Главная страница -> Технология утилизации

Энергоэкономичные малоэтажные жилые здания. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.

Лупачев П.Д., к.т.н., заслуженный машиностроитель РФ

Филимонов А.И.

Энергоснабжение нефтегазопромыслов, расположенных, в основном, в удаленных и труднодоступных северных и восточных районах России, связано со значительными затратами материальных средств, прежде всего из-за дорогостоящего строительства ЛЭП, сложностей их эксплуатации и постоянно повышающейся отпускной цены электроэнергии, производимой на крупных электростанциях и поставляемой по общегосударственным и региональным электрическим сетям. Поэтому непосредственно на промыслах целесообразно устанавливать локальные энергетические установки. В качестве таковых могут быть рекомендованы газопоршневые энергоагрегаты (ГПЭА), первичными двигателями которых являются газовые поршневые двигатели (ГД) с искровым зажиганием, использующие в качестве топлива нефтяной газ на нефтяных промыслах и природный - на газовых промыслах. Для производства электрической энергии применяется генератор, а тепловую энергию при необходимости получают в результате утилизации тепла, отводимого от ГД охлаждающей жидкостью, моторным маслом и отработавшими газами.

ГД и ГПЭА изготавливают фирмы Caterpillar (США), MTU и Клёкнер-Гумбольдт-Дойтц (Германия), СПГ (Австрия) и Грууп (Чехия). В России и странах ближнего зарубежья нет серийного производства ГД и ГПЭА, однако в номенклатуру включены изделия некоторых предприятий, в частности, ОАО Звезда (С.-Петербург), ОАО Барнаултрансмаш и ОАО Электроагрегат» (Курск) (поставка - по предварительным заказам). Экономически выгоднее конвертировать в газовые серийные (поэтому относительно дешевые) дизели или дизельные электроагрегаты, при необходимости одновременно дооборудовать их системой теплообменников для утилизации тепловой энергии. Для конвертирования дизеля в ГД следует:

- заменить дизельную топливную аппаратуру на газовую, которую изготавливают АО «Рязанский завод автомобильной аппаратуры», ОАО «Пермское агрегатное объединение «Инкар» совместно с НПФ «САГА» и другие предприятия;

- снизить степень сжатия (у большинства дизелей за счет увеличения объема камеры в поршне или надпоршневого зазора) и дообработать головку (головки) цилиндра (цилиндров) для установки свечей зажигания вместо форсунок; степень сжатия назначают с учетом состава горючего газа и его метанового числа; для безнаддувных ГД она обычно составляет 9,5-10,5 при работе на нефтяном газе и 10-12 - на природном; для турбонаддувных ГД степень сжатия снижают на 1-2 в зависимости от степени наддува и наличия или отсутствия промежуточного охлаждения гаэовоздушной ;смеси;

- заменить механический регулятор частоты вращения на электронный отечественного или зарубежного производства и установить привод к дроссельному узлу (узлам);

- оборудовать двигатель системой зажигания производства ОАО МЗАТЭ-2 , НИИАвтоэлектроника и др.; желательно применять свечи зажигания с медными электродами;

- установить автоматизированную систему аварийной защиты, воздействующую на систему зажигания, регулятор частоты вращения и запорный вентиль в подводящем газопроводе.

Более подробно порядок nереоборудования рассмотрен в работах [2,3].

Конвертирование может быть выполнено по разработанной технической документации непосредственно на нефтепромыслах при наличии там механической мастерской со станками для дообработки поршней и головок цилиндров, а также на моторных и мотороремонтных заводах. По сравнению с базовым дизелем мощностные показатели ГД обычно приходится снижать на 5-10 %, причем тем больше, чем выше уровень форсирования базового дизеля и ниже теплотворная способность горючего газа. В газовые были переоборудованы дизели Д-120, Д-144, Д-65, Д-240, Д-245, ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 и ЯМЗ-240. Испытания показали, что при работе на нефтяном газе, близком по химическому составу к сжиженному yглеводородному, номинальную мощность и максимальный крутящий момент удалось сохранить такими же, что и у базовых дизелей (кроме двигателя ЯМЗ-240) из-за невысокого уровня форсирования последних.

