|
|
Главная страница -> Технология утилизации
Рынок топливной древесины в финл. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.Васильев Г.П.Аннотация Для преодоления сложностей, возникающих при проектировании геотемальных теплонасосных систем теплоснабжения (ГТСТ), могут быть рекомендованы созданные в ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» и апробированные на практике метод математического моделирования теплового режима систем сбора тепла грунта и методика учета при проектировании ГТСТ фазовых переходов влаги в поровом пространстве грунтового массива систем теплосбора. Суть метода состоит в рассмотрении при построении математической модели разности двух задач: «базовой» задачи, описывающей тепловой режим грунта в естественном состоянии (без влияния грунтового теплообменника системы теплосбора), и решаемой задачи, описывающей тепловой режим грунтового массива со стоками (источниками) тепла. В отличие от «прямого» использования высокопотенциального геотермального тепла (гидротермальные ресурсы), использование грунта поверхностных слоев Земли как источника низкопотенциальной тепловой энергии для геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения (ГТСТ) возможно практически повсеместно. В настоящее время в мире это одно из наиболее динамично развивающихся направлений использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Грунт поверхностных слоев Земли фактически является тепловым аккумулятором неограниченной мощности. Тепловой режим грунта формируется под действием двух основных факторов – падающей на поверхность солнечной радиации и потоком радиогенного тепла из земных недр. Сезонные и суточные изменения интенсивности солнечной радиации и температуры наружного воздуха вызывают колебания температуры верхних слоев грунта. Глубина проникновения суточных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации в зависимости от конкретных почвенно-климатических условий колеблется в пределах от нескольких десятков сантиметров до полутора метров. Глубина проникновения сезонных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации не превышает, как правило, 15–20 м. Тепловой режим слоев грунта, расположенных ниже этой глубины («нейтральной зоны»), формируется под воздействием тепловой энергии, поступающей из недр Земли и практически не зависит от сезонных, а тем более суточных изменений параметров наружного климата (рис. 1). С увеличением глубины температура грунта также увеличивается в соответствии с геотермическим градиентом (примерно 3 градуса С на каждые 100 м). Величина потока радиогенного тепла, поступающего из земных недр, для разных местностей различается. Как правило эта величина составляет 0,05–0,12 Вт/кв.м. При эксплуатации геотемальных теплонасосных систем теплоснабжения (ГТСТ) грунтовый массив, находящийся в пределах зоны теплового влияния регистра труб грунтового теплообменника системы сбора низкопотенциального тепла грунта (системы теплосбора), вследствие сезонного изменения параметров наружного климата, а также под воздействием эксплуатационных нагрузок на систему теплосбора, как правило, подвергается многократному замораживанию и оттаиванию. При этом, естественно, происходит изменение агрегатного состояния влаги, заключенной в порах грунта и находящейся в общем случае, как в жидкой, так и в твердой и газообразной фазах одновременно. При этом в капилярно-пористых системах, каковой является грунтовый массив системы теплосбора, наличие влаги в поровом пространстве оказывает заметное влияние на процесс распространения тепла. Корректный учет этого влияния на сегодняшний день сопряжен со значительными трудностями, которые, прежде всего, связаны с отсутствием четких представлений о характере распределения твердой, жидкой и газообразной фаз влаги в той или иной структуре системы. При наличии в толще грунтового массива температурного градиента молекулы водяного пара перемещаются к местам, имеющим пониженный температурный потенциал, но в то же время под действием гравитационных сил возникает противоположно направленный поток влаги в жидкой фазе. Кроме этого, на температурный режим верхних слоев грунта оказывает влияние влага атмосферных осадков, а также грунтовые воды. Рис. 1. График изменения температуры грунта в зависимости от глубины К характерным особенностям теплового режима систем сбора тепла грунта как объекта проектирования также следует отнести и так называемую «информативную неопределенность» математических моделей, описывающих подобные процессы, или, иначе говоря, отсутствие достоверной информации о воздействиях на систему окружающей среды (атмосферы и массива грунта, находящихся вне зоны теплового влияния грунтового теплообменника системы теплосбора) и чрезвычайную сложность их аппроксимации. Действительно, если аппроксимация воздействий на систему наружного климата, хотя и сложна, но все же при определенных затратах «машинного времени» и использовании существующих моделей (например, «типового климатического года») может быть реализована, то проблема учета в модели влияния на систему атмосферных воздействий (роса, туман, дождь, снег и т.