Енергоресурсозберігаючі системи теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами і багатоконтурними теплообмінниками

W = (314щ - 0,777)щ.

Узагальнені графіки втрат тиску в щілинному просторі при щ = 1..7 мм приведені на рис. 8. Параболічні криві дозволяють визначити область використання трьохконтурних теплообмінників з урахуванням величини втрат тиску в них.

Що стосується втрат тиску в щілинному просторі трьохконтурних теплообмінників, то при обробці результатів досліджень на ПЕОМ була отримана емпірична формула, що добре апроксимує дані, отримані дослідним шляхом (37):

.

П'ятий розділ присвячений розробці й дослідженню підігрівально-акумуляторних установок із трьохконтурними теплообмінниками для приєднання _отирьох контурно незалежних систем опалення й гарячого водопостачання від індивідуальних теплових пунктів.

Вихідними даними для проектування ПАУ на ІТП послужили розрахункові теплові потоки для незалежних систем опалення та гарячого водопостачання, температури й витрати первинного й двох вторинних теплоносіїв. На відміну від попередніх схем циркуляції, первинний теплоносій з температурою 1, надходить у щілинний простір теплообмінника, утворений трубками більшого d2 і меншого d1 діаметрів, віддавши свою теплоту через свої теплообмінні поверхні F1 і F2, повертається до джерела з температурою 2. Водопровідна вода надходить по трубці меншого діаметра d1, де вона нагрівається від температури tх до tг = 55..60°С, після чого зливається в акумуляторну ємність, з якої витрачається на потреби гарячого водопостачання, як показано на рис. 9. По _отирьох кон простору постійно циркулює вода системи опалення за допомогою малопотужного _отирьох контурно насосу типу ЦВЦ.

Експериментальні дослідження ПАУ із трьохконтурним теплообмінником на ІТП показали, що найбільша нерівномірність в системі гарячого водопостачання залежить не тільки від годин доби, але й від днів тижня. Таким днем є субота, для якої й був побудований інтегральний графік добового водоспоживання з метою визначення необхідного об'єму бака-акумулятора, представленого на рис. 10.

Необхідний об'єм акумулятора гарячої води в суботній день найбільшого водоспоживання склав 4м3, щоб повністю вирівняти графік добового водорозбіру в системі ГВ.

На дослідній установці VА = 2,5 м3, що достатньо для будніх днів тижня. Якщо врахувати перерозподіл теплових потоків між системами опалення й гарячого водопостачання протягом доби, то можна зробити висновок, що дана ПАУ із трьохконтурним теплообмінником стабілізує роботу системи теплопостачання навіть у суботній день при максимальному споживанні гарячої води.

Для визначення середньої температури води в баці-акумуляторі необхідно скласти рівняння теплового балансу для ПАУ з теплообмінником щілинного типу (38):

QПАУ = QОТ + QГВ,

Визначивши витрати й температури теплоносіїв у своїх циркуляційних контурах, можна записати рівняння у вигляді:

,

Для аналітичних розрахунків повинні бути задані теплові навантаження й розрахункові параметри теплоносіїв у системах опалення й гарячого водопостачання або витрати теплоносіїв у циркуляційних контурах з їхніми температурами й тисками. Розкривши дужки в рівнянні (39), можна визначити середню температуру води, що перебуває в баці у цей момент часу:

.

Рівняння показує, що температура нагрітої води в акумуляторі залежить від нерівномірності її споживання в системах гарячого водопостачання. При установці авторегуляторів прямої дії на абонентському уведенні, наявність акумулюючої ємності у ПАУ стабілізує температуру гарячої води на виході з бака-акумулятора при максимальному водоспоживанні протягом доби.

Практика експлуатації систем опалення й гарячого водопостачання висотних будинків від системи централізованого теплопостачання завжди викликала труднощі через порушення гідравлічного режиму в будинках зниженої поверховості, які забезпечувалися теплом від того ж джерела теплоти. Тому, завжди потрібна гідравлічна ізольованість місцевих систем опалення й гарячого водопостачання висотних будинків - 9…16 поверхів, від будинків середньої поверховості - 3…7 поверхів, тому що ці абонентські системи, особливо гарячого водопостачання, залишаються як без холодної, так і гарячої води, через відсутність баків-акумуляторів на цих теплових пунктах.

