10936
.pdfНаиболее распространенным и доступным возобновляемым источником энергии является солнечная энергия.
Актуальность использования солнечной энергии подтверждена в Концепции Энергетической стратегии России на период до 2030 года, где одной из задач является максимально эффективное использование гелиоэнергетики. [2]
Анализ исследований в области использования солнечной энергии показал, что применение гелиоэнергетики распространено, в основном, для теплоснабжения частных домов и сельскохозяйственных зданий.
На наш взгляд, научный и практический интерес представляет возможность использования гелиоустановок для энергоснабжения производственных процессов.
Один из способов может быть замена традиционной системы горячего водоснабжения в летние месяцы системой с солнечными коллекторами.
Рассмотрим возможность замещения системы горячего водоснабжения бытовых помещений солнечными нагревателями на примере механосборочного цеха №2 АО «Транспневматика» в г. Первомайск Нижегородской области.
Помещение механосборочного цеха предназначено для выпуска компрессоров, компрессорных установок, дисковых тормозов и др. В цехе располагается три участка механообработки, участок механической обработки деталей компрессоров, четыре сборочных участка.
Режим работы механосборочного цеха связан с постоянным присутствием людей, график работы 2-3 сменный.
Вбытовых помещениях цеха имеется потребность в горячей воде различных температурных уровней - от 30 до 65 . Такой диапазон температур, вероятно, может быть получен путем использования солнечной энергии в летний период.
Втабл. 1. представлен расчет поступающей солнечной радиации по сторонам света в г. Первомайск Нижегородской области, который необходим для определения наиболее эффективной ориентации солнечных коллекторов по сторонам света. А также построен график представленный ниже на рис.1.
Табл. 1. Суммарная солнечная радиация по сторонам света в г. Первомайск.
Суммарная радиация, МДж/м2·мес:
Сторона света |
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
Сентябрь |
- С |
145 |
191 |
189 |
137 |
84 |
- СЗ |
207 |
257 |
232 |
174 |
100 |
- З |
282 |
325 |
300 |
250 |
154 |
- ЮЗ |
310 |
327 |
313 |
295 |
209 |
- Ю |
302 |
305 |
300 |
305 |
242 |
|
|
180 |
|
|
|
|
- ЮВ |
298 |
333 |
341 |
326 |
241 |
|
- В |
253 |
318 |
343 |
296 |
196 |
|
- СВ |
179 |
242 |
265 |
209 |
127 |
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- С |
2·мес |
350 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- СЗ |
|
300 |
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- З |
|
МДж/ |
|
|
|
|
|
|
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- ЮЗ |
|
, |
|
|
|
|
|
|
радиация |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- Ю |
Суммарная |
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- ЮВ |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- СВ |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
Сентябрь |
|
Рис. 1. График отображения солнечной радиации в г. Первомайск
Из представленной диаграммы видно, что преобладающим направлением для установки солнечных коллекторов является юговосточное направление. Максимальное значение суммарной солнечной радиации равно 341 МДж/м2·мес в июле. При этом в летние месяцы значения суммарной солнечной радиации не падает ниже 300 МДж/м2·в месяц.
В отличие от традиционных систем теплоснабжения, при проектировании которых для выбора оборудования достаточно определить часовые расходы теплоты, при расчете солнечной системы теплоснабжения необходимо вычислить месячные расходы теплоты.
Расход теплоты [2, С. 187], на горячее водоснабжение в данном месяце, кДж:
|
= С |
|
( |
− |
) ∙ ∙ |
(1) |
||
г.в. |
|
р г.в. |
г.в |
|
х.в |
|
|
|
г.в. − избыточный расход |
горячей |
воды |
на 1 |
человека по нормам |
м3/(день*чел).
Ср − изобарная теплоемкость воды Дж/(кг*град)
Ср = 4,19 ∙ 103 Дж/(кг ∙ град); N – число работников;
− число рабочих дней в данном месяце;
г.в. = 65
181
х.в. − температура холодной воды. Принимается в диапазоне от 5 до 15 в зависимости от месяца.
Табл. 2. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение.