д.), а также аппроксимация теплового влияния на грунтовый массив системы теплосбора подстилающих и окружающих его слоев грунта на сегодняшний день практически не разрешима и могла бы составить предмет отдельных исследований. Так, например, малая изученность процессов формирования фильтрационных потоков грунтовых вод, их скоростного режима, а также невозможность получения достоверной информации о тепловлажностном режиме слоев грунта, находящихся ниже зоны теплового влияния грунтового теплообменника, значительно осложняет задачу построения корректной математической модели теплового режима системы сбора низкопотенциального тепла грунта. Для преодоления описанных сложностей, возникающих при проектировании ГТСТ, могут быть рекомендованы созданные в ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» и апробированные на практике метод математического моделирования теплового режима систем сбора тепла грунта и методика учета при проектировании ГТСТ фазовых переходов влаги в поровом пространстве грунтового массива систем теплосбора. Суть метода состоит в рассмотрении при построении математической модели разности двух задач: «базовой» задачи, описывающей тепловой режим грунта в естественном состоянии (без влияния грунтового теплообменника системы теплосбора), и решаемой задачи, описывающей тепловой режим грунтового массива со стоками (источниками) тепла. В итоге, метод позволяет получить решение относительно некоторой новой функции, представляющей собой функцию влияния стоков тепла на естественный тепловой режим грунта и равной разности температуры массива грунта в естественном состоянии и массива грунта со стоками (источниками тепла)- с грунтовым теплообенником системы теплосбора. Использование этого метода при построении математических моделей теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта позволило не только обойти трудности, связанные с аппроксимацией внешних воздействий на систему теплосбора, но и использовать в моделях экспериментально полученную метеостанциями информацию о естественном тепловом режиме грунта позволяет частично учесть весь комплекс факторов (таких, как наличие грунтовых вод, их скоростной и тепловой режимы, структура и расположение слоев грунта, «тепловой» фон Земли, атмосферные осадки, фазовые превращения влаги в поровом пространстве и многое другое), существеннейшим образом влияющих на формирование теплового режима системы теплосбора и совместный учет которых в строгой постановке задачи практически не возможен. Методика учета при проектировании геотемальных теплонасосных систем теплоснабжения (ГТСТ) фазовых переходов влаги в поровом пространстве грунтового массива базируется на новом понятии «эквивалентной» теплопроводности грунта, которая определяется путем замены задачи о тепловом режиме замерзшего вокруг труб грунтового теплообменника цилиндра грунта «эквивалентной» квазистационарной задачей с близким температурным полем и одинаковыми граничными условиями, но с другой «эквивалентной» теплопроводностью. Важнейшей задачей, решаемой при проектировании геотермальных систем теплоснабжения зданий, является детальная оценка энергетических возможностей климата района строительства и на этой основе составление заключения от эффективности и целесообразности применения того или иного схемного решения ГТСТ. Расчётные значения климатических параметров, приводимые в действующих нормативных документах не дают полной характеристики наружного климата, его изменчивости по месяцам, а так же в отдельные периоды года - отопительный сезон, период перегрева и др. Поэтому при решении вопроса о температурном потенциале геотермального тепла, оценки возможности его сочетания с другими естественными источниками тепла низкого потенциала, оценки их (источников) температурного уровня в годовом цикле необходимо привлечение более полных климатических данных, приводимых, например, в Справочнике по климату СССР (Л. Гидрометиоиздат. Вып. 1-34). Среди такой климатической информации, в нашем случае следует выделить прежде всего: данные о среднемесячной температуре почвы на разных глубинах; данные о поступлении солнечного излучения на различно ориентированные поверхности. В таблицах 1 -5 приведены данные о среднемесячных температурах грунта на различных глубинах для некоторых городов России. В таблице 1 приведены среднемесячные температуры грунта по 23 городам РФ на глубине 1,6 м, которая представляется наиболее рациональной, c точки зрения температурного потенциала грунта и возможностей механизации производства работ по заложению горизонтальных грунтовых теплообменников. Таблица 1 Среднемесячные температуры грунта Таблица 2 Температура грунта в г.Ставрополь (почва - чернозём) Таблица 3 Температуры грунта в г. Якутске(почва илисто-песчаная с примесью перегноя, ниже - песок) Таблица 4 Температуры грунта в г. Пскове (дно), (почва суглинистая, подпочва- глина) Таблица 5 Температура грунта в г.Владивостоке (почва бурая каменистая, насыпная) Представленная в таблицах информация в естественном ходе тем¬ператур грунта на глубине до 3,2 м (т.