В эксплуатации ГД обеспечивают по сравнению с базовыми дизелями увеличение ресурса до первого капитального ремонта на ЭО-35 %, продолжительности работы моторного масла до замены на 30-40 %, отсутствие дымности отработавших газов и снижение выбросов оксидов азота с отработавшими газами в 1,5-2 раза, выбросы СО и углеводородов у газового двигателя на 10-20 % выше, чем у базового дизеля. Однако следует иметь в виду, что оксиды азота в десятки, а частички сажи, на которых находятся микрокапли бенз( )пирена, в тысячи раз токсичнее СО и углеводородов [4].

Для утилизации тепла, отводимого от ГД с охлаждающей жидкостью, моторным маслом и отработавшими газами, обычно применяют три теплообменника, а если ГД оборудован водо-масляным теплобменником, то два (для охлаждающей жидкости и отработавших газов). В теплообменниках вода, циркулирующая в системах отопления и горячего водоснабжения и различных технологических системах нефтегазопромыслов (далее - система отопления), нагревается до температуры 80-100°С. Температура возвратной воды на входе в теплообменники ГД обычно составляет 40-60°С. Возможен вариант подогрева утилизационным теплом не воды, а воздуха, продуваемого через теплообменники ГД специальным вентилятором и используемого для создания тепловых завес , обогрева помещений и различных технологических целей. Теплообменники, отводящие тепло от охлаждающей жидкости и моторного масла - трубчатого или пластинчатого типа - изготовлены из нелегированной конструкционной стали. Теплообменники отводящие тепло от отработавших газов, - трубчатого типа; материал трубок - высоколегированная нержавеющая сталь. Могут испольэоваться теплообменники других типов.

Если потребность в тепловой энергии значительно уменьшается (например, летом), то излишки ее должны отводиться в атмосферу непосредственно в ГД или, что на наш взгляд, желательнее, в системе отопления, в которую для этого включают водо-воздушный теплообменник и при необходимости вентилятор.

Обычно ГПЭА имеет суммарный к.п.д., равный 0,80-0,85 (при к.п.д. ГД изменяющемся от 0,30 до 0,32), причем соотношение тепловой и электрической мощностей составляет 1,4-1,6. Как правило, ГПЭА устанавливают в контейнерах, автомобильных кунгах или специальных производственных помещениях, оборудованных системами предпускового и межсменного подогрева помещения и двигателя, сигнализации о повышении температуры выше допустимой, пожаротушения, автоматической запорной арматурой на газопроводе и при необходимости счетчиком газа. Наличие в горючем газе воды в жидкой фазе не допускается. Количество водяного пара в газе не ограничивается при условии, что температура газа на входе в ГД не менее чем на 10 °С выше точки росы.

Массовое содержание сероводорода и других соединений серы в подводимом к ГД горючем газе не должно превышать 0,15 %. При содержании серы не более 03 % разрешается десульфатизация газа. При содержании серы более 0,3 % газ не может быть использован в качестве моторного топлива. При этом для локального энергоснабжения нефтегазопромыслов могут применяться дизельные энергетические агрегаты (ДЭА), работающие на привозном дизельном топливе.

На некоторых нефтяных месторождениях количество выделившегося нефтяного газа оказывается недостаточным для обеспечения газовым топливом всех или нескольких ГПЭА, входящих в состав энергоблока. Только в таких условиях можно рекомендовать использование вместо ГПЭА газодизельных энергоагрегатов (ГДЭА), хотя последние практически по всем показателям уступают газопоршневым [1], требуют подвоза и хранения на нефтепромыслах дизельного топлива. Последнего требуется в 3-4 раза меньше, чем при применении ДЭА.

При организации локального энергоснабжения следует выполнить следующие условия:

ГПЭА и энергоагрегаты других типов, обслуживающие нефтегазопромысел, должны по возможности размещаться в одном или нескольких рядом стоящих зданиях (контейнерах, кунгах), что снизит эксплуатационные расходы и сократит численность обслуживающего персонала.

На каждую группу ГПЭА в составе от 1 до 5-7 энергоагрегатов (их максимальное число в группе уточняется по результатам эксплуатации) должен быть предусмотрен резервный ГПЭА, заменяющий энергоагрегат, остановленный для технического обслуживания или ремонта. Это обеспечит бесперебойное энергоснабжение нефтегазопромыслов. ,

При техническом обслуживании в каждой гpynne ГПЭА должен быть остановлен только один энергоагрегат.

