гранул – пеллет. Создание локальной резервной энергосети, кроме прямого назначения, имеет экологическое и социальное значение – снижается количество не утилизируемых растительных и бытовых отходов, возрастает занятость населения, обеспечивается энергоснабжение отдаленных населенных пунктов. Применение рапсового масла в качестве дизельного топлива Рапсовое масло – растительное жирное масло, применяемое в мыловаренной, текстильной, кожевенной промышленности для производства олиф. Рапс широко используется при рекультивации загрязненных земель. В ряде стран мира рапсовое масло употребляется для производства дизельного топлива. Одно из направлений использования рапсового масла – его этерификация с получением рапсового метилового эфира (RME). Это топливо применяется в «биодизелях» в виде рафинированных растительных масел (РМР) и метиловых эфиров. Переработка РМР в МЭРМ с получением метиловых эфиров жидких кислот улучшает их топливные показатели..При этом не требуется существенной переделки дизельных двигателей, за исключением замены топливных баков, топливопроводов и топливных фильтров с их подогревом, Вследствие повышенной вязкости этого топлива производится его предварительный подогрев. Этот путь требует вторичной переработки масла на химических предприятиях и применения специальных заправочных станций. Второе направление использования рапсового масла связано с модифицированием дизельных двигателей и с непосредственным впрыском в цилиндры сырого рапсового масла. Это направление связано с большими затратами на модификацию двигателей и поэтому малоэффективно при ограниченном применении рапсового масла. Использование рапсового масла в качестве топлива представляет интерес для Самарской области при его децентрализованном производстве на малых перерабатывающих предприятиях в районах области или на крупных сельскохозяйственных предприятиях. В этом случае, переработанное рапсовое масло может использоваться, например, в дизельных двигателях мини-ТЭЦ и для топливоснабжения дизельных двигателей сельхозмашин в периоды посевной и уборочной компаний. Положительными качествами рапсового масла как топлива являются пониженные выбросы углекислого газа и окислов серы. Использование рапсового масла в виде топлива будет экономически оправданно при значительных объемах его производства. В настоящее время при ограниченных объемах производства и использования рапсового масла его стоимость в большинстве регионов России примерно в 1,5 раза выше стоимости дизельного топлива. Добыча и применение сланцевого газа В Самарской области вблизи г. о. Сызрань находится крупное месторождение слацев (Кашпирский рудник). В настоящее время одним из перспективных направлений энергетики является добыча сланцевого газа с его использованием для замещения природного газа. Наиболее интенсивно это направление осуществляется в США, в ряде Европейских стран и особенно в Польше. По оценкам добыча сланцевого газа в США к 2015 году может возрасти до 180 млрд.м3 в год и к 2020 году достичь 900 млрд.м3. В перспективе предполагается перевести на газ и возобновляемые источники энергетику отказавшись от угля и от атомных станций. Технология добычи сланцевого газа предусматривает бурение горизонтальных скважин с использованием гидроразрывов пластов сланца и с закачиванием в породу для вытеснения газа 900 – 1000 тонн воды . Воду добавляют химреагенты, что может привести к заражению грунтовых вод и отравлению источников пресной воды. На сланцевых месторождениях производительность скважин снижается к концу первого года эксплуатации на 70 – 90%. Поэтому для поддержания добычи сланцевого газа необходимо постоянно бурить новые скважины и осуществлять гидроразрывы. По этой причине во Франции и Германии отказались от добычи сланцевого газа. В настоящее время сланцевый газ не конкурентоспособен по сравнению с трубопроводным природным газом. Его стоимость 250 – 300 евро на тыс. м3. Перспективы применения био- и синтез-газа для создания автономных энергетических установок в Самарской области В ряде западных стран налажено производство метиловых эфиров из растительных масел (МЭРМ). Но они используются в качестве 15% добавок к моторным топливам на нефтяной основе. Для производства МЭРМ могут использоваться растительные злаки – пшеница, рожь, кукуруза. Но это направление потребует отчуждения тысяч гектаров пахотной земли и может привести к уменьшению производства пищевого зерна. Поэтому в этих странах налажено производство рапсового масла для призводства альтернативного моторного топлива. Значительно перспективнее использовать в качестве сырья для получения синтетического топлива различные отходы – сельскохозяйственные, древесные, животноводческие, бытовые и промышленные отходы. Квалифицированная переработка запасов возобновляемых энергетических источников в Самарской области позволяет осуществить выработку энергии порядка 9000 кВт.