Для її реалізації використовуються компактні малогабаритні ПАУ із трьохконтурними ТО, захищені двома авторськими посвідченнями, які впроваджені на ряді об'єктів. Їх застосування дозволяє зменшити розрахункову поверхню теплообмінника в 1,8 рази й перерозподіляти теплові потоки між системами опалення та гарячого водопостачання протягом доби, а також підвищує надійність їхньої роботи і захищає місцеві системи опалення й гарячого водопостачання від корозії.

Теплопостачання від ІТП із ПАУ значно підвищує якість теплоспоживання, тому що відхилення температури внутрішнього повітря в приміщеннях від розрахункової не перевищують Твн = 2…3С. У той же час, коли система теплопостачання працює від ЦТП, ця величина досягає 3…5С. Що стосується систем гарячого водопостачання, то коливання температури гарячої води становлять 10…15С у самих віддаленних точках водорозбіру від ЦТП.

На підставі математичного дослідження отримані рівняння, що описують процес теплообміну для контуру гарячого водопостачання, представлені у вигляді:

Постійні коефіцієнти а1, а2 і b1, b2 для контуру гарячого водопостачання:

Процес теплообміну між гріючим теплоносієм t2 і нагрітим теплоносієм для опалювального контуру з температурою t3, виражений у такий спосіб:

Відповідно коефіцієнти а2, а3 і b'2, b3 приймуть наступний вид:

Через те, що трьохконтурний теплообмінник розміщений усередині акумулюючої ємності ПАУ, то буде відбуватися тепломасообмін між корпусом теплообмінника діаметром d3 і водою, що перебуває усередині акумулюючої ємності, а потім подається в систему гарячого водопостачання. Цей процес тепломасообміну в баці-акумуляторі можна виразити рівняннями для змішувального контуру акумулятора (45):

де: 57 - температура гарячої води від ПАУ на ІТП, °С.

Коефіцієнти рівняння можна записати за аналогією в наступному вигляді:

Використання результатів розрахунків, отриманих на ПЕОМ із урахуванням виведених рівнянь (41) - (46), дозволило визначити динамічні характеристики складного тепло- і масообміну, що виникає в _отирьох контурному апараті.

У шостому розділі приведені дослідження теплообмінних процесів, що визначають ефективність роботи комбінованих доводчиків для систем опалення.

Економія паливно-енергетичних ресурсів у системах централізованого теплопостачання від ІТП привела до вдосконалювання місцевих систем опалення, за рахунок використання нової конструкції опалювального приладу.

Підтримка стабільної температури повітря усередині приміщення досягається за допомогою опалювального доводчика (рис. 4), що може живитися від двох джерел енергії, як від теплової мережі, так й електричної. Споживана потужність електронагрівника, залежно від об'єму корпусу доводчика для нагрівання вторинного теплоносія, становить від 150 до 350 Вт.

У результаті досліджень визначені три основних типи опалювальних доводчиків, що відрізняються тепловим навантаженням, QОД = 1500; 2000; 2500 Вт.

Дані конструкції опалювальних доводчиків впроваджені в системах опалення десяти корпусів бази відпочинку Слов'янського АПВІ в м. Слов'яногірську, Донецької області в 1993 році. Річна економія теплоти склала від 38 до 43%. Індустріальні конструкції захищені авторськими посвідченнями № 802729 й № 1776929, відзначені дипломом і медаллю ВДНГ СРСР й УРСР.

Для виявлення раціональної конструкції електрокалорифера пророблені різні варіанти, наприклад, за формою розташування електронагрівників з поздовжнім і поперечним напрямком (стосовно потоку повітря, що подається вентилятором), а також з насадками й без насадок, з конфузором на виході гарячого струменя з калорифера й без нього, і ін.

У результаті проведених досліджень розроблені конструкції й методика розрахунку нових високоефективних електрокалориферів з карбід-кремнієвими електродами, які зменшують споживання електроенергії нагрівача на 50% і забезпечують продовження терміну експлуатації в 3-5 разів у порівнянні з існуючими нагрівачами з ніхромових спіралей.

Сутність пристрою полягає в наступному: у калорифері для нагрівання повітря встановлені високотемпературні нагрівачі 1 (рис. 11), що розташовані уздовж центральної осі між перфорованих екранів 2 і 3. Дані екрани мають отвори 4 для циркуляції нагнітаючого повітря. Керамічні екрани 2 і 3 захищені зовнішнім металевим кожухом 5, який служить корпусом, до якого кріпляться електронагрівники з екранами за допомогою пружинних розтяжок 9. Для маневрування по приміщенню калорифер обладнаний чотирма колісьми.