В газопоршневые были конвертированы более 10 дизельных электроагрегатов мощностью 30, 60, 100 и 200 кВт. Большая, часть ГПЭА, еще не оборудованных системами утилизации отводимой от ГД тепловой энергии, находится в эксплуатации в основном на нефтепромыслах Западной Сибири. Наработка отдельных агрегатов превысила 5 000 ч. Выявленные во время эксплуатации неисправности, относящиеся в основном к контактной системе зажигания и механическому регулятору частоты вращения, были устранены, новые агрегаты стали укомплектовываться только микропроцессорными системами зажигания и электронными регуляторами.

Рассмотрим пример использования ГПЭА для локального энергоснабжения нефтепромысла, потребляемая электрическая мощность которого составляет 500 кВт, потребляемая тепловая энергия - 159,6 ГДж/сут; потребляемая среднегодовая тепловая энергия - 105 ГДж/сут.

Для обеспечения электроэнергией на нефтепромыслах может быть установлен энергоблок в составе трех ГПЭА мощностью по 300 кВт, четырех ГПЭА мощностью по 200 кВт или шести ГПЗА мощностью по 100 кВт (в составе каждого блока имеется один резервный агрегат). С учетом стоимости энергоагрегатов наиболее приемлемым является блок с ГПЭА мощностью по 200 кВт. Примем, что утилизируемая тепловая энергия в 1,5 раза больше развиваемой газовыми двигателями. На расчетном режиме (электрическая мощность на клеммах генераторов равна 500 кВт) теплопронзводительность системы утилизации составит 113,2 ГДж/сут.

Таким образом, выбранный блок ГПЭА полностью удовлетворяет потребности нефтепромысла в электрической энергии. Вместе с тем, хотя на расчетном режиме производимая блоком ГПЭА тепловая энергия отвечает максимальным потребностям нефтепромысла, при работе ГД на частичных режимах тепловой энергии может оказаться недостаточно. Действительно, вырабатываемая ГД тепловая энергия пропорциональна его нагрузке, т.е. генерируемой ГПЭА электроэнергии. В то же время потребности нефтепромысла в тепле и электричестве не имеют между собой жесткой связи. Более чем вероятно, что потребность в тепловой энергии в какой-то период окажется близкой к максимальной, а в электрической - к минимальной. Для устранения дефицита в тепле на нефтепромысле следует дополнительно установить один или несколько электроводогрейных котлов, использующих невостребованную нефтепромыслом электрическую энергию.

Ориентировочный сравнительный расчет экономической эффективности энергоблоков в составе четырех ГПЭА, ГДЭА и ДЭА с электрической мощностью на клеммах генератора 500 кВт был проведен, исходя из следующих условий: цена сетевой электроэнергии - 1,03 руб/(кВт*ч), теплоснабжения - 18 руб/ГДж, дизельного топлива - 10,9 руб/кг, моторного масла - 16,3 руб/кг; нефтяной газ - бесплатный; годовая суммарная наработка агрегатов вместе с резервным - 26 280 ч/год; коэффициент использования потребляемой млщности - 0,7; номинальный расход дизельного топлива - 48 кг/ч; запальная доза дизельного топлива газодизеля - 20 % номинального расхода дизельного топлива ДЭА; общий удельный расход моторного масла для газового двигателя - 2 г/(кВт*ч), для газодизеля - 2,8 г/(кВт*ч), для дизеля - 3,12 г/(кВт*ч); годовые амортизационные отчисления и затраты на ремонт - соответственно 8 и 5 % стоимости агрегатов с НДС. начисления на заработную плату - 40 %. Все цены указаны с НДС на 01.01.2003 г.

Результаты расчетов приведены в таблице.