ч/тонну сырья, что при имеющихся запасах сырья может составить около 3000 млн. кВт-ч в год. Например, при переработке отходов древесины в количестве 20 тыс. тонн/год можно получить с тонны сырья около 180-200 кг синтез-газа, заменяюшего дизельное топливо. Теплотворная способность 1м3 биогаза соответствует 0,5 м3 природного газа или 0,6 л дизельного топлива. Средняя теплота сгорания биогаза, содержащего около 60% метана составляет примерно 22 МДж/м3. Выше приведенный анализ показал, что наиболее перспективно создание в Самарской области локальных автономных энергетических комплексов с выработкой электрической и тепловой энергии на базе установок включающих газогенератор – биореактор отходов, систему хранения жидких продуктов переработки, систему очистки и хранения биогаза, дизельгенератор для производства электрической энергии и тепловой энергии с утилизацией отработанного тепла, а также вспомогательные системы для производства из продуктов газификации сельскохозяйственных удобрений. Например, в ООО «ИнТех-Синтез» разработана и испытана энергетическая установка с газогенератором и газодизельным двигателем электрической мощностью 200 кВт и тепловой мощностью 300 кВт. На этом же исследовательско – внедренческом предприятии создана и проходит испытания энергетическая установка с использованием отходов электрической мощностью 1 и тепловой мощностью 1,5 МВт. Для практического внедрения этих агрегатов необходимо создание комплексов по сбору, транспортировке, хранению и последующей переработки отходов. На первом этапе наиболее целесообразно создание таких энергетических комплексов в районах имеющих крупные животноводческие предприятия и птицефабрики – на свинокомплексах «Кутузовский» и «Поволжский» в муниципальных районах Сергиевский и Ставропольский, при птицефабриках: «Тимашевская», «Тольяттинская», «Безенчукская», «Обшаровская». Энергетические установки с использованием древесных отходов и с производством пелетт целесообразно создать в Похвистневском, Борском, Кинель-Черкасском и Красноармейском муниципальных районах Самарской области.
В качестве приоритетного направления более широкого использования нетрадиционных источников энергии большой интерес представляет область тепло-хладоснабжения, являющаяся сегодня одним из наиболее емких мировых потребителей топливно-энергетических ресурсов. Преимущества технологий тепло-хладоснабжения, использующих нетрадиционные источники энергии, в сравнении с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также новыми возможностями в области повышения степени автономности систем теплоснабжения. Представляется, что именно эти качества будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на рынке тепло-хладогенерирующего оборудования как в нашей стране, так и за рубежом. Тепло-хладоснабжение с помощью тепловых насосов относится к области энергосберегающих экологически чистых технологий и получает все большее распространение в мире. Эта технология по заключению целого ряда авторитетных международных организаций, наряду с другими энергосберегающими технологиями (использование солнечной, ветровой энергии, энергии мирового океана и т.п.), относится к технологиям XXI века. В общем случае тепловой насос - это устройство, используемое для обогрева и охлаждения [46]. Он работает по принципу передачи тепловой энергии от холодной среды к более теплой, в то время как естественным путем тепло перетекает из теплой области в холодную (Рисунок 2.5.1). Таким образом, тепловой насос заставляет двигаться тепло в обратном направлении. Например, при обогреве дома тепло забирается из более холодного внешнего источника и передается в дом. Для охлаждения (кондиционирования) дома тепло забирается помещения и передается наружу. Тепловой насос в чем-то подобен обычному гидравлическому насосу, который перекачивает жидкость с нижнего уровня на верхний, тогда как в естественных условиях жидкость перетекает с верхнего уровня на нижний.  