Основы научно - исследовательской деятельности и перспективы развития теплоэнергетической отрасли

Газоснабжение города или  населенного пункта можно правильно организовать, если с достаточной точностью определить режим потребления и количество потребляемого газа.

В условиях города потребление  может быть:

1) бытовое (приготовление  пищи в домашних условиях);

2) коммунально-бытовое  (больницы, детские сады);

3) промышленное (расход  газа на технологические нужды  промышленных предприятий);

4) для вентиляции и  отопления жилых и общественных  зданий;

5) для автотранспорта.

Все городские потребители  потребляют газ неравномерно. Режим  расхода газа городом зависит от режима роботы отдельных категорий потребителей и их удельного веса в общем потреблении. Неравномерность расходования газа отдельными категориями потребителей и их удельного веса определяется рядом факторов: климатическими условиями, режимом работы предприятий и учреждений, характеристикой газооборудования зданий и промышленных цехов. Неравномерность потребления оказывает большое влияние на экономические показатели систем газоснабжения.

Для регулирования неравномерности  газопотребления применяют следующие методы:

1) подземное хранение  газов;

2) используются потребителей  – регуляторов, которым сбрасываются  излишки;

3) резервные мощности  промыслов и газопроводов.

В периоды провалов потребления  газ закачивают в хранилище, в  результате чего увеличивается суммарное потребление, а в месяцы наибольшего потребления газ отбирают из хранилища и срезают тем самым максимум потребления. Если емкость хранилищ ограничена, то используют потребителей-регуляторов. С помощью этих потребителей можно заполнить только провалы потребления путем подачи им излишков газа. В качестве потребителей-регуляторов используются электростанции, котельные, цеха, имеющие двойное топливоснабжение.

Теплоснабжение. Теплоснабжение – один из видов энергоснабжения жилых домов, общественных и производственных зданий и сооружений. Тепло необходимо для отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха в помещениях любого назначения. Назначение теплоснабжения заключается в создании возможности широкого и экономичного использования тепла для обеспечения нормальных микроклиматических условий в помещениях, а также на рабочих местах в производственных помещениях. Жизнь и значительная часть трудовой деятельности человека протекает по большей части в помещениях. Благодаря теплоснабжению уменьшаются колебания температуры в помещениях.

Немаловажное значение теплоснабжение имеет при решении  вопросов охраны окружающей среды, т.к. доставка, хранение и сжигание топлива  – одна из причин загрязнения окружающей среды. Укрупнение теплогенерирующих  установок позволяет снизить загрязнение окружающей среды, т.к. появляется возможность централизации очистных сооружений.

Теплоснабжение в своем  развитии прошло путь от первого очага, предназначенного для приготовления пищи и обогрева помещения, до крупных систем, предназначенных для обеспечения тепловой энергией городов и промышленных районов. Историю развития теплоснабжения делят на три этапа:

1.От первого очага  до индивидуальных систем отопления.

2. От индивидуальных  систем отопления до централизованных  систем теплоснабжения.

3. От централизованных  систем теплоснабжения до создания  крупных энергоцентров – ТЭЦ.

Под системой теплоснабжения понимают совокупность устройств для  производства тепловой энергии, ее транспортирования, распределения и использования. В общем случае система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов:

1. Источник тепла, вырабатывающий  тепловую энергию.

2.Тепловые сети, соединяющие  источники тепла с тепловыми  пунктами.

3.Тепловые пункты, служащие  для распределения тепла по  отдельным потребителям (рис.1).

4.Теплопотребляющие установки,  размещенные в зданиях.

Тепловые сети в зависимости  от разбора теплоносителя делят  на закрытые и открытые. Закрытыми  сетями называют сети, из которых не производится разбор теплоносителя. Применение их обусловлено тем, что теплоноситель для систем теплоснабжения подвергается грубой химической очистке. Открытыми сетями называют сети, из которых теплоноситель полностью или частично разбирается на хозяйственные или производственные нужды. По способу присоединения потребителей к тепловой сети системы делят на системы с зависимым и независимым присоединением потребителей к сетям.