Показатели

Энергоагрегат

ГПЭА

ГДЭА

ДЭА

Стоимость, тыс. руб/год:

дизельного топлива

моторного масла

299,9

1925,0

419,8

9624,8

464,8

Зарплата обслуживающего персонала

и начисления на зарплату, тыс. руб./год

210,0

Амортизационные отчисления,

тыс. руб./год

332,8

329,6

296,0

Стоимость ремонта, тыс. руб./год

208,0

206,0

185,0

Суммарные затраты на эксплуатацию

агрегатов, тыс. руб./год

1050,7

3090,4

10780,6

Доход от эксплуатации агрегата

относительно питания сетевым током,

тыс. руб./год

13786,2

(8423,2)

11746,5

(6383,5)

4656,3

(150,9)

Срок окупаемости, годы

0,30 (0,49)

0,35 (0,65)

0,91 (25,0)

Себестоимость вырабатываемой энергии:

электрической, руб./(кВт*ч)

тепловой, руб./ГДж

0,05 (0,11)

12,6 ( - )

0,13 (0,34)

37,2 (- )

0,47 (1,17)

129,3 ( - )

Примечание: Показатели энергоагрегатов с утилизацией тепловой энергии приведены без скобок, без утилизации - в скобках.

Наибольший экономический эффект обеспечивает ГПЭА: вырабатываемые им электрическая и тепловая энергия стоят соответственно в 21 и 8,5 раз меньше сетевых, годовой доход превышает 13,5 млн. руб, а срок окупаемости составляет около 4 мес. Годовой доход от применения ГДЭА равен примерно 12 млн. pуб., срок окупаемости - более 4 мес, себестоимость энергии в 3 раза больше, чем у ГПЭА. Еще менее выгоден ДЭА: доход немногим более 4 млн. руб/год, себестоимость электроэнергии в 2,5 раза выше, чем питания сетевым током.

Сравнение показателей энергоагрегатов с системой утилизации тепловой энергии и без нее (энергоагрегат без системы утилизации по сути является электроагрегатом) позволяет оценить эффективность этой системы (см. таблицу). Для ГПЭА наличие утилизации снижает себестоимость производимой электроэнергии более чем в 2 раза и срок окупаемости - почти в 2 раза, годовой доход увеличивается в 1,5 раза. Аналогичный эффект отмечается для энергоагрегатов других типов.

Если принять, что нефтяной газ имеет цену, то экономическая эффективность ГПЭА несколько снизится. Так, при цене нефтяного газа, равной 380 руб/1000 м3 (в 2 раза ниже цены природного газа для промышленных предприятий), себестоимость произведенной ГПЭА энергии увеличится примерно в 3 раза, оставаясь намного ниже цены на сетевую энергию.

Имеются еще три фактора, влияющие на экономическую эффективность ГПЭА и других энергоагрегатов, но не учтенных проведенным расчетом. Первый фактор, увеличивающий экономическую эффективность, - сохранение средств, которые при энергоснабжении от электросети должны были бы затрачены на строительство ЛЭП. Эти средства соизмеримы со стоимостью энергоагрегатов, обеспечивающих электрической и тепловой энергией нефтегазопромыслы. Так, стоимость строительства 1 км ЛЭП составляет 250-400 тыс руб. При удалении нефтегазопромысла на 25 км от действующей ЛЭП стоимость новой ЛЭП увеличится до 6-10 млн. руб. Второй и третий факторы несколько снижают эффективность энергоагрегатов. Они связаны с необходимостью применения на многих нефтегазопромыслах газоочистных установок, обеспечивающих десульфатизацию и обезвоживание горючих газов (стоимость таких установок приближается к стоимости ГПЭА), и со строительством помещений для установки энергоагрегатов.

Однако даже полный учет всех влияющих на экономическую эффективность от применения ГПЭА факторов незначительно изменит результаты расчета, приведенные в таблице, поскольку основной составляющей суммарных затрат на эксплуатацию энергоагрегатов является стоимость топлива (у ДЭА более 90 %, у ГДЭА около 75 %). Именно применение бесплатного горючего газа обеспечивает высокую эффективность ГПЭА и улучшает экономические показатели ГДЭА.

Выводы:

Газопоршневые энергетические агрегаты, работающие на горючих газах, могут использоваться для локального энергоснабжения нефтегазопромыогов.

Применение газопоршневых энергетических агрегатов обеспечивает высокий экономический эффект: себестоимость производимой ими энергии снижается в несколько раз по сравнению с ценой сетевой энергии.

Технология конвертирования находящихся в производстве автотракторных дизелей и диэель-агрегатов мощностью до 200-300 кВт в газовые разработана НАТИ и другими организациями.