Мес. |
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
Сентябрь |
Vг.в. |
|
|
|
|
|
м3/ |
0,0094 |
0,0094 |
0,0094 |
0,0094 |
0,0094 |
(день*чел) |
|
|
|
|
|
Тх.в., |
10 |
15 |
15 |
15 |
10 |
Тг.в., |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
nд |
17 |
21 |
23 |
21 |
22 |
N |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
Qг.в., |
7365182 |
8271060 |
9058780 |
8271060 |
9531412 |
кДж |
|
|
|
|
|
Qг.в, МДж |
7365,2 |
8271,1 |
9058,8 |
8271,1 |
9531,4 |
Вычисленные месячные нагрузки на ГВС в летние месяцы находятся
вдиапазоне от 8 до 9 тысяч МДж, поэтому площадь солнечных коллекторов
в25 м2 - 27 м2 справится с требуемыми нагрузками. Это говорит о рациональности замены традиционной системы ГВС в летние месяцы системой с солнечными коллекторами.
Работа гелиосистемы в летнее время позволит выполнять ремонтные работы и длительные проверки в промышленной котельной без вреда для производства.
Горячая вода, идущая на бытовые нужды промышленного цеха, приготовленная таким способом, получится в стоимостном выражении во много раз дешевле, чем при генерации в котельной, то есть при сжигании топлива.
Применение солнечной энергии снизит расход органического топлива ресурсов, и как следствие, существенно уменьшит выброс вредных веществ
ватмосферный воздух.
Литература
1.Концепция Энергетической стратегии России на период до 2030 г. (проект) //Прил. к научн., обществ.-дел. журналу "Энергетическая политика". — М.: ГУ ИЭС, 2007. — 116 с., 5 рис.
2.Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч.4.1. отопление/ В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др.; Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера.- 4-е изд., перераб. И доп.- М.: Стройиздат, 1990.-344 с.: ил.
182
3. Количество солнечной энергии в регионах России https://realsolar.ru/article/solnechnye-batarei/kolichestvo-solnechnoy-energii-v- regionah-rossii/
Минакова А.А., Табунов Д.Н., Чикунов Е.Д.
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ ВЫТЯЖНОГО ВОЗДУХА В ПРИТОЧНЫХ УСТАНОВКАХ
Развитие технологий не стоит на месте. На сегодняшний день, ориентиром в современной науке является тенденция к сокращению вредного воздействия технологических процессов на окружающий мир и возможность вторичного использования энергоресурсов. В системах механической вентиляции это сводится к использованию приточновытяжных установок с рекуператорами.
Самыми популярными видами рекуператоров являются: пластинчатый рекуператор, роторный рекуператор и рекуператор с промежуточным теплоносителем.
Пластинчатые рекуператоры. Пластинчатый рекуператор представляет собой блок (кассету) внутри которого расположены несколько параллельно установленных пластин. Пространство между ними — каналы для движения воздуха. Принцип действия заключается в обмене тепла между входящими и выходящими из помещения воздушными массами.
Приточный и удаляемый воздух проходят с обеих сторон ряда пластин. Здесь практически исключается контакт приточного и удаляемого воздуха. Такие рекуператоры должны быть оснащены отводами конденсата, так как есть вероятность его образования на пластинах. Выпадения конденсата может привести к образованию льда, следовательно, необходима система размораживания. Рекуперация тепла может регулироваться посредством перепускного клапана, контролирующего расход проходящего через рекуператор воздуха.
183
Рис. 1 Пластинчатый рекуператор
Роторные рекуператоры. Внешний вид роторного рекуператора представляет собой цилиндрическую емкость, заполненную очень близко расположенными продольными стальными листами. Чаще всего применяется гофрированная сталь.
В роторе происходит полный обмен температур двух потоков воздуха. Теплообмен происходит с помощью непрерывно вращающегося между удаляемым и приточным каналами ротором. Такие рекуператоры имеют существенный недостаток присутствует вероятность того, что запахи и загрязнители, выделяемые людьми, мебелью, строительными материалами, могут перемещаться из удаляемого воздуха в приточный.
Рис. 2 Роторный рекуператор
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Обычно используются в системах, где недопустимо смешение потоков воздуха, а также в случаях большого расстояния между приточной и вытяжной установками. Теплоноситель получает тепло удаляемого воздуха с помощью теплообменника, установленного в вытяжной части и передает его подаваемому воздуху с помощью теплообменника, установленного в
184
приточной части установки, который выполняет функцию начального нагревателя. В качестве промежуточного теплоносителя в зависимости от климата используется вода или незамерзающая жидкость, чаще всего 40%- ный раствор этиленгликоля в дистиллированной воде.
Рис. 3 Рекуператор с промежуточным теплоносителем
Сравнение роторных и пластинчатых рекуператоров разных производителей. Нами было рассмотрено и проанализировано два вида рекуператоров у трех разных производителей.
На основании приведенных подборов можно сделать вывод, что самым неэффективным является пластинчатый рекуператор производителя «Ballu», его эффективность составляет 50,1%, а температура после рекуператора -6,4оС. Самым же эффективным является пластинчатый рекуператор производителя «Systemair», его эффективность составляет 80,1%, а температура после рекуператора 14,9оС. Но даже самый неэффективный рекуператор дает возможность экономить на тепловой мощности, снижая нагрузку воздухонагревателя, подавая в калорифер уже подогретый воздух.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе обосновано применение рекуперации тепла в системах вентиляции, основанных на различных принципах работы. Произведено сравнение рекуператоров, как между собой, так и между различными производителями.
Литература 1. Кувшинов Ю. Я. Энергосбережение в системе обеспечения
микроклимата зданий. М.: АСВ, 2010. - 320 с.
185
2.Кокорин О. Я. Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, кондиционирования. М: АСВ, 2013. - 168c
3.Дмитриев А. Н., Монастырев П. В., Сборщиков С. П. Энергосбережение в реконструируемых зданиях. М: АСВ, 2008. -260с.
4.Рекуперация воздуха: мода или необходимость? – Журнал АВОК «Вентиляция. Отопление. Кондиционирование», № 2, 2002
5.Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 / В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин и др.; Под ред. Н. Н. Павлова и Ю.И.
Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп.– М.: Стройиздат, 1992. – 319 с.
6.Каменев, П.Н. Вентиляция / П.Н. Каменев, Е.И. Тертичник. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2011. – 632 с.
Модина Т.А., Кащенко О.В.
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ СТОЧНЫХ ВОД
В процессе очистки сточных вод населенных пунктов и промышленных предприятий образуются осадки, содержащие огромный спектр загрязнений от микроорганизмов до ионов тяжелых металлов. Количество осадков постоянно растет и в настоящее время они являются одним из наиболее значимых факторов загрязнения окружающей среды. Основным путем снижения объемов осадков является их обезвоживание.
На сегодняшний день в мировой практике используется технологическое оборудование для обезвоживания осадков очистных сооружений сточных вод различного конструктивного исполнения и представленные своими типоразмерными рядами по производительности.
Основными типами оборудования являются:
-центрифуги (декантерные центрифуги и сепараторы),
-фильтр-прессы (камерные и мембранные),
-вакуум-фильтры,
-шнековые обезвоживатели,
Лидерами рынка по изготовлению оборудования обезвоживания осадка являются – Andritz, Baker Hughes, Lenser, Netzseh Filtration.
186
В настоящее время наиболее эффективными технологиями считаются методы обезвоживания осадков сточных вод на осадительных шнековых центрифугах, ленточных и камерных фильтр-прессах. Более прогрессивным считается применение шнековых обезвоживателей и декантерных центрифуг, т.к. это оборудование отличается компактностью, низкой энергоемкостью, способно работать в автоматическом режиме и не требует значительных эксплуатационных затрат.
Существует несколько основных параметров, определяющих целесообразность применения оборудования с учетом характеристик осадка, поступающего на обезвоживание.
На основании литературного обзора был проведен сравнительный анализ существующих установок, представленный в таблице (табл.1).
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
Сравнительный анализ существующих установок обезвоживания осадка сточных |
|||||
|
|
вод |
|
|
|
Характерис |
Шнековый |
Вакуум |
Фильтр |
Центрифу |
Декантер |
тики |
обезвоживатель |
- |
-пресс |
га |
|
|
|
фильтр |
|
|
|
Обезвожива |
|
|
|
|
|
ние осадка с |
+ |
- |
- |
Возможно |
Нежелател |
низкой |
|
|
|
|
ьно |
концентраци |
|
|
|
|
|
ей |
|
|
|
|
|
Промывочна |
Минимум |
Среднее |
Среднее |
Мало |
Среднее |
я вода |
|
|
|
|
|
Возможност |
+ |
+ |
- |
- |
Нежелател |
ь |
|
|
|
|
ьно |
непрерывног |
|
|
|
|
|
о процесса |
|
|
|
|
|
(24 ч) |
|
|
|
|
|
Энергопотре |
Низкое |
Высоко |
Высокое |
Высокое |
Среднее |
бление |
|
е |
|
|
|
Шум |
Низкий |
Низкий |
Средний |
Высокий |
Высокий |
Вибрация |
Низкая |
Низкая |
Средняя |
Высокая |
Высокая |
Илоуплотни |
Не нужен |
Не |
Возмож |
Обязатель |
Возможно |
тель |
|
требует |
но |
но |
|
|
|
ся |
|
|
|
Занимаемая |
Малая |
Больша |
Средняя |
Средняя |
Большая |
площадь |
|
я |
|
|
|
Обслуживан |
Простое |
Сложно |
Сложно |
Сложное |
Сложное |
ие |
|
е |
е |
|
|
Стоимость |
Дешевое |
Среднее |
Дорогое |
Дорогое |
Дорогое |
Окончательный выбор оборудования производится при проектировании и определяется рядом факторов:
187
-степень обезвоживания и чистота фугата;
-герметичность процесса обезвоживания;
-требуемые площади для размещения оборудования;
-скорость реагирования на изменение протекания процесса;
-возможность автоматизации контроля режима работы;
-стоимость оборудования;
-расход реагента;
-наличие квалифицированного обслуживающего персонала;
-ограничение по наличию песка в осадке;
-расчет стоимости владения оборудования.
Необходимо отметить, что на основании проведенного анализа было выявлено, что наиболее эффективным оборудованием для обезвоживания является шнековый обезвоживатель.
Литература
1.Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1982. – 223 с.
2.Благоразумова, А.М. Обработка и обезвоживание осадков городских сточных вод. Учебное пособие / А.М. Благоразумова. – Новокузнецк: СГИУ, 2010. – 138 с.
3.Оборудование, инжиниринг, строительство [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://tvprus.ru
К.А. Пронин, Е.А. Орлов, С.С. Турутин, Н.А. Замыслов
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОТИВОДЫМНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Пожары являются одной из основных причин смертности от несчастных случаев, а также создают большой материальный ущерб.
Применение специализированных систем противодымной вентиляции позволяет значительно снизить количество жертв во время пожара.
Основной причиной гибели людей при пожарах являются не высокие температуры внутренней среды, а отравления продуктами сгорания.
Целью работы систем противодымной вентиляции является уменьшение распространения дыма и снижение концентрации вредных веществ в местах эвакуации людей из помещений.
188
Противодымные системы широко используются в зданиях повышенной этажности и высотных, организациях медицинского назначения, образовательных учреждениях, многофункциональных торговых центрах, подземных парковках, туннелях, жилых домах и мн. др.
Данные системы применяются для обеспечения незадымления основных путей эвакуации, например коридоров и залов, а также предотвращения попадания продуктов сгорания в лестнично-лифтовые узлы.
Противодымные системы вентиляции подразделяются на приточные и вытяжные. Первые необходимы для компенсации объёмов воздуха, удаляемых вытяжными противодымными системами, а также создания подпора в тамбур-шлюзах и лестничных клетках.
Вытяжные системы противодымной вентиляции необходимы для своевременного удаления дымовых газов за пределы защищаемых помещений с применением средств принудительной механической вентиляции, а также специальных люков (рис. 1) и фрамуг с приводами.
Современные системы противодымной вентиляции состоят из следующих основных элементов:
-клапанов дымоудаления, необходимых для обеспечения герметичности воздуховодов противодымных систем при отсутствии пожара (рис. 2);
-вентиляторов дымоудаления, используемых для удаления продуктов сгорания из защищаемых помещений (рис. 3 и 4);
-вентиляторов компенсационного подпора воздуха, применяемых в том числе для поддержания избыточного давления в лестнично-лифтовых узлах, требующих защиты от задымления при пожаре;
-вентиляционных каналов из сварных воздуховодов и шахт, имеющих покрытие, обеспечивающее нормируемый предел огнестойкости (рис. 5).
Рис. 1. Дымовой люк КЛАПАР |
Рис. 2. Клапан дымоудаления |
компании «Вингс-М» |
КЛАД-2 (КДМ-2) «стеновой» |
|
с реверсивным приводом BELIMO |
|
компании «Вингс-М» |
|
189 |