Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: III Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 23 мая 2012 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Агишева И.Р. УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА СТОЧНЫХ ВОД // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. III междунар. студ. науч.-практ. конф. № 3. URL: https://sibac.info//sites/default/files/conf/file/stud_3_3.pdf (дата обращения: 29.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА СТОЧНЫХ ВОД


Агишева Ирина Рафаилевна


студентка 4 курса, кафедра теплоэнергетики ОГУ, г Оренбург


Е-mail: t.o.c.h.k.a@list.ru


Наумов Сергей Александрович


научный руководитель, канд. техн. наук, доцент ОГУ, г. Оренбург


 

 

На сегодняшний день, когда возрастает спрос на энергоресурсы, увеличивается рост тарифов на них, и сокращаются запасы традиционных источников энергии, особое значение приобретает вопрос об энергосбережении. Многие страны мира разрабатывают и реализуют стратегии повышения эффективности использования энергетических ресурсов.

Одним из перспективных направлений в области энергосбережения является внедрение теплонасосных установок (ТНУ). Данная технология, позволяющая частично вытеснить органическое топливо и обеспечить теплоснабжение с минимальными затратами первичной энергии, находится в центре внимания зарубежных и отечественных исследователей и промышленных фирм. [3, с. 12]

Тепло-хладоснабжение с помощью тепловых насосов относится к области энергосберегающих технологий и получает всё большее распространение в мире. Данная технология, по заключению целого ряда авторитетных международных организаций, наряду с другими энергосберегающими технологиями, относится к технологиям XXI века.

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электроэнергии), в то время как абсорбционные тепловые насосы могут также использовать тепло в качестве источника энергии (с помощью электроэнергии или топлива).

В основу принципа действия наиболее распространенных парокомпрессионных тепловых насосов положены два физических явления:

  • поглощение и выделение тепла веществом при изменении агрегатного состояния — испарении и конденсации соответственно;
  • изменение температуры испарения (и конденсации) при изменении давления.

Схема теплового насоса представлена на рис.1. В испарителе рабочее тело, обычно хладон, находится под низким давлением и кипит при низкой температуре, поглощая теплоту низкопотенциального источника. Затем рабочее тело сжимается в компрессоре, приводимом в действие электрическим или иным двигателем, и поступает в конденсатор, где при высоком давлении конденсируется при более высокой температуре, отдавая теплоту испарения приёмнику тепла, например, теплоносителю системы отопления. Из конденсатора рабочее тело через дроссель вновь поступает в испаритель, где его давление снижается, и снова начинается процесс кипения.

 

Описание: C:\Users\1\Documents\Чертеж.jpg

Рис.1 Схема теплового насоса.


1 — конденсатор (К), 2 — дроссель, 3 — испаритель (И),
4- компрессор (К.Р.).


 

Существуют следующие виды природных источников низкопотенциального тепла, от которых возможен отбор накопленной тепловой энергии, это:

  • грунт (тепло земли);
  • водоемы и реки (тепло воды);
  • воздух (тепло окружающего воздуха или тепло вентиляционных выбросов);
  • сточные воды.

На сегодняшний день одними из наиболее эффективных технологий энергосбережения в области тепло-хладоснабжения с помощью теплового насоса являются рекуперация  теплоты сточных вод и воздуха, выбрасываемого вентиляционными системами.

Тепловые насосы, использующие тепло вентиляционных выбросов приточно-вытяжной вентиляции, температура которых составляет около

 +20 °С и мало изменяется в течение года, могут быть установлены в многоквартирных и индивидуальных зданиях. Это позволяет получить более высокий коэффициент преобразования тепла по сравнению с другими источниками низкопотенциального тепла. С другой стороны, вентиляционный воздух является сравнительно ограниченным источником тепла, и экономически невыгодно увеличивать воздушный вентиляционный поток, так как в результате это приведет к увеличению потребности в теплоснабжении.

Сточные воды так же, как и воздух вентиляционных выбросов, являются низкопотенциальными источниками тепла, удобные для использования тепловыми насосами. Сточные воды при температуре около +20 °С летом и редко менее +8 °С зимой имеются, как правило, во всех городских застройках. Различают следующие виды сточных вод:

  • к бытовым стокам относят хозяйственные сточные воды, поступающие с жилых зданий и промышленных предприятий: кухонь, ванных, бань, прачечных, туалетов, больниц и т. п. По происхождению они могут быть хозяйственные, загрязненные хозяйственными отходами, и фекальные, загрязненные физиологическими отходами;
  • в категорию производственных стоков попадают различные технологические отходы, которые перестают отвечать определенным критериям качества и подлежат удалению с территории, а также отходы, попадающие на поверхность вследствие добычи нефти, руды, угля и других полезных ископаемых;
  • атмосферный вид сточных вод включает в себя дождевые и талые воды, выпадение которых отличается, как известно, эпизодичностью и неравномерностью. Кроме этого, сюда относят также воды от поливки улиц, фонтанов и дренажных систем, так как по содержанию и характеристике загрязняющих веществ они наиболее близки к дождевым водам.
  • Обычная схема утилизации тепла сточных вод включает в себя тепловой насос и систему теплообменных устройств, которые устанавливаются на очищенных стоках. Тепловой насос, отбирая от стоков низкопотенциальную энергию, повышает температуру теплоносителя в выходном контуре. Главным недостатком такого решения является проблема ретранспортировки полученной энергии. Недостаток возможно устранить, если данную систему установить на канализационно-насосной станции (КНС). [2, с. 51]

Схема внедрения ТНУ на КНС представлена на рис. 1.