Список литературы:

1. Лупачев П.Д., Филимонов А.И. Газовые и газодизельные тракторы. Преимущества и недостатки //Строительные и дорожные машины. - 1998, № 6. - С. 50-53.

2. Лупачев П.Д., Филимонов А.И. Перевод тракторов на сжиженный природный газ //Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1994, № 2. - С. 30-34.

3. Лупачев П.Д., Филимонов А.И., Цыплаков А.И. Переоборудование дизельных коммунальных машин в газовые //Строительные и дорожные машины. - 1994, № 9. - С. 43-45.

4. Филимонов А.И., Большаков В.А., Борисочкина Т.И. Концентрация в воздухе загрязняющих веществ, выбрасываемых тракторами и сельхозмашинами //Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1993, № 6. - С. 60-63.

John K. Holton Сведения об авторе

Джон К. Холтон - архитектор и инженер фирмы Burt Hill Kosar Rittelmann Associates в г. Батлер, штат Пенсильвания (США). В прошлом - председатель подкомитета по строительным оболочкам Комитета по стандартам SSPC 90.1. В последнее время занимается в основном архитектурно-инженерными исследованиями в области взаимодействия оболочек зданий и систем ОВК.

Применение интегрированных систем в жилых домах (Residential Integrated Systems Application) - это первый проект консорциума по НИОКР в области строительства жилых зданий, в состав которого входят изготовители строительных материалов и изделий, а также архитектурно-инженерная фирма. Цель проекта заключается в разработке методов строительства энергоэкономичных, экологически чистых домов повышенного качества по доступным ценам. В результате должна быть создана строительная технология, которая благодаря оптимальному соотношению затрат и энергетической эффективности стала бы приемлемой для широкого круга строительных организаций по всей стране. Поддержку проекту оказало, в числе прочих, Министерство энергетики США.

Одна из задач консорциума состоит в проведении прикладных исследований в области жилищного строительства. Разработка данного проекта, начатая в 1992 г., включала такие стадии, как изготовление технических натурных моделей и затем строительство опытных зданий для их сравнительного анализа. На начальной стадии исследований изучались все компоненты строительной технологии по отдельности для определения наилучших методов строительства. Была проведена оценка существующих методов и отмечены их недостатки. По завершении начальной стадии было предложено строительство нового дома.

В табл. 1 перечислены составные элементы первой стадии разработки здания. Все использованные в проекте системы и компоненты относятся к числу широко применяемых в строительстве. Залогом достижения целей проекта было применение интегрированного подхода. В частности, была разработана высокоэффективная оболочка для повышения энергетической эффективности и снижения тепловых нагрузок на систему отопления, охлаждения, вентиляции и обеспечения качества воздуха в помещениях (ООВК). При меньшей нагрузке можно было выбрать систему ООВК меньшей мощности, более простую в монтаже и менее дорогостоящую. Для достижения высоких рабочих характеристик оболочки здания внутридомовые коммуникации и электрические системы в наружных стенах не устанавливались. Для прокладки коммуникаций в здании было использовано открытое пространство между стропилами перекрытий.

Таблица 1.

Теплоэнергетические и конструктивные показатели Опытных зданий

Опытное здание А

Опытное здание В

Ограждающие конструкции

Фундамент

Бетон

Гравий

Стена подвала

Бетонный блок R-11

Панель из сборного бетона R-23

Стена

2х4 16 дюймов (406 мм) ОС
Стекловолокно с изол. R-13

2х6 24 дюйма (610 мм) ОС
Целлюлоза R-21

Оконные перемычки

Деревянный массив

Изоляция R-20

Перекрытия

Деревянные массив

Деревянные и стальные фермы

Крыша

2х4 деревянные фермы
Стекловолокно изол. R-30

2х4 деревянные фермы и панель
OSB Целлюлоза изол. R-43

Окна

Алюминий, двойные R-1

Деревянные, с низким коэффициентом Е, аргон R 3,3

Отопление, охлаждение, вентиляция

Отопление

Печь 80000 БТЕ/час
(23448 Вт)

Водонагревательный змеевик 56000 БТЕ/час
(16413 Вт)

Охлаждение

3,5 т, SEER 10

2 т, SEER 14

Вентиляция

Местные вытяжные вентиляторы

Вентилятор с утилизацией энергии

Горячее водоснабжение

Газовый нагреватель,
EF 0,58

Газовый нагреватель с герметизированной топливной камерой, EF 0,86

Зонирование

Воздушные заслонки с ручным управлением (сезонные)