Впровадження високоефективних електрокалориферів з карбід-кремнієвими електродами на ряді об'єктів різного призначення підтвердило високі їхні теплотехнічні характеристики й техніко-економічні показники й забезпечило одержання фактичного економічного ефекту в сумі близько 1,5 млн. карбованців (у цінах 1980-1989 рр.).

В цьому ж розділі приведено економічне обґрунтування ефективності роботи систем опалення й гарячого водопостачання від підігрівально-акумуляторної установки з трьохконтурним теплообмінником (рис. 12) за допомогою термічного і ексергетичного балансів.

Рівняння теплового балансу для трьохконтурного теплообмінника прийме вид:

+ + .

Ефективність переносу теплоти від гріючого теплоносія УG, до нагрітих для систем опалення й гарячого водопостачання в трьохконтурному теплообміннику ПАУ можна визначити за допомогою термічного ККД із рівняння:

,

Слід зазначити, що величина термічного ККД (t) не дозволяє визначити повноту використання підведеної теплоти гріючого теплоносія, до трьохконтурного теплообмінника, тому що не враховує її енергетичну корисність. Тільки ексергетичний метод дозволяє дати як повноту використання переносу теплоти між теплоносіями, так і повноту використання її термічної, енергетичної, механічної й гідродинамічної корисності.

Аналогічно рівнянню теплового балансу для трьохконтурного теплообмінника можна записати рівняння ексергетичного балансу:

,

де: - ексергії первинного й нагрітих теплоносіїв для відповідних контурів систем опалення та гарячого водопостачання, кДж/кг.

Повна втрата ексергії в трьохконтурному ТО, відповідно до рівняння, кДж/кг:

,

де: - зміна термічної складової ексергії теплоносіїв, кДж/кг.

При відсутності втрат ексергії рівняння для трьохконтурного ТО перетвориться в рівняння ексергетичного ККД виду:

.

Термічний ККД t трьохконтурного ТО зі зниженням розрахункової температури гріючого теплоносія підвищувався від зt = 0,9755 до 0,9876, при зміні температури, відповідно, від 150 до 100°С (рис. 13).

Також підвищувався й ексергетичний ККД е від 0,7058 до 0,8181, що характеризує всю повноту використання підведеної теплоти теплоносієм, її енергетичну, термічну й механічну корисність. Таким чином, з підвищенням температури гріючого теплоносія, збільшується втрата ексергії в навколишнє середовище, що спричиняє зниження ексергетичного ККД. У процентному вираженні, при підвищенні температури гріючого теплоносія від 100°С до 150°С, ексергетичний ККД зменшується на 13,7%, а термічний ККД усього лише на 1,3%. Це пояснюється збільшенням втрат ексергії за рахунок зниження розрахункової витрати теплоносія в 2,7 рази.

На рис. 14 показані значення термічних й ексергетичних ККД для трьохконтурних ТО й сумарні для звичайних швидкісних, які випускаються нашою промисловістю.

Порівняння ефективності роботи теплообмінників за допомогою ексергетичного й термодинамічного аналізу дозволяє наочно представити доцільність застосування трьохконтурних ТО для незалежних систем опалення та гарячого водопостачання на ІТП з ПАУ.

Отримані результати можуть бути використані при розробці рекомендацій з підвищення ексергетичної ефективності трьохконтурних теплообмінників для ПАУ, які встановлюють на ІТП серійного виробництва. Методика розрахунку ексергетичного ККД дозволить дати якісну оцінку для знову проектованих теплообмінних апаратів такого типу, у яких ексергетичний ККД вище в межах від 22,8% до 38,4%.

Використовуючи статистичну оцінку результатів розрахунку коефіцієнтів рівнянь регресії й коефіцієнтів кореляції, термічний ККД t описується рівнянням:

.

Ексергетичний ККД 3хе для трьохконтурного ТО щілинного типу описується емпіричним рівнянням третього ступеня (53):

,

а ексергетичний ККД для звичайних швидкісних теплообмінників:

,

Отримані емпіричні формули дають можливість оптимізувати значення термічного й ексергетичного ККД, що дозволить підвищити ефективність теплообміну трьохконтурних теплообмінників щілинного типу для систем опалення й гарячого водопостачання від ІТП з ПАУ, а номограми теплового розрахунку (розроблені автором) дозволяють вибрати ПАУ для кожної будівлі з урахуванням місцевих умов експлуатації.