На чертеже изображена схема системы горячего водоснабжения здания и воздушного отопления. На канализационно-насосной станции установлена система очистки, включающая механическую, биологическую и физико-химическую очистку. На этапе механической очистки сточных вод происходит осаждение механических, нерастворимых в воде крупных и мелких примесей и взвешенных частиц. Применяются решетки, песколовки и отстойники. В ходе биологической очистки сточные воды очищаются от микроорганизмов, в нашей схеме применяется биофильтр. Физико-химическая очистка включает в себя хлорирование. [4, с. 67]

 

Описание: G:\Ирина2.jpg

 

Рис. 1 Внедрение теплонасосной установки на канализационно-насосной станции.

1—решетки, 2—дробилки, 3—песколовки, 4—жироуловители,
5—маслоотделители, 6—перичные отстойники, 7—биологические фильтры, 8—вторичные отстойники, 9—хлораторная, 10—контактный резервуар,
11—испаритель, 12—компрессор, 13—дроссель, 14—конденсатор,
15— теплообменный аппарат, 16—индивидуальный тепловой пункт,
17— помещение
.

Очищенные сточные воды направляют в испаритель 11 теплового насоса, где используют их теплоту для подогрева холодной питьевой воды перед индивидуальным тепловым пунктом 16 в конденсаторе 14. Охлажденные использованные сточные воды после испарителя 11 сливают в канализацию. Полезно используется воздух рециркуляции в пластинчатом теплообменном аппарате 15 для предварительного подогрева теплоносителя. [1, с. 2]

В среднем температура воды на выходе из очистных сооружений г. Оренбурга составляет летом от 14 до 18 °С, зимой от 8 до 12 °С. Охлаждать данную воду, т. е. отбирать ее тепловую энергию для системы ГВС или отопления можно максимум до 2°С. Отсюда средняя разница температур составляет летом от 12 до 16 °С, а зимой – от 6 до 10°С. С 1 м3 воды, охладив ее на 1 °С, можно отобрать 1 КВт тепловой энергии. Внедрение теплонасосной установки на канализационно-насосной станции дает возможность получения большего потенциала.

Количество получаемой полезной тепловой энергии среднего потенциала, за исключением потерь, равно сумме тепловых энергий низкого и высокого потенциалов, что обуславливает энергетическую и, как следствие, экономическую и экологическую эффективность тепловых насосов.

Идея возврата части тепловой энергии, уходящей в канализацию с горячей водой не нова, но в силу разных причин широкого распространения в России не получила. Внедрение теплонасосных станций, рекуперирующих тепло низкопотенциальных источников, внесет существенный вклад в развитие теплосберегающей политики, где основными целями являются экономия энергетических ресурсов, повышение надежности и эффективности функционирования, снижение воздействия на окружающую среду и обеспечение растущей электрической нагрузки

 

Список литературы:

  1.      Патент РФ № 2178542, кл. F24D17/02,2002.
  2.     Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы: Пер. с англ. – М.:Энергоиздат, 1982. — 224 с., ил.
  3.     Шилкин Н. В. Сантехника // Утилизация тепла канализационных стоков. — 2003. — № 1. — С. 12—13.
  4.  Яковлев С. В., Карелин Я. А., Жуков А. И., Колобанов С. К. Канализация — М.:Стройиздат, 1975. — 633 с., ил.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Комментарии (5)

# Наташа 30.05.2012 02:30
))
# Гульфия 30.05.2012 02:49
Молодчинка!))) Так держать! ;)
# Дмитрий 30.05.2012 03:30
весьма содержательная статья. а каков срок окупаемости?
# Ирина A. 05.06.2012 02:10
Дмитрий, срок окупаемости тепловых насосов составляет 3-6 лет.
# Александр 23.12.2012 17:35
Идея хороша только в теории.<br />По факту при таких условиях (цитата из статьи)в применении теплоутилизатора смысла нет. После систем очистки сточные воды уже очень холодны.<br />Смысл есть только на истонике, при температурах стоков порядка 30-40 градусов.<br />>В среднем температура воды на выходе из >очистных сооружений г. Оренбурга >составляет летом от 14 до 18 °С, зимой от >8 до 12 °С

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.