С непрерывной модуляцией

Водо- и газоснабжение

Арматура

Пластик, станд. выпуск

Пластиковый горизонтальный мокрый выпуск

Подача

Медные

Полибутиленовые с распределительными патрубками

ЭСУ

Romex, низковольтный кабель

В кабельных каналах, нейтральная точка звезды, плинтус

Перегородки

Деревянные стойки, сухая штукатурка

Гипсовая свободная стена , стальные стойки

Отделка

Алюминиевая вагонка.
Композитная кровельная плитка

Виниловая вагонка. Черепица из уплотненной пластмассы

На основе результатов начальных исследований в предместье Питтсбурга, штат Пенсильвания, были построены два опытных здания площадью 3346 фут2 (311 м2), включая подвал. Здания построены по аналогичным проектам, расположены всего в трех участках друг от друга и имеют одинаковую ориентацию. Это дало прекрасную возможность проверить разработанную консорциумом конструкцию. Оба здания представляют собой современные модели. Здание A - это стандартная панельная конструкция. Здание B, с точки зрения стороннего наблюдателя, неотличимое от Здания A, на самом деле отличается от него почти во всем (табл. 1).

Оболочка.

Опытное здание B намного превосходит Опытное здание A по теплотехнической эффективности оболочки. У него лучшая теплоизоляция, оно более воздухонепроницаемо, имеет заполненные аргоном окна с низким коэффициентом E и более высоким R . Для всех пролетных элементов (кровли, перекрытий и т.д.) применены стропильные конструкции (фермы) или деревянные балки с параллельными слоями. Для перекрытий и настилов крыши использованы щиты из теплотехнически ориентированных многослойных панелей (OSB, oriented strand board), для теплоизоляции использована целлюлоза, а для обшивки - переработанная газетная макулатура. Так как основное внимание в смысле использования материалов в здании уделено именно оболочке, такой выбор материалов из переработанной древесины и вторичного волокна способствует реализации принципов практической целесообразности.

Система ООВК.

Механическая система (ООВК) в Опытном здании B использует преимущества, которые обеспечивает высокоэффективная оболочка, и поэтому значительно уступает по мощности аналогичной системе в Опытном здании A. Меньшие (на 35%) габариты каналов позволяют пропустить их через фермы перекрытий. Из-за низких значений теплопотерь и теплопоступлений (в особенности, через окна) вентиляционные решетки расположены вдоль центральной оси здания (в сторону наружной стены). Такие укороченные каналы обеспечивают хорошее перемешивание воздуха в комнатах. В здании была предусмотрена приточная вентиляция за счет использования центрального вентилятора с утилизацией энергии (УЭВ). Центральное оборудование отличается меньшей мощностью (по отоплению на 22% и по кондиционированию воздуха на 42%) и более высоким КПД (отопление: более 90% против 80%; кондиционирование воздуха: SEER 14 против SEER 10), что способствует снижению энергопотребления.

Более низкая нагрузка позволила отапливать Опытное здание B вместо печи с помощью змеевика от нагревателя горячей воды, герметичного топливного агрегата с высоким кпд. Камин представляет собой герметичную топливную конструкцию. Система зонирования с непрерывной модуляцией обеспечивает превосходный термический контроль на всех трех этажах здания.

Водо- и газоснабжение: В качестве арматуры системы водоснабжения применена система мокрых выпусков , сокращающая число выпусков через крышу. Для подачи используются полибутиленовые трубы, частично проходящие через здание, что делает диаметр труб меньше, сокращает количество стыков и повышает термический КПД горячего водоснабжения. Новые конструкции мокрых стен в ванных комнатах позволяют убрать системы водоснабжения из наружных стен.

