Підвищення ефективності роботи та методи аналізу систем теплопостачання та теплових споживачів

Abstract

Вперше розроблені методи аналізу для централізованих і децентралізованих систем теплопостачання, що дозволяють комплексно проаналізувати всі складові системи, визначити поетапно ефективність роботи складових системи, а також кількість тепла, що поступає тепловому споживачу, та втрати його при генерації та транспортуванні. Розроблено математичну модель, яка може використовуватись для кожного елемента системи теплопостачання, що дає можливість ефективно досліджувати та аналізувати теплообмін в побутових та адміністративних будинках і системах передачі тепла. Вперше розроблений метод, побудовані діаграми теплових потоків в системах централізованого та децентралізованого теплопостачання генеруючих об’єктів з врахуванням змін втрат теплоти з q2 та q5 та корисного тепла. Проведено експериментальні дослідження та розрахунки ефективності роботи систем теплопостачання за запропонованими в дисертації методами на потужних котлах до 210 МВт та котлах побутового призначення до 98 кВт, узагальнено дослідження та сформовані рекомендації, виконано техніко-економічне обґрунтування та оптимізацію теплопостачання з використанням нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії для Західного регіону України, що дозволить зекономити первинні органічні джерела енергії. Розроблений метод техніко-економічних розрахунків використання нетрадиційних джерел енергії, теплової помпи, сонячного колектора в системі подачі тепла споживачам, що дає можливість економити значну частину первинних енергоносіїв (вугілля, газ). Робота є актуальною, оскільки стосується невирішених питань комунального теплопостачання, теплозабезпечення промислових та побутових об’єктів, а також внесений вклад в розвиток систем теплопостачання. Впервые разработаны методы анализа для централизованных и децентрализованных систем теплоснабжения, позволяющие комплексно проанализировать все составляющие системы, определить поэтапно эффективность работы составляющих системы, а также количество тепла, поступающего тепловому потребителю, и потери его при генерации и транспортировке. Разработана математическая модель которая может быть использована для каждого элемента системы теплоснабжения, что позволяет эффективно исследовать и анализировать теплообмен в бытовых и административных зданиях и системах передачи тепла. Впервые разработан метод, построены диаграммы тепловых потоков в системах централизованного и децентрализованного теплоснабжения генерирующих объектов с учетом изменений потерь теплоты с q2 и q5 и полезного тепла. Разработанный метод технико-экономических расчетов использования нетрадиционных источников энергии, теплового насоса, солнечного коллектора в системе подачи тепла потребителям, что дает возможность экономить значительную часть первичных энергоносителей (уголь, газ). Разработан метод и алгоритм расчета эффективности систем теплоснабжения с использованием солнечных коллекторов и тепловых насосов. Выполненные технико-экономические обоснования и оптимизация теплоснабжения объектов на основе критерия срока окупаемости по использованию теплового насоса для Западного региона Украины. Формализована связь между технико-технологическими, климатическими и ценовыми факторами, влияющими на выбор теплового насоса. Разработана математическая модель и выполнены расчеты срока окупаемости модернизации систем теплоснабжения. Проведены экспериментальные исследования и расчеты эффективности работы систем теплоснабжения по предложенным в диссертации методами на мощных котлах до 210 МВт ч и котлах бытового назначения до 98 кВт, обобщенно исследования и сформированы рекомендации, выполнено технико-экономическое обоснование и оптимизацию теплоснабжения с использованием нетрадиционных и возобновляемых источников энергии для Западного региона Украины, что позволит сэкономить первичные органические источники энергии. Работа актуальна, поскольку касается нерешенных вопросов коммунального теплоснабжения, теплообеспечения промышленных и бытовых объектов, а также внесен вклад в развитие систем теплоснабжения. First developed analysis techniques for the centralized and decentralized heat supply systems, which allows to analyze all components of the system, to determinate the effectiveness of the stages of system components as well as the amount of heat that enters heat consumers, and its loss in the generation and transportation. A mathematical model for each element of the district heating system, which makes it possible to effectively explore and analyze heat transfer in both residential and administrative buildings and heat transfer systems. The method feasibility calculations using alternative energy sources, heat pumps, solar collector system to supply heat to customers that allows you to save a significant portion of primary energy (coal, gas). First introduced dimensionless correction factor for partial loss of heat from the exhaust gases and the environment. Experimental study and calculation efficiency of district heating systems by methods proposed in the thesis on powerful boilers up to 210 MW boilers and domestic purposes to 98 кW, summarized the study and formed the recommendations made feasibility study and optimization of district heating using alternative and renewable energy sources for the Western region of Ukraine, which will save raw organic energy sources. The work is relevant as it concerns the unresolved issues of municipal heat supply, heating supply industrial and household objects, as well as contributing to the development of decentralized heating.