е. в «рабочем» слое грунта для ГТСТ с горизонтальным расположением грунтового теплообменника) наглядно иллюстрирует возможности использования грунта как источника тепла низкого потенциала. Очевидным является сравнительно небольшой интервал изменения на территории России температуры слоев расположенных на одинаковой глубине. Так, например минимальная температура грунта на глубине 3,2 м от поверхности в г. Ставрополь составляет 7,4 град.С, а в г.Якутск - (-4,4 град.С); соответственно интервал изменения температуры грунта на данной глубине составляет 11,8 градуса. Этот факт позволяет рассчитывать на создание в достаточной степени унифицированного теплонасосного оборудования пригодного к эксплуатации практически на всей территории России. Как видно из представленных таблиц, характерной особенностью естественного температурного режима грунта, является запаздывание минимальных температур грунта, относительно времени поступления минимальных температур наружного воздуха. Минимальные температуры наружного воздуха повсеместно наблюдаются в январе, минимальные температуры в грунте на глубине 1,6 м в г.Ставрополь наблюдаются в марте, в г.Якутск – в марте; в г. Сочи - в марте, в г. Владивосток – в апреле;. Таким образом, очевидно, что к моменту наступления минимальных температур в грунте, нагрузка на теплонасосную систему теплоснабжения (теплопотери здания) снижается. Этот момент открывает достаточно серьезные возможности для снижения установочной мощности ГТСТ (экономии капитальных затрат) и обязательно должен учитываться при проектировании. Для оценки эффективности применения геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения в климатических условиях России в ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» было выполнено районирование территории РФ по эффективности использования геотермального тепла низкого потенциала для целей теплоснабжения. Районирование выполнялось на основе результатов численных экспериментов по моделированию эксплуатационных режимов ГТСТ в климатических условиях различных регионов территории РФ. Численные эксперименты проводилось на примере гипотетического двухэтажного коттеджа с отапливаемой площадью 200 кв. метров, оборудованного геотермальной теплонасосной системой теплоснабжения. Наружные ограждающие конструкции рассматриваемого дома имеют следующие приведенные сопротивления теплопередаче: наружные стены – 3,2 кв.м.• ч. • град.С/Вт; окна и двери - 0,6 кв.м. • ч. • град.С/Вт; покрытия и перекрытия – 4,2 кв.м•.ч. • град.С/Вт. При проведении численных экспериментов рассматривались: система сбора тепла грунта с низкой плотностью потребления геотермальной энергии - горизонтальная система теплосбора из полиэтиленовых труб диаметром 0,05 м и длиной 400 м. система сбора тепла грунта с высокой плотностью потребления геотермальной энергии - вертикальная система теплосбора из одной термоскважины диаметром 0,16 м и длиной 40 м. Исследования, проведенные в ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ», показали, что потребление тепловой энергии из грунтового массива к концу отопительного сезона вызывает вблизи регистра труб системы теплосбора понижение температуры грунта, которое в почвенно-климатических условиях большей части территории РФ не успевает компенсироваться в летний период года, и к началу следующего отопительного сезона грунт выходит с пониженным температурным потенциалом. Потребление тепловой энергии в течение следующего отопительного сезона вызывает дальнейшее снижение температуры грунта, и к началу третьего отопительного сезона его температурный потенциал еще больше отличается от естественного. И так далее…… . Однако, огибающие теплового влияния многолетней эксплуатации системы теплосбора на естественный температурный режим грунта имеют ярко выраженный экспоненциальный характер, и к пятому году эксплуатации грунт выходит на новый режим, близкий к периодическому, то есть, начиная с пятого года эксплуатации, многолетнее потребление тепловой энергии из грунтового массива системы теплосбора сопровождается периодическими изменениями его температуры. Таким образом, при проведении районирования территории РФ необходимо было учитывать падение температур грунтового массива, вызванного многолетней эксплуатацией системы теплосбора, и использовать в качестве расчетных параметров температур грунтового массива, температуры грунта ожидаемые на 5-ый год эксплуатации ГТСТ. Учитывая это обстоятельство, при проведении районирования территории РФ по эффективности применения ГТСТ в качестве критерия эффективности геотермальной теплонасосной системы теплоснабжения был выбран средний за 5-ый год эксплуатации коэффициент трансформации теплоты К тр , представляющий собой отношение вырабатываемой ГТСТ полезной тепловой энергии к энергии, затрачиваемой на ее привод и определяемый для идеального термодинамического цикла Карно следующим образом: Коэффициент трансформации теплонасосной системы теплоснабжения К тр представляет собой отношение полезного тепла, отводимого в систему теплоснабжения потребителю, к энергии, затрачиваемой на работу ГТСТ, и численно равен количеству полезного тепла, получаемого при температурах То и Ти , на единицу энергии, затраченной на привод ГТСТ. Реальный коэффициент трансформации отличается от идеального, описанного формулой (1), на величину коэффициента h , учитывающего степень термодинамического совершенства ГТСТ и необратимые потери энергии при реализации цикла. Численные эксперименты проводились с помощью созданной в ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» программы «HeatPump», обеспечивающей определение оптимальных параметров системы теплосбора в зависимости от климатических условий района строительства, теплозащитных качеств здания, эксплуатационных характеристик теплонасосного оборудования, циркуляционных насосов, нагревательных приборов системы отопления, а также режимов их эксплуатации. Программа базируется на описанном ранее методе построения математических моделей теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта, который позволил обойти трудности, связанные с информативной неопределенностью моделей и аппроксимацией внешних воздействий, за счет использования в программе экспериментально полученной информации о естественном тепловом режиме грунта, которая позволяет частично учесть весь комплекс факторов (таких, как наличие грунтовых вод, их скоростной и тепловой режимы, структура и расположение слоев грунта, «тепловой» фон Земли, атмосферные осадки, фазовые превращения влаги в поровом пространстве и многое другое), существеннейшим образом влияющих на формирование теплового режима системы теплосбора и совместный учет которых в строгой постановке задачи на сегодняшний день практически не возможен. В качестве решения «базовой» задачи использовались данные Справочника по климату СССР (Л. Гидрометиоиздат. Вып. 1-34). Программа «HeatPump» фактически позволяет решить задачу многопараметральной оптимизации конфигурации геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения (ГТСТ) для конкретного здания и района строительства. При этом целевой функцией оптимизационной задачи является минимум годовых энергетических затрат на эксплуатацию ГТСТ, а критериями оптимизации, являются радиус труб грунтового теплообменника, его (теплообменника) длина и глубина заложения. Литература 1.Sanner B. Ground Heat Sources for Heat Pumps (classification, characteristics, advantages). Course on geothermal heat pumps, 2002. 2.Васильев Г.П. Экономически целесообразный уровень теплозащиты зданий // Энергосбережение. – 2002. – № 5. – С.48-51. 3.Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли (Монография). Издательский дом «Граница». М., «Красная звезда» – 2006. – 220 С.
Содержание Введение Раздел 1. Рынок топливной древесины в Финляндии 1 Предложение и спрос на топливную древесину 1.1 Виды древесного топлива и их применение 1.2 Потенциал и применение лесной топливной древесины 1.3 Широкомасштабное потребление древесного топлива 1.4 Мелкомасштабное потребление древесного топлива 2. Участники рынка лесной топливной древесины 2.1 Крупные поставщики топливной древесины 2.2 Более мелкие производители и торговцы топливной древесиной 3. Применяемые системы производства щепы 3.1 Метод измельчения на придорожной погрузочной площадке 3.2 Метод измельчения на терминале 3.3 Метод измельчения по месту вырубки 3.4 Метод измельчения на электростанции 3.5 Сравнительная характеристика вариантов измельчения 4. Затраты на производство древесной щепы 4.1 Затраты на производство древесной щепы из лесосечных отходов рубок главного пользования 4.2 Затраты на производство древесной щепы из лесосечных отходов прореживаний 4.3 Сопоставление себестоимости; субсидии на производство 5 Рыночная цена и конкурентоспособность топливной древесины 5.1 Цены на топливо из древесной биомассы 5.2 Налогообложение энергоресурсов и конкурентоспособность древесной биомассы 5.3 Влияние торговли выбросами на конкурентоспособность древесного топлива Литература Раздел 2. Рынок топливной древесины в Австрии 1. Лесные ресурсы и их использование в качестве топлива 1.1 Принадлежность лесов 1.2 Использование древесного топлива 2. Производство тепловой и электрической энергии на основе биомассы в Австрии 2.1 Системы теплоснабжения, работающие на биомассе 2.2 Комбинированное производство тепловой и электрической энергии на основе биомассы 2.3 Удовлетворение возросшего спроса на древесину и древесное топливо 3. Стоимость производства древесной щепы 3.1 Системы производства древесной щепы из отходов лесозаготовок 3.2 Себестоимость производства древесной щепы 4. Рыночные цены на древесное топливо 4.1 Цены на топливо для населения 4.2 Цены на древесное топливо для котельных, работающих на биомассе 4.3 Системы расчета цен на древесную щепу из отходов лесозаготовок 4.4 Цена древесной щепы, полученной из отходов лесозаготовок 5. Финансовая поддержка производства энергии из биомассы 5.1 Финансовая поддержка котельных, работающих на биомассе 5.2 Финансовая поддержка для установок комбинированного производства тепловой и электрической энергии, работающих на биомассе Список литературы Образец контракта на поставку топливной древесины Вывоз строй мусора. Служба вывоза мусора. Модернизация системы освещения и теплообеспечения мариупольской городской больницы. Автономный энергоэффективный эко. Деньги из навоза. Постановление совета министров р. Уголь как экономический ангел-хр. Главная страница -> Технология утилизации Экологически чистая мебель: |