Энергоснабжение, сигнализация и управление (ЭСУ). Система ЭСУ в Опытном здании B представляет собой наиболее заметное новшество в современной практике жилищного строительства и служит примером высокого темпа инноваций в данной области. В системе предусмотрены каналы, доступ к которым обеспечен по всему зданию, рассчитанные на удовлетворение будущих потребностей, связанных с ЭСУ. В нескольких местах здания устроены узловые точки, в которых могут располагаться компоненты системы (реле, контрольные модули, аудио- и видеокомпоненты, устройства и модули связи и т.д.). К этим точкам (нейтральные точки звезды) от ввода в здание ведут предварительно смонтированные каналы. От этих узловых точек проложены каналы к кабельным каналам наружной проводки для обслуживания каждой комнаты. Таким образом, не нужно опутывать весь дом проводкой, что почти целиком устраняет необходимость устройства электрических распределительных коробок в наружных стенах. Система хорошо приспособлена к разнообразию местоположений контрольных компонентов системы ООВК.

Энергоэффективность.

Хотя энергоэффективность - это краеугольный камень систем, разрабатываемых консорциумом, исследования, проведенные на Опытных зданиях A и B, были посвящены в большей мере оценке практического применения методик интегрированного проектирования, чем энергетическому КПД в целом. Первоначальная оценка характеристик энергопотребления этих двух зданий была проведена с помощью метода краткосрочного энергетического мониторинга (Short Term Energy Monitoring, STEM), разработанного Национальной лабораторией возобновляемой энергии (National Renewable Energy Laboratory, NREL) (см. таб. 2) Таблица 2.

Результаты краткосрочного энергетического мониторинга (STEM) Опытных зданий А и В

Здание А

Здание В

Снижение

Пиковая нагрузка
на отопление

53000 БТЕ/час
(155 кВт)

36500 БТЕ/час
(1069 кВт)

31%

Пиковая нагрузка
на охлаждение

27900 БТЕ/час
(79 кВт)

21700 БТЕ/час
(6 кВт)

22%

Отопление,
в годовом исчислении

92900000 БТЕ/час
(27228 кВт)

61300000 БТЕ/час
(17967 кВт)

34%

Охлаждение,
в годовом исчислении

15700000 БТЕ/час
(4601 кВт)

14100000 БТЕ/час
(4132 кВт)

10%

Такая оценка дает возможность сопоставить эксплуатационные характеристики двух Опытных зданий. Измерения, проведенные в ноябре 1994г., показали, что потребление газа для отопления в Здании B было почти на 33% ниже, чем в Здании A. В ходе испытаний оба здания были незаселенными. Качество строительства Здания A превышает как местные стандарты, так и требования Закона штата Пенсильвания № 222 ( Энергетический кодекс ). Инфильтрация на Здании A составляла 0,33 ACH при измерении методом нагнетания давления при герметизации дверных проемов ( дверь-воздуходувка ). На Опытном здании B было достигнуто существенное улучшение по сравнению с Опытным зданием A (Таблица 1) с инфильтрацией 0,15 ACH. Эти результаты подтверждают достижение базового кпд и, соответственно, возможность оценки прикладных характеристик системы.

Как показал сравнительный анализ, проведенный в летнее время при действии режима сильного охлаждения, температура на чердаке Опытного здания B была на 200oF (110oC) ниже, чем в здании A. В настоящее время проводится дальнейшая оценка, чтобы выяснить, объясняется ли это преимущество лучшим воздухообменом между свесом и коньком крыши или тем, что на Опытном здании B применена другая кровельная плитка. В гараже Опытного здания B установлены испытательные камеры, в которых отслеживается реакция на влагу различных изоляционных материалов: целлюлозы, стекловолокна и пенополиуретана. Эти исследования должны определить наилучший баланс термоизоляции, воздушной герметизации, допуска на влажность, стоимости и экологических свойств.

Качество воздуха в помещении (КВП) и термический комфорт: Отталкиваясь от базового уровня хорошего энергетического КПД как в Опытном здании A, так и в Опытном здании B, были выполнены обширные прикладные работы по оценке эффективности системы зонирования, стабильности и стратификации температуры, эффективности вентиляции, рабочих характеристик вентиляционных решеток, герметизации здания и КВП.

Обширный температурный мониторинг в Опытных зданиях A и B показывает стабильность температур на всех трех этажах обоих зданий. По сегодняшним стандартам здание A можно считать приемлемым, а здание B показывает круглосуточное заметное повышение уровней комфорта на всех этажах. Это преимущество объясняется более высоким КПД оболочки (в особенности, окон) и активной системой зонирования, реализованной в Здании B. Как показывают дальнейшие исследования, преобладающим фактором здесь выступает оболочка, из чего следует, что применение высокоэффективной оболочки может устранить необходимость активного зонирования для целей комфорта. Тем не менее, на этот вывод сильно влияют конфигурация здания и расположение остекления.