 

Рисунок 1 – Системы  теплоснабжения, отопления и вентиляции жилого здания

 

Отопление. Отопление – один из видов инженерного оборудования зданий, служащее для поддержания на определенном уровне температуру воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций для обеспечения тепловой комфортооптимальной температурной обстановки, благоприятной для жизни и деятельности людей в холодное время года.

Отопление неразрывно связано  с вентиляцией помещений, что  позволяет обеспечивать нормальные санитарно – гигиенические условия. В комплексе, отопление и вентиляция оказывают существенное влияние на организм человека, т.к. при этом в помещении возникает теплообмен между отопительными приборами, ограждающими конструкциями здания, оборудованием или мебель, находящихся в помещении, и человеком. Для организма человека полезно изменение температуры в течение суток. Воздействие на организм человека необходимо учитывать при расположении отопительных приборов и вентиляционного оборудования в помещение и выборе режима работы систем отопления и вентиляции.

Роль отопления заключается  в обеспечение благоприятного самочувствия и высокой жизнедеятельности  людей путем создания в помещении комфортных температурных условий в холодное время года, т.е. поддержание достаточно равномерной температуры воздуха в помещении.

Требования к системам отопления:

1. Санитарно-гигиенические,  обеспечение в помещениях микроклимата, благоприятного для здоровья и труда человека.

2. Технико-экономические,  обеспечение оптимальных характеристик  систем отопления.

3. Строительно-архитектурные,  увязка систем отопления со  строительными конструкциями и  архитектурной композицией помещения.

4. Эксплуатационные, обеспечение нормальной и долговечной работы при минимальных затратах и максимальной безопасности.

Системы теплоснабжения по консервативным признакам и параметрам делят:

По месту размещения генератора тепла относительно отапливаемых помещений на местные и центральные.

По виду теплоносителя, с помощью которого тепло транспортируется к отапливаемым помещениям, на водяные, паровые, воздушные, газовые, электрические и комбинированные.

По способу циркуляции на естественные (гравитационные) и  с искусственной циркуляцией (насосные).

По конструктивным особенностям в зависимости от схемы прокладки  магистральных трубопроводов и стояков: одно – и двухтрубные, вертикальные и горизонтальные, с верхней и внутренней разводкой.

В зависимости от направления  движения теплоносителя в подающей и обратной магистралях: тупиковые и с попутным движением теплоносителя.

По способу передачи тепла от отопительных приборов отапливаемым помещениям на конвективные, лучистые и конвективно-лучистые.

 

Функции логистики:

1. Оперативные функции связаны с непосредственным управлением движением материальных ценностей в сфере снабжения, производства и распределения энергии.

2. Функции координации  включают: выявление и анализ  потребностей в материальных  ресурсах; анализ рынков, на каких  действует предприятие, и прогнозирование развития потенциальных рынков; обработка данных, касающихся заказов и потребностей клиентуры. Перечисленные функции логистики заключаются в координации спроса и предложения товара.

 

Основными показателями логистики являются:

– время поставки;

– точность, верность, обязательность поставки;

– готовность к поставке;

– качество поставок –  определяется долей заказов, выполненных  без дефектов в соответствии со спецификацией;

– гибкость – готовность предприятия выполнить вносимые клиентом изменения;

– информация – способность  предприятия выдавать запрашиваемые  клиентом сведения на всех стадиях.

 

Семь правил логистики:

1. продукт должен быть  необходим потребителю;

2. продукт должен быть  соответствующего качества;

3. продукт должен быть в необходимом количестве;

4. продукт должен быть  доставлен в нужное время;

5. продукт должен быть  доставлен в нужное место;

6.продукт должен быть  доставлен с минимальными затратами;

7. продукт должен быть  конкретному потребителю.

В логистике для управления потоками использую функции:

1. Планирование (установление оптимальной траектории движения, разработка расписания или графика следования потока, расчет потребностей в ресурсах для осуществления потока).

2. Оперативное регулирование  (отслеживание каждого объекта потока, согласно графику движения, выработка и применение управленческих воздействий).

3. Учет, сбор, обработка,  хранение и выдача информации  о МП, (составление отчетности).

4. Контроль (степень соответствия  фактических параметров потока  плановым).

5. Анализ (причины несоответствия  плану).

6. Координация (координация  процессов закупки, сбыта).

 

 

2. Проблематика  систем теплогазоснабжения и  вентиляции

 

2.1 Теплопотери  в зданиях и сооружениях

 

Экономичная теплозащита  зданий и сооружений стала в последнее время важнейшей проблемой строительства и проектирования, прямо связанной с состоянием мировой энергетики и экономики.

Теплозащита зданий, в  которых люди пребывают длительное время, имеет значение с точки  зрения сохранения их здоровья, а также  стоимости эксплуатации (экономия энергии) и стоимости строительства зданий.

Достаточная теплозащита  является предпосылкой для создания здоровых и комфортных условий в  помещениях. Ощущение человеком комфортных условий в помещениях зависит  от многих факторов, в том числе возраста, состояния здоровья, выполняемой работы и др. Человек реагирует на окружающие условия, например на температуру поверхностей ограждающих помещение конструкций, на температуру, влажность и движение воздуха в помещении.

Поверхность тела человека имеет температуру в среднем 306 К (32 - 33^ОС). Если температура окружающих человека предметов ниже 291 - 297 К (18-24^ОС) (комфортные условия), теплоотдача человеческого тела повышается и может возникнуть ощущение озноба. При повышении температуры окружающей среды направление теплоотдачи меняется, и человек реагирует на это выделением пота.

Подача тепла или, наоборот, охлаждение воздуха способствуют сохранению в помещении комфортных условий. При этом теплозащитная способность  ограждающих помещение конструкций определяет величину притока тепла и, прежде всего температуру поверхностей этих конструкций.

На рисунке 2 показаны трансмиссионные теплопотери жилого дома.

Трансмиссионные теплопотери  могут быть описаны с помощью  средних коэффициентов теплопередачи k_ср. Вследствие различий климатических условиях влияние вентиляции на колебания фактических теплопотерь учитывается путем предъявления прямых требований к степени уплотнения окон и швов между отдельными конструкциями.

Соблюдение определенных значений k_ср для всего здания дает более широкую свободу при формировании фасада здания и в применении требуемых теплозащитных мероприятий при устройстве наружных стен, окон, перекрытий и крыш. Следует без всяких исключений принимать во внимание все части ограждающей поверхности здания. Так, уменьшение эффективности теплозащиты наружных стен может быть компенсировано улучшением теплозащитных качеств окон или крыши. Это создает возможность выбора наиболее экономичного способа строительства.

 

Рисунок 2 – Теплопотери жилого дома

 

Коэффициенты теплопередачи k_ср, задаются в зависимости от величины отношения площади ограждающей поверхности F к заключенному в ней объему V. Здания с малыми значениями отношения F/V (например, компактные многоэтажные сооружения) по сравнению со зданиями с большими значениями отношения F/V (например, дачные домики, одноквартирные дома) имеют значительно меньшие по отношению к их объемам или поверхностям теплопотери, конечно, если при этом предполагаются сравнимые теплотехнические качества всех поверхностей здания.

 

2.1.1 Теплопотери  через ограждающие конструкции

 

В настоящее время  теплосбережение энергоресурсов приобрело  большое значение. Согласно СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника», сопротивление  теплопередаче определяется исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий (первое условие) и условий энергосбережения (второе условие).

Для Алтайского края требуемое  теплотехническое сопротивление стены  по первому условию составляет 1,1 °С·м. кв./Вт, а по второму условию:

• для дома постоянного проживания 3,33 °С·м. кв./ Вт,
• для дома сезонного проживания 2,16 °С·м. кв./ Вт.

 

Таблица 1 – Толщины  и термические сопротивления  материалов для условий Алтайского края