Рисунок 2.5.1 Принципиальная схема работы компрессионного теплового насоса В основу принципа действия наиболее распространенных парокомпрессионных тепловых насосов положены два физических явления: - поглощение и выделение тепла веществом при изменении его агрегатного состояния - испарении и конденсации соответственно; - изменение температуры испарения (и конденсации) при изменении давления. Соответственно, основные элементы парокомпрессионного контура - теплообменник-испаритель, теплообменник-конденсатор, компрессор и дроссель. В испарителе рабочее тело, обычно хладон, находится под низким давлением и кипит при низкой температуре, поглощая теплоту низкопотенциального источника. Затем рабочее тело сжимается в компрессоре, приводимом в действие электрическим или иным двигателем, и поступает в конденсатор, где при высоком давлении конденсируется при более высокой температуре, отдавая теплоту испарения приемнику тепла, например, теплоносителю системы отопления. Из конденсатора рабочее тело через дроссель вновь поступает в испаритель, где его давление снижается и снова начинается процесс кипения. Тепловой насос может забирать тепло из нескольких источников, например, воздуха, воды или земли. И таким же образом он может сбрасывать тепло в воздух, воду или землю. Более теплая среда, воспринимающая тепло, называется теплоприемником. В зависимости от типа источника и приемника тепла испаритель и конденсатор могут выполняться как теплообменники типа "воздух-жидкость", так и "жидкость-жидкость". Регулирование работы систем теплоснабжения с применением теплового насоса в большинстве случаев производится его включением и выключением по сигналам датчика температуры, установленного в приемнике (при нагреве) или источнике (при охлаждении) тепла. Настройка теплового насоса обычно производится изменением сечения дросселя (терморегулирующего вентиля - ТРВ).
Грунтовые теплообменники систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта, или систем теплосбора, могут укладываться в земле горизонтально, в траншеи, и вертикально, в буровые скважины. Поскольку их функциональные характеристики одинаковы, то различаются они только по стоимости монтажа и занимаемой площади. При горизонтальной системе трубы грунтового теплообменника укладывают в земляные траншеи глубиной 1,5-2 м, соединяя ветви, последовательно или параллельно. Существуют множество конфигураций вертикальной укладки теплообменника, но здесь большая доля затрат приходится на буровые работы. При параллельной укладке труб можно использовать трубы меньшего диаметра (а, соответственно, и скважины). А чем меньше диаметр скважины, тем выше скорость проходки. Таким образом, параллельная укладка труб требует наименьших затрат на монтаж при вертикальной конфигурации. Движение влаги является основным фактором, влияющим на теплообмен между землей и теплообменником. Когда тепло извлекают из земли, то влага в порах грунта движется к теплообменнику, улучшая тем самым теплообмен между трубопроводом и окружающим грунтом. При работе в режиме охлаждения сброс тепла в грунт вызывает отток поровой влаги, замедляя при этом перенос тепла. Другим важным фактором является замораживание воды, заключенной в порах грунта. Использование теплоты фазового перехода позволяет извлекать энергию практически при постоянной температуре. Средняя температура теплоносителя повышается, что увеличивает эффективность работы теплового насоса. Размеры грунтового теплообменника определяются исходя из расчетных тепловых и холодильных нагрузок на ТСТ. Все тепловые насосы рассчитаны на максимальную и минимальную температуру жидкости, являющейся источником энергии. Длина теплообменника зависит от его конструкции (вертикальная, горизонтальная и т.д.) и производительности теплового насоса. Наилучшей считается конструкция с наименьшими затратами на монтаж. Теплообменники в грунте могут работать при температурах от -10 до +45 °С. При отрицательных температурах необходимо использовать незамерзающий теплоноситель. В качестве незамерзающего теплоносителя могут быть использованы водные растворы хлористого кальция, метанола и этиленгликоля. Каждая из этих жидкостей не вступает в реакцию с пластмассой. Самый дешевый - хлористый кальций. Он также имеет наилучшие теплообменные характеристики, однако с ним могут возникнуть проблемы, если из системы не полностью откачан кислород. В этом случае может возникнуть коррозия металлических частей в петлях теплообменника, если они выполнены из неподходящих металлов, например, из желтой латуни. Метанол проявляет себя очень хорошо при минимальных температурах, но подвержен возгоранию, если не разбавлен водой. Этиленгликоль обладает хорошими теплообменными свойствами и не вызывает коррозии, но он токсичен.