У Опытного здания A - стандартные вентиляционные решетки, а у Опытного здания B конструкция предусматривает высокоэффективные ленточные вентиляционные решетки из числа имеющихся на рынке, расположенные на потолке вдоль центральной оси здания. При этом использованы укороченные каналы и отсутствуют вентиляционные решетки под мебелью и за занавесками. Для оценки эффективности конструкции Опытного здания B были проведены испытания с помощью инфракрасного экрана NREL для графической оценки режимов воздушных потоков. Мониторинг распределения температуры воздуха показал, что вдольпотолочный поток (эффект Coanda), пересекающий комнату и постепенно смешивающийся вдоль оконной стены комнаты, создает хороший уровень комфорта.

Поскольку конструкция Опытного здания B довольно герметична, позитивная механическая вентиляция является главным компонентом системы ООВК. Проверка КВП выполнялась независимой лабораторией несколько раз в течение первых лет существования обоих зданий. Цель этих проверок состояла в оценке КВП и его изменения в зависимости от возраста здания, а также в оценке преимуществ от вентиляции.

Показатель летней инфильтрации Опытного здания A был равен 0,07 ACH, что много ниже уровня, рекомендуемого стандартом ANSI/ ASHRAE Standard 62-1989: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality ( Вентиляция для обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении ). Опытное здание B, где установлен УЭВ, обеспечивает круглогодичный постоянный уровень 0,33 ACH. На Опытном здании B были проведены испытания и оценка альтернативных систем вентиляции с подающими и вытяжными вентиляторами. Для оценки этих систем были проведены исследования с примешиванием трассирующего газа и исследования с герметизацией. Результатом этих исследований стала разработка новой конфигурации системы и рабочей методики, которые превзошли УЭВ по показателю затраты - эффективность .

Новшества.

Опытное здание B означает серьезный шаг вперед в интегрированном проектировании жилых зданий. Новаторство подхода к проектированию Опытного здания B заключается в составлении тщательного инженерного проекта (основанного на промышленно применяемых методах проектирования) и тщательного балансирования конструктивных особенностей ради достижения желаемых рабочих характеристик. Лучшим примером тому служит сочетание высокоэффективной оболочки, системы ООВК уменьшенной мощности и использования регулирования давления для подачи свежего воздуха. Такая оболочка открывает возможность капиталовложений в более эффективную систему ООВК. Электродвигатель ECM в случае применения высококачественных агрегатов имеет настолько высокий КПД, что его можно использовать для обеспечения постоянной циркуляции воздуха. При наличии регулирования давления отличное КВП может обеспечить воздухозаборник свежего воздуха (или небольшой вентилятор), превратив инфильтрацию из дополнительной нагрузки в элемент вентиляционной системы.

Показатель затраты - эффективность .

На Опытном здании B с успехом показано, что без изменения внешнего вида дома или технологии его строительства можно достичь отличных эксплуатационных характеристик. На очереди стоит следующая задача, а именно, чтобы строители по всей стране научились воспроизводить такие же эксплуатационные характеристики эффективным с учетом затрат способом. Консорциум в настоящее время работает над методами автоматизированного проектирования как системы ООВК, так и оболочки.

Строительный опыт показывает, что тщательный анализ технологии строительства во многих случаях позволяет значительно снизить стоимость каркаса здания. Сэкономленные средства можно потратить на усовершенствование окон и теплоизоляции и повышение воздухонепроницаемости, что означает снижение тепловых нагрузок и уменьшение мощности системы ООВК. Систему ООВК можно усовершенствовать за счет теплоизоляции каналов, герметизации и применения оборудования с более высоким КПД. Выигрыш владельца здания будет состоять в уменьшении затрат на оплату энергии, и с учетом такой экономии он сможет позволить себе приобрести дом более высоких потребительских качеств.

Вывоз мусора контейнером и утилизация отходов

Фактор ветра. Рынок парниковых выбросов. Реконструкция методических нагре. Управление государственного энер. Основні енергоефективні технолог.

Главная страница -> Технология утилизации

Экологически чистая мебель:

Сайт об утилизации отходов: