Delist.ru

Защита и восстановление энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ на примере Приморского края (30.08.2007)

Автор: Загинайлов Владимир Ильич

___________________

*) Выделены предложения автора диссертации

Теплоснабжение посёлка предлагается от гео- и гидротермальных тепловых насосов в сочетании с солнечными коллекторами.

Максимальная полезность результатов этого сценария обеспечивается снижением энергоемкости зданий и повышением качества теплоснабжения, развитием туризма, в т. ч. технологического (синергетическая энергопотребляющая природно-техническая система), развитием социальной сферы и другими аспектами.

Многие полезные результаты этого сценария достижимы и при электроснабжении острова от материковой системы. Однако их нельзя считать максимальными, так как: исключается технологический туризм (нет синергетической ЭПТС); потребуется сжигать топливо на ВТЭЦ-2 с образованием загрязняющих веществ; тарифы на электро- и теплоэнергию будут зависеть от цены на топливо.

На основе предлагаемых принципов и методов разработаны концептуальные предложения по защите, восстановлению и управлению региональной энергопотребляющей природно-технической системы Приморского края за счет корректировки антропогенных факторов, сдерживающих формирование энергоэффективных фондов строительного комплекса и ЖКХ.

В частности, метод образования необходимо использовать в 87,5% случаев, научные методы (действия и прогноза) и метод цели – по 71,4%, метод мотиваций необходимо применять в 42,8%, а метод координации – в 14,3% случаев.

Применение системного подхода в 57,4% случаев основано на принципе доминанты энергосбережения и в 28,6% случаев на принципе дифференцированной ответственности субъектов энергопотребляющих природно-технических систем за образование загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках пропорционально потенциалам энергосбережения в субъектных технологиях.

В седьмой главе теоретически и экспериментально обоснованы устройства, способы и технологии для тепловой обработки изделий из железобетона, минимизированные по удельному теплопотреблению - до уровней, меньших, чем предусмотрено Временными нормами для расчета расхода тепловой энергии при тепловлажностной обработке сборных бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях (СН513-79). На устройства и способы получены семь авторских свидетельств и патентов.

а) Энергосберегающая технология «тепловой конвейер», основанная на организации работы смежных пропарочных камер периодического действия в режиме теплового аккумулятора с переключением на нагрев и охлаждение для утилизации теплоты вентиляционных выбросов. Теплоаккумулирующие свойства ограждений камер усилены созданием стационарны воздушных рубашек (АС № 1183492) на всех теплоотдающих поверхностях. Технологический процесс подчинен циклограмме режима тепловой обработки, предусматривающей теплообмен между камерой на этапе охлаждения изделий и камерой, загруженной свежеотформованными изделиями на этапе предварительного выдерживания.

Экспериментально установлено, что утепление стенок камер стационарными воздушными рубашками позволило снизить температуру их наружных поверхностей до 20-25 оС, в то время как для сплошных стенок она составляет 50-55 оС, рис. 12. Температура в изделии не превышает 80 оС, что свидетельствует о решении задачи при установленном качестве бетона.

Для оценки степени нагрева свежеотформованных изделий теплотой вентиляционных выбросов из камер, где тепловая обработка завершена, использована методика НИИЖБ, учитывающая особенности и критериальные зависимости теплообмена изделий и паровоздушной смеси.

Рис. 12. Эксплуатационные характеристики камеры периодического

действия с тепловым аккумулятором (по АС № 1183492)

а) схема стенки; б) температурный профиль стенки за цикл тепловой обработки

изделий; в) температурный режим изделий и теплообменной системы:

I – теплоаккумулирующий слой; II – буферный слой; III – защитный слой.

Рассчитаны 7 вариантов камер с диапазоном параметров: рабочий объём 30-224 м3; коэффициент загрузки 0,03-0,19; соотношение «металл форм / объём бетона» 0,81-2,66 т/м3; площадь тепловоспринимающих поверхностей бетона изделий 35-252 м2, форм 62-426,6 м2, ограждений камер 47,0-201,7 м2; заглубление камер в грунт 0,5-2,0 м.

Расчеты показали, что в ходе 2-часового теплообмена можно разогреть свежеотформованные изделия до 20,3- 30,6 оС от исходной температуры 17 оС.

Проверка расчётов по методике ВНИИЖелезобетон, дала значения температуры - на поверхности контрольного изделия 54 оС, а в центре – 30 оС.

Таким образом, два независимых метода подтверждают эффективность утилизации теплоты вентиляционных выбросов для подогрева изделий.

На основе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором диссертации, ДВ Промстройниипроект разработал в 1986 г. типовой проект № 5501/87 технологической линии «тепловой конвейер». Её удельное теплопотребление снижено на 23% против норм, предусмотренных СН513-79. Проект удостоен серебряных медалей ВДНХ (1988 и 1989 гг.).

б) Двухъярусная конвейерная линия с минимизацией теплопотребления за счёт ограничения накопления и утилизации аккумулированной теплоты по АС № 1375622 с использованием АС № 1183492. На основе этих предложений в 1986 г. разработан типовой проект № 5501/86 на камеры непрерывного действия.

в) Модульные пропарочные камеры с изменяемым объемом для гибких технологий завода «Авангард» ОАО «Приморскуголь» разработаны на основе теоретических и экспериментальных исследований тепловых полей и температурного профиля ограждающих конструкций камер по АС 1183492 (1983 г.).

г) Производство вентиляционных блоков с ускоренной распалубкой, обеспечивающее твердение изделий в камере дозревания без подачи теплоносителя за счёт первого кратковременного разогрева изделий при формовке.

д) Условия минимизации теплопотребления на кассетно-конвейерной линии были выявлены при решении нестационарного уравнения теплового баланса системы «камера дозревания – изделия».

Была поставлена цель теоретически и практически определить условия и найти способы обеспечения тепловой обработки изделий путем разогрева их ограниченным тепловым импульсом в формующем агрегате и последующего твердения в камере дозревания без подачи теплоносителя за счет экзотермии цемента.

Экзотермию всегда учитывают при тепловой обработке бетона. Однако отсутствие метода оценки целевого вовлечения ее в тепловую обработку не позволяло сделать этот процесс прогнозируемым и управляемым.

Сложность решения заключалась в необходимости учета доли нестационарных потерь в тепловом балансе, зависящих от постоянно меняющихся факторов, связанных с последовательностью операций разогрева и перемещения изделий по технологической линии и параметров окружающей среды.

Путем итерационного решения было установлено критериальное значение приведенного сопротивления теплопередаче строительной оболочки камеры, выше которого не требуется привлечение внешних дополнительных источников энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии системы, обусловленной аккумуляцией тепла при первом разогреве изделий и экзотермией цемента. Критерием является 1,8 Rпр, где Rпр = 1,23 м2 оС/Вт – проектное сопротивление теплопередаче, установленное Общесоюзными нормами типового проектирования (ОНТП – 07-85 Минпромстройматериалов СССР).

Граничными условиями решения являлись требования к тепловому режиму кассетных технологий:

- скорость разогрева бетона не более 30 оС в час;

- предельная температура нагрева изделий в камере дозревания – 80-85 оС;

- разница температур изделий, извлекаемых из формующего агрегата и камеры дозревания, и среды цеха – не более 40 оС.

) в каждый момент времени (??i) решалось уравнение теплового баланса

, кДж, (1)

), вычисляемая по формуле

- потери через ограждающие конструкции камеры дозревания;

- потери с воздухом при замене изделий;

- потери камерой дозревания в грунт после формирования тепловой линзы (4-6 мес. после начала эксплуатации);

загрузка...