ВИСНОВКИ

1. Виконаний комплекс теоретичних, експериментальних і натурних досліджень процесів складного теплообміну дозволив вирішити важливу науково-технічну проблему підвищення енергетичної ефективності системи централізованого теплопостачання за допомогою індивідуальних теплових пунктів з підігрівально-акумуляторними установками і трьохконтурними теплообмінниками. Дано теоретичне узагальнення і рішення цієї проблеми, що полягає в розробці наукових основ моделювання теплообмінних процесів в багатоконтурних теплообмінниках, оптимізації параметрів таких установок для вибору раціонального варіанту, що забезпечує високу ефективність роботи місцевих систем опалення та гарячого водопостачання від двохтрубної теплової мережі.

2. На основі системного підходу до режимів роботи систем теплопостачання розроблені методики досліджень складних теплообмінних процесів в багатоконтурних теплообмінниках, що дало можливість обґрунтувати теоретичні передумови і одержати вихідні дані для оптимізації геометричних параметрів конструкції ПАУ з трьохконтурним теплообмінником на ІТП. Результати техніко-економічних розрахунків систем теплопостачання з ЦТП і ІТП згідно програми на ЕМО показали, що у всіх випадках система теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами дешевше, чим з ЦТП.

3. Теоретично й експериментально доведено, що незалежна, саморегульована система опалення й гарячого водопостачання від ІТП з ПАУ характеризується надійністю та працездатністю при переході із четирьохтрубної на двохтрубну систему теплопостачання, яка забезпечує гідравлічну ізольованість місцевих систем від теплової мережі, що важливо для будинків різної поверховості, які розташовані поруч і спрощує контроль за її герметичністю.

4. Запропонована математична модель складного теплообміну є основою для одержання аналітичних залежностей теплообмінних процесів, що виникають у ПАУ з трьохконтурним ТО, які, дозволять визначити поверхні нагріву для систем опалення й гарячого водопостачання і співвідношення між ними і величиною об'єму бака-акумулятора на ІТП.

5. Визначено оптимальну товщину зазору щілини щ = 3…4 мм, при якій досягається найкраща ефективність теплообміну, а коефіцієнт теплопередачі перебуває в межах від 2000 до 3000 Вт/(м2С).

6. Впровадження інноваційних проектів в систему теплопостачання мікрорайону за допомогою ІТП з ПАУ й трьохконтурними теплообмінниками дозволило одержати економічний ефект майже 500 тис. грн. у порівнянні з ЦТП, а також: зменшити металоємність системи теплопостачання в 2 рази; знизити капітальні вкладення в матеріали й будівельні конструкції на 40...45%; скоротити розрахункову поверхню нагрівання теплообмінника на 25...30%; повністю вирівняти графік добового гарячого водоспоживання й зменшити тепловтрати в навколишнє середовище до 20% у порівнянні з ЦТП; зменшити теплові втрати в межах установки, що становлять 0,5...1%, за рахунок ізоляції ПАУ прошивними матами; підвищити якість теплопостачання в цілому за рахунок здійснення місцевого кількісно-якісного регулювання на ІТП.

7. Досліджені й запатентовані принципово нові опалювальні прилади з випарно-конденсаційним контуром для залежних і незалежних систем опалення будинків і споруд різного призначення, що підтримують розрахункову температуру повітря в приміщенні й запобігають перетопу в перехідних періодах року, що в річному розрізі дає економію теплоти від 38 до 43%, а висота циркуляційного контуру залежить від температури кипіння рідини, якою заповнений корпус доводчика, наприклад метанол-СН4О, з температурою кипіння 64,7оС.

8. Розроблені конструкції й методика розрахунку пересувних електрокалориферів з високотемпературними нагрівачами (з температурою від 2000 до 3000°С). Вони впроваджені на ряді об'єктів різного призначення, де показали високі техніко-економічні дані, що перевищують своїх попередників зі спіральними нагрівачами в 4,5 рази по витраті електроенергії. Економічний ефект при використанні одного электрокалорифера становить більше 2 тис. гривень у рік.

9. Ексергетичний аналіз роботи саморегульованої системи теплопостачання від ІТП для незалежних систем опалення й гарячого водопостачання за допомогою трьохконтурного теплообмінника, розміщеного в баці-акумуляторі ПАУ, показав, що ексергетичний ККД залежно від температури гріючого теплоносія, яка змінюється від 150 до 100°С, склав: 3хе = 0,7058…0,8181 відповідно. Що стосується сумарного ексергетичного ККД для швидкісних двохконтурних ТО, що виконують таке ж завдання, то він дорівнює 2хе = 0,4352, це в середньому на 30,5% нижче, ніж у ПАУ із трьохконтурним ТО.

10. Економічний ефект від впровадження результатів досліджень ІТП з ПАУ в системи централізованого теплопостачання і ресурсозберігаючого опалювального обладнання склав більше 5,5 млн. грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ

1. Олексюк А.А. Энергоресурсосберегающие технологии для систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк.- М-во образования и науки Украины -Макеевка: Донбасская нац. акад. строит. и арх., 2005г.-204с. ил., табл.-Библ.:с.197-202.: ISBN 966-7477-54-1.

2. Олексюк А.А. Расчет и проектирование индивидуальных тепловых пунктов/ А.А. Олексюк.- М-во образования и науки Украины -Монография. Научные труды Донбасской гос. акад. строит. и арх., вып. 98 - 3 (5),- 105 с.:- ISBN 966-7477-04-5.

3. Олексюк А.А. Реконструкция и эксплуатация систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк./ М-во образования и науки Украины- Макеевка: Донбасская гос. акад. строит. и арх., 2001.- 75с.

4. Олексюк А.А. Технико-экономические расчеты систем коммунального хозяйства/ А.А. Олексюк, Н.Ф. Радько, В.Н. Лазоркин.- Мин. образ. и науки Украины - Донецк: Учебное пособие Государственная акад. жилищно-коммунального хоз., 2003.- 202 с.:ил., табл.-Библ. С. 199-202. (автору належать написані перші чотири розділи навчального посібника).

5. Олексюк А.А. Тепломассообменные процессы, протекающие между теплоносителем и нагреваемой водой в ПАУ с трехконтурным теплообменником на ИТП/ А.А. Олексюк.- Современные проблемы строительства. Ежегод. науч.-тех. сб.- Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект, ООО «Лебедь», 2000.-Т.1. -С.110-114.

6. Олексюк А.А. Комплексная оптимизация параметров водяных систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк.- Коммунальное хозяйство городов. Науч. тех. сб.-К.:«Техника», 2000.-Вып.25.-С.189-196.

7. Олексюк А.А. Экономичные теплоснабжающие системы в условиях дефицита теплоты и электроэнергии/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 1999.- Вип. 99-3 (17).- С.104-105.

8. Олексюк А.О. Дослідження комбінірованих доводчиків з метою виявлення їх ефективної роботи для опалення будівель/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві, Зб. наук. праць.- Макіївка, 2000.- Вип. 2000-3 (23).- С. 83-85.

9. Олексюк А.А. Методика исследований лучистого теплообмена между высокотемпературными электродами и керамическими экранами в отопительных электрокалориферах/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2001. -Вип. 2001-2 (27).- С. 123-125.

10. Олексюк А.А. Влияние режимов регулирования отпуска теплоты на величину термического и эксергетического КПД/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2002. -Вип. 2002-4 (35).- С. 76-79.

11. Олексюк А.А. Оценка эффективности работы систем теплоснабжения от ИТП с ПАУ при помощи термодинамического и эксергетического анализа/ А.А. Олексюк.- Современные проблемы строительства. Ежег. науч. тех. сб.- Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект, ООО «Лебедь», 2002.- Том II.- С. 158-163.

12. Олексюк А.А. Выбор оборудования тепловых пунктов при реконструкции систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк.- Инжен. сист. и техноген. безопас. в строит.: Сб.науч. тр.: 1998, вып. 98- 2 (10).- С.72-83.

13. Олексюк А.А. Индивидуальное теплоснабжение зданий повышенной этажности/ А.А. Олексюк, В.В. Дорошенко.- Композиционные материалы для строит.: Сб. науч. тр.-1998, вып. 98- 1 (9).- С.133-136. (автором розроблена схема індивідуального теплопостачання і методика теплового розрахунку).

14. Олексюк А.О. Методика розрахунку трьохконтурних теплообмінників систем теплопостачання населених пунктів від геотермальних джерел теплоти/ А.О. Олексюк., С.О. Челапко.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2008. -Вип. 2008-2 (70).- С. 92-97. (автором розроблена методика розрахунку трьохконтурних ТО для використання термальних вод).