Монтаж горизонтальных грунтовых теплообменников производят в предварительно прорытые траншеи. Выбор механизмов при этом зависит от почвенных условий. Сначала делается разметка трассы теплообменника и намечается место ввода в дом. По мере рытья траншеи грунт вынимается, и на дно траншеи укладывают трубопровод. Через каждые несколько метров трубопровод присыпается землей. Затем трубопровод вставляется в специально сделанное отверстие в фундаменте и заделывается. После полной укладки проводится испытание трубопровода под давлением и засыпка траншеи. Причем первые 15 см засыпаются вручную. Дальнейшая работа по обратной засыпке выполняется бульдозером или другими механизмами.
На практике применяются следующие две конструктивные схемы вертикальных грунтовых теплообменников: - "труба в трубе" - внутри обсадной трубы коаксиально располагается подающая теплоноситель труба, а поток теплоносителя, возвращающийся по межтрубному зазору, отбирает тепло грунта через стенку обсадной трубы; - U-образная труба - по одной ветви теплоноситель подается вниз, а по другой возвращается обратно, при этом теплообмен с грунтом происходит по всей длине трубы, однако из-за меньших диаметров труб (при том же диаметре скважины) поверхность теплообмена получается существенно меньше, чем в предыдущем варианте. Для большей гарантии все стыки труб, укладываемых в землю, должны соединяться термической сваркой, а не соединяться чисто механическими способами. Существуют два вида сварки - встык и с соединительными муфтами. При сварке встык ровные концы труб нагревают, затем прикладывают друг к другу и сплавляют. При сварке с соединительными муфтами концы труб и поверхность муфты нагревают, а затем конец трубы вставляется в муфту и приваривается. Полиэтиленовые трубы можно соединять обоими способами. Вертикальные грунтовые теплообменники опускаются в предварительно пробуренные скважины. Чаще всего применяется мокрое вращательное или шнековое бурение. При мокром вращательном бурении необходимо предусмотреть меры (использование стальных обсадных труб, глинизация), чтобы скважины оставались открытыми довольно значительное время до того, как в них будут вставлены трубы. Герметичный грунтовый теплообменник (U-образный, или типа труба в трубе), предварительно испытанный под давлением, погружается в скважину. Перед погружением в заполненную буровым раствором скважину U-образный теплообменник заполняется водой, чтобы предотвратить его всплытие. Для глубоких скважин к нижнему концу теплообменника подвешивается дополнительный груз. Отверстия в выступающих над землей частях труб закрываются, чтобы в трубу не попал грунт. Для обратной засыпки скважин можно использовать промытый песок или песчано-гравийную смесь. При опасности заражения водоносного горизонта грунтовыми водами, перетекающими вдоль стенки грунтового теплообменника, применяются герметики или цементные растворы. Заключительный этап работ включает соединение выпусков вертикальных теплообменников в коллекторы и их ввод в здание через отверстия в фундаменте.
Теплота окружающего воздуха, как источника низкопотенциальной теплоты, характеризуется, как правило, сезонными и краткосрочными колебаниями температуры в зависимости от погодных условий, что влечет за собой колебания режимов работы теплового насоса, снижающие его эффективность. Кроме того, средний уровень температуры окружающего воздуха влияет на коэффициент преобразования: чем ниже температура, тем ниже коэффициент трансформации. В этой связи теплоту окружающего воздуха целесообразно использовать в климатических зонах с достаточно высокой (не ниже +5 °С) температурой и со стабильными погодными условиями. Для климатической зоны Самарской области с колебаниями температуры воздуха в отопительный период от 0 °С до -40 °С, что определяется интенсивной циклонической деятельностью в этот период, применение этого низкопотенциального источника нецелесообразно.
Грунтовые и подземные воды обладают достаточно высокой теплоотдачей и имеют постоянную температуру, что обеспечивает эффективность и стабильность режимов работы тепловых насосов. Для утилизации теплоты создается циркуляционный контур: вода из грунта подается в теплообменник, связанный с испарителем теплового насоса, охлаждается и закачивается обратно в грунт (рисунок 2.5.6). Однако использование этих источников связано с более интенсивным вмешательством в гидрологический режим недр и требует согласования с соответствующими службами. Следует также учесть, что использование грунтовых подземных вод в качестве аккумулятора теплоты невозможно. Подземные воды, так же как и поверхностные слои земли, могут быть использованы в качестве источника тепла для индивидуальных домов, многоквартирных зданий и районных котельных. Температура подземных вод обычно является постоянной на глубине 15-20 м, и для Самары и Самарской области составляет 6-9 °С. Для извлечения тепла подземных вод используются обычные методы бурения скважин диаметром 10-20 см, глубиной 50-150 м. Как и при использовании озерной воды, применяются два различных принципа сбора тепла. В одном случае замкнутая трубопроводная система опускается в скважину. В таком коллекторе циркулирует теплоноситель, который извлекает тепло из подземной воды и переносит его в испаритель теплового насоса.  Рисунок 2.5.2 Теплонасосная система теплоснабжения, использующая тепло подземных вод 1 - водонагреватель; 2 - тепловой насос; 3 - колодец; 4 - насос; 5 - дренаж Для небольшого теплового насоса мощностью около 10 кВт, который может использоваться для индивидуальных домов, требуется расход подземного потока около 1-2 м3/ч (в зависимости от температуры). В другом варианте подземная вода закачивается непосредственно в испаритель, и после охлаждения сбрасывается в специальную скважину, достаточно далеко от места забора, чтобы исключить охлаждение источника подземной воды. При использовании грунтовых и подземных вод в качестве источника низкопотенциального тепла для ТСТ необходимо учитывать риск нарушения их гидрологического и экологического баланса. Возможности использования тепловых насосов на грунтовых и подземных водах ограничены территориями, где температура этих вод меньше +4,5 °С. В условиях сельской местности Самарской области требуется наличие подземного водного потока под площадкой или вблизи площадки застройки.
Температура воды в водоемах и водных потоках на поверхности земли подвержена сезонным изменениям в соответствии со средней температурой окружающего воздуха, причем наиболее низкая температура приходится на конец периода максимальной тепловой нагрузки. Утилизация низкопотенциальной теплоты производится теплообменниками, погруженными в воду. Использование этих естественных источников в качестве аккумуляторов теплоты невозможно. Однако специально созданные искусственные водоемы (например, противопожарные резервуары) можно использовать как тепловые аккумуляторы, предусмотрев при этом защитные мероприятия от последствий размножения водной флоры и фауны, чему могут способствовать периоды повышенной температуры воды. Для условий Самарской области представляет интерес использование теплоты многочисленных малых рек, заключенных в коллекторы. Этот вопрос следует рассматривать при проектировании конкретных объектов с учетом их территориального расположения. При этом следует оценить энергетический потенциал таких малых рек - величину стока воды и ее температуру в отопительный период.
Целесообразность использования солнечной энергии зависит от климатических условий района применения. Потенциал этого источника довольно велик, однако плотность потока солнечной радиации сравнительно невелика - около 0,6 кВт на 1 м2, что требует значительных площадей поглощающей поверхности солнечных коллекторов. Кроме того, этот источник обладает еще одним существенным недостатком - приход солнечной радиации неравномерен. Это требует применения теплоаккумулирующих устройств как для суточного, так и для сезонного аккумулирования. Климатические условия Самарской области характеризуются большим поступлением солнечной радиации и среднегодовой продолжительностью солнечного сияния – 2000 часов. Однако использование солнечной энергии в качестве единственного источника низкопотенциальной теплоты малоэффективно. Возможным решением может быть комбинация этого источника с другими, например, с грунтом, который может быть использован как в качестве аккумулятора, так и источника теплоты.
Грунт поверхностных слоев Земли фактически представляет собой тепловой аккумулятор неограниченной емкости, тепловой режим которого формируется под воздействием солнечной радиации и потока радиогенного тепла, поступающего из земных недр. Падающая на земную поверхность солнечная радиация и сезонные изменения ее интенсивности оказывают влияние на температурный режим слоев грунта, залегающих на глубинах 10-20 метров. Температурный режим слоев грунта, расположенных ниже глубин проникновения тепла солнечной радиации, формируется только под воздействием тепловой энергии, поступающей из недр Земли, и практически не зависит от сезонных, а тем более суточных изменений параметров наружного воздуха. Таким образом, на сравнительно небольшой глубине от поверхности имеются слои грунта, температурный потенциал которых в холодное время года значительно выше, чем у наружного воздуха, а в жаркое время года - значительно ниже. При устройстве в грунте вертикальных или горизонтальных регистров труб (систем сбора низкопотенциального тепла грунта) с циркулирующим по ним теплоносителем, имеющим пониженную (повышенную) относительно окружающего грунтового массива температуру, происходит отбор (сброс) тепловой энергии от грунта и её отвод от потребителя. Поскольку грунт является довольно сложной и многообразной структурой при проектировании систем сбора низкопотенциального тепла грунта следует учитывать факторы и использовать методики, изложенные в [50]. При расположении системы сбора низкопотенциального тепла под фундаментами зданий и сооружений следует оценить эффект подъема поверхности грунта при замораживании грунтовой влаги. Пример такого расчета приведен в [50]. Территория Самарской области в зимнее время относится к IV климатической расчетной зоне, поэтому при проектировании установки теплонасосов типа «грунт—воздух» следует учитывать данные Таблицы 2.5.1 Грунт поверхностных слоев Земли, в связи с его повсеместной доступностью и достаточно высоким температурным потенциалом, является наиболее перспективным источником тепловой энергии низкого потенциала для испарителей ТН. На рисунках 2.5.3 и 2.5.4 представлены примеры горизонтальной и вертикальной систем сбора низкопотенциального тепла грунта.  Рисунок 2.5.3 Горизонтальная система сбора низкопотенциального тепла грунта 1 - воздушный отопительный аппарат; 2 - тепловой насос; 3 - пластиковый трубопровод Таблица 2.5.1 - Температура грунтов на различной глубине в зависимости от расчетной климатической зоны |
Похожие:
 | Образовательное учреждение высшего профессионального образования Целью изучение дисциплины является формирование знаний о видах природных источников энергии и способах преобразования их в электрическую... | | “ Альтернативные источники энергии” Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных... |
| «…» на тему: «Исследование системы коллективных средств размещения... Целью работы является исследование системы коллективных средств размещения на территории города Волгограда и оценка перспектив ее... |  | Малая гидроэнергетика возобновляемый источник энергии для республики татарстан Учитывая мировую тенденцию к снижению экологической нагрузки за счет использования возобновляемых источников энергии, малая гидроэ нергетика... |
| Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Доказать преимущества возобновляемых источников энергии их неисчерпаемость и экологическую чистоту | | Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... ... |
| Республика таджикистан проблемы энергосбережения и использования... Комилов Абдували Хакимович. Директор Агентства по строительству и архитектуре при Правительстве Республики Таджикистан | | Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова Географический... Объекты наследия как демонстрационная площадка использования возобновляемых источников энергии на Северо-западе Европейской части... |
| Высшего профессионального образования Научные основы разработки и эксплуатации нетрадиционных и возобновляемых источников энергии | | Рабочая программа учебной дисциплины «Проектирование и эксплуатация... «Проектирование и эксплуатация солнечных и ветровых электростанций» является развитие компетенций в области понимания режимных свойств... |
| Программа повышения квалификации профессорско-преподавательского... Энергообеспечение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников энергии | | Исследование Тема: «Земля во Вселенной» Использование в отчётном году акционерным обществом видов энергетических ресурсов 20 |
| Альтернативные источники энергии В приведенной мною работе я рассказал о всевозможных источниках энергии, являющихся альтернативными, их достоинства и недостатки,... | | Доклад об экологической обстановке на территории астраханской области в 2010 году Участие в международном сотрудничестве в области охраны и использования объектов животного мира в сфере изучения и использования... |
| Альтернативные источники энергии. Ветряная мельница как альтернативный источник энергии Цель: выяснение эффективности использования ветряной мельницы как альтернативного источника энергии в личном подсобном хозяйстве | | Московский энергетический институт (технический университет) Целью дисциплины является изучение принципов работы и возможностей использования автономных источников энергии в системах энергоснабжения... |