15. Олексюк А.А. Применение подогревательно-аккумуляторных установок для индивидуального теплоснабжения/ А.А. Олексюк.- Охрана окружающей среды и утилизация отходов: Сб. науч.тр.-Макеевка, 1996.-Вып.96-3(4).-С.133-135.

16. Олексюк А.А. Ресурсосберегающая технология изготовления тепло и звукоизоляционных прошивных изделий из стекловолокнистых отходов/ А.А. Олексюк.- Строительные конструкции здания и сооружения: Сб. науч. тр. -Макеевка, 1996.-Вып.96-1(2).- С.73-75.

17. Олексюк А.А. Особенности теплового расчета подогревательно-аккумуляторных установок для систем отопления и горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк.-Междунар. науч.-технич. конф. Ресурсосберегающие технологии в проектировании конструкций и технологических процессов.: Сб. науч. тр.:- Макеевка, 1995.-Т-3.-С.104-105.

18 Олексюк А.А. Расчет и проектирование систем горячего водоснабжения от ИТП с подогревательно-аккумуляторными установками/ А.А. Олексюк.- Охрана окружающей среды:. Сб. науч. тр.: - Макеевка, 1993,- С.27-30.

19. Олексюк А.А. Применение щелевого теплообменника в системах горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк, В.И. Кулик, И.Н. Засядько.- Наука и техника в городском хозяйстве. - Респ. межв. сб.- Вып. XXXIV,- Киев: «Будiвельник», 1977. -С. 99-101. (автору належить постановка задачі і розробка математичної моделі конвективного теплообміну в трьохконтурному теплообміннику).

20. Олексюк А.А. Возможность использования щелевого теплообменника для систем горячего водоснабжения и для теплоснабжения городов от АТЭЦ/ А.А. Олексюк, А.А. Козлов.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб.наук.праць.-Макіївка, 2001.-Вип.2001-2 (27).-С.126-127. (автору належить постановка задачі, вибір об'єктів і методів досліджень, науковий аналіз і узагальнення результатів).

21. Олексюк А.А. Повышение энергетической эффективности систем теплоснабжения./ А.А. Олексюк, С.Н. Колозин.-Челябинск: Материалы НТС "Повышение энергетической эффективности систем теплоснабжения и вентиляции зданий и сооружений", 1990.-С.60-61. (автору належить постановка задачі аналіз і узагальнення результатів)

22. Олексюк А.А. Решение динамических характеристик ПАУ с трехконтурным теплообменником для независимых систем отопления и горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк, А.С. Малыхин.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2003. -Вип. 2003-4 (41).- С.7-10.

23. Олексюк А.А. Повышение эффективности работы систем теплоснабжения от индивидуальных тепловых пунктов с подогревательно-аккумуляторными установками/ А.А. Олексюк.- Челябинск: материалы НТС "Повышение экономической эффективности систем теплоснабжения и вентиляции", 1988.- С.60-61.

24. Олексюк А.А. Теоретическое описание тепломассообменных процессов, протекающих в трехконтурных теплообменниках/ А.А. Олексюк, А.А. Козлов.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.-Макіївка, 2001. Вип. 2001-6 (31).- С.100-102. (автору належить аналіз і узагальнення результатів)

25. Олексюк А.А. Оптимальный зазор щели в теплообменниках щелевого типа/ А.А. Олексюк, И.Н. Засядько, В.И. Кулик.- Наука и техника в городском хозяйстве, вып.43, 1980.- С. 99-101. (автору належить постановка задачі, проведення досліджень з метою визначення оптимальної величини, щільового простору).

26. Олексюк А.А. Определение области рационального использования различных систем теплоснабжения/ А.А. Олексюк, Н.Ф. Радько, А.А. Козлов.- Сб. материалов IV Междун. науч.-практ. конф. ПГАСА, г.Пенза, 2003.- С. 36-39. (автору належить постановка задачі, методи визначення ефективної роботи систем централізованого теплопостачання).

27. Олексюк А.А. Пути повышения эффективности, надежности и бесперебойности работы системы теплоснабжения/ А.А. Олексюк. -Материалы НТС «Пути повышения эффективности и надежности систем теплоснабжения и теплопотребления». Пенза, 1989. -С.64-65.

28. Олексюк А.А. Энергосбережение в системах теплоснабжения при использовании отопительных электрокалориферов/ А.А. Олексюк, Н.Ф. Радько.- Коммунальное хозяйство городов: Науч. тех. сб .- К: «Техника», 2003.-Вып. 51. -С. 144-149.(автору належить розробка конструкції і методики розрахунку високотемпературних калориферів з електродами і екранами).

29. Олексюк А.А. Описание теплообменных процессов, протекающих в замкнутом контуре отопительного доводчика/ А.А. Олексюк, Т.А. Галкина.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2003. -Вип. 2003-4(41).-С. 11-14. (автору належить постановка задачі аналіз і методика розрахунку приладу для системи опалення).

30. Олексюк А.А. Решение уравнений тепломассообмена в трехконтурных теплообменниках ПАУ с целью оптимизации их конструкции/ А.А. Олексюк, А.С Малыхин.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2005, вип 2005-2 (50).- С. 100-103. (автору належить алгоритм рішення теплообмінного процесу з метою визначення оптимальних розмірів ПАУ для ІТП і узагальнення результатів досліджень).

31. Пат. №44542А, Україна, МПК F24Н3/04/ Високонапірний електрокалорифер/ А.О. Олексюк.- Донбаська держ. акад. буд. та арх.; заявл. 18.05.2001; опубл. 15.02.2002, Бюл. №2.

32. ОлексюкА.А. Определение оптимальной величины щели в трехконтурных теплообменниках для независимых систем отопления и горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк.- Інженерні системи та техногенна безпека у будівн.: Зб. наук. праць.-Макіївка, 2007. -Вип. 2007-2(64). -С.31-34.

33. Пат. №19166. Україна, МПК F24Н3/04/ Прямотечійний кондиціонер/ А.О. Олексюк, А.А. Горделюк.- Донбаська нац. акад. буд. та арх.; заявл. 10.04.2006; опубл. 15.12 2006, Бюл.№12. (автору належить розробка схеми прямотечійного кондиціонера).

34. Пат. .№65705. Україна, МПК F24Н 3/04/ Опалювальний прилад/ А.О. Олексюк, Т.А. Галкіна.- Донбаська нац. акад. буд. та арх.; заявл. 08.01.2003; опубл. 15.04 2004, Бюл.№4. (автору належить розробка конструкції пересувного опалювального приладу).

35. А.с. №654832, СССР, М.Кл2 F24D11/00/ Система отопления и горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк, В.И. Кулик.- Киевский ордена Трудового Красного Знамен. инж. - строит. ин-т.; заявл. 27.06.1977; опубл. 30.03.1979, Бюл. №12. (автору належить розробка незалежної схеми приєднання систем опалення гарячого водопостачання за допомогою трьохконтурного теплообмінника).

36. Олексюк А.А. Трехконтурный теплообменник/ А.А.Олексюк.- «Городское хозяйство Украины», вып.1. - Киев: «Будiвельник», 1978.- С. 13.

37. Олексюк А.А. Энерго-ресурсосберегающая подогревательно-аккумуляторная установка горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк, Д.П. Якимчук.- Вестник ДГАСА, Макеевка,1997.-Вып. №97 -3 (7).-С.30-31. (автору належить аналіз і методики теплового розрахунку ПАУ і узагальнення експериментальних данних).

38. Олексюк А.А. Номограммы для подбора подогревательно-аккумуляторных установок горячего водоснабжения/ А.А. Олексюк.- Наука и техника в городском хозяйстве. Респ. межв. сб., вып. 40. - Киев: «Будiвельник», 1979.-С. 99-103.

39. Олексюк А.А. и др. Экономичный електрокалорифер/ А.А. Олексюк и др. - Киев: "Городское хозяйство Украины".- Вып.1, 1981. -С.16. (автору належить аналіз і розробка конструкції економічного електрокалорифера).

40. А.с. № 1111015, СССР, М.Кл. F28D 15/00/ Рекуперативный теплообменник/ А.А. Олексюк.- Макеевский инж.-строит. ин-т.;- заявл.10.01.83; опубл. 30.08 84, Бюл.№32.

АНОТАЦІЯ

Олексюк А.О. Енергоресурсозберігаючі системи теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами і багатоконтурними теплообмінниками. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.03. - вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. - Донбаська національна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 2008.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-технічної проблеми підвищення ефективності роботи і експлуатації систем теплопостачання при використанні ресурсозберігаючих технологій та установок.

В роботі було досліджено цілий комплекс систем теплопостачання та їх експлуатації, які спроможні підвищувати ефективність їх роботи за рахунок впроводження спеціальних установок для індивідуальних теплових пунктів. Встановлено механізм перерозподілу теплоти між системами опалення та гарячого водопостачання на ІТП і доказана можливість переводу з чотирьохтрубної системи на двотрубну, і досягти їх гідравлічної ізоляції. Створені науково-технічні основи розрахунку ресурсозберігаючих систем і установок для ІТП в залежності від їх призначення.

Основні результати роботи знайшли промислове використання при проектуванні ІТП для незалежних систем опалення та гарячого водопостачання за допомогою підігрівально-акумуляторної установки з трьохконтурними теплообмінниками; при розробці опалювальних приладів, які працюють від двох джерел: теплової та електричної мереж; при створенні потужних електрокалориферів з карбід-кремнієвими електродами.

Ключові слова: система теплопостачання, підігрівально-акумуляторна установка, індивідуальний тепловий пункт, трьохконтурний теплообмінник, конвективних та променистий теплообмін, коефіцієнт стабілізації, ресурсозберігаюча технологія, математична модель, опалювальний доводчик, електрокалорифер з електродами, оптимальні розміри.

Олексюк А.А. Энергоресурсосберегающие системы теплоснабжения c индивидуальными тепловими пунктами и многоконтурными теплообменниками. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.03 - вентиляция, освещение и теплогазоснабжение.- Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Макеевка, 2008.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-технической проблемы энергоресурсосбережения разработке и научному обоснованию эффективной ресурсосберегающей технологии с применением независимых систем теплоснабжения от индивидуальных тепловых пунктов с подогревательно-аккумуляторными установками и трехконтурными теплообменниками. На основе системного подхода разработаны принципы моделирования тепломассообменных процессов в трехконтурных теплообменниках подогревательно-аккумуляторных установок, предложена обобщенная математическая модель сложного тепломассообмена этих компактных установок на ИТП.

Принятая методика планирования многофакторных экспериментов в системах централизованного теплоснабжения дала возможность обосновать теоретические предпосылки и получить исходные данные для оптимизации работы трехконтурных теплообменников в независимых системах отопления и горячего водоснабжения, методов их расчета и выбора рационального варианта. Обоснована концепция систем централизованного теплоснабжения с индивидуальными тепловыми пунктами при определении основных параметров и факторов, влияющих на эффективность работы этих систем. Также определена область рационального использования систем централизованного теплоснабжения от ЦТП или ИТП. Разработаны методики проведения теоретических исследований: гидродинамических режимов неравномерности теплопотребления в системах горячего водоснабжения; динамических характеристик подогревательно-аккумуляторных установок с трехконтурным теплообменником; комбинированного отопительного доводчика с испарительно-конденсационным контуром; лучистого теплообмена высокотемпературных электродов в отопительных электрокалориферах, которые уменьшают расход электроэнергии в 4,5 раза по сравнению нихромовыми нагревателями.

Экспериментальные исследования процессов теплообмена, возникающих между теплоносителем и нагреваемой водой в ПАУ с трехконтурным теплообменником на ИТП с помощью физической модели получена математическая модель влияния конструктивных параметров трехконтурного теплообменника на интенсификацию коэффициента интегрального теплопереноса от первичного теплоносителя в щелевом пространстве и полное тепловосприятие двумя другими через свои теплообменные поверхности.

Разработанные теоретические положения и методика конструктивно-теплотехнического расчета подогревательно-аккумуляторных установок на индивидуальных тепловых пунктах для независимых систем отопления и горячего водоснабжения, с учетом величины их тепловых нагрузок и объема помещения ИТП, решили задачу снижения расчетной поверхности нагрева для системы горячего водоснабжения и выравнивания графика суточного водопотребления за счет емкости аккумулятора в ПАУ.

Созданы конструкции электрокалориферных установок различной теплопроизводительности на основе высокотемпературных карбид-кремниевых электродов, снижающих расход электроэнергии за счет лучистого теплообмена между электродами и перфорированными экранами.

Выявлены основные факторы, влияющие на эффективность работы комбинированных отопительных доводчиков. Определены оптимальные размеры конструкций отопительных доводчиков в зависимости от высоты испарительно-конденсационного контура и теплопроизводительности. Для этого осуществлена комплексная оптимизация основных факторов и параметров теплоснабжающих систем, влияющих на эффективность их работы. Основные результаты работы нашли широкое применение при проектировании и строительстве ИТП с ПАУ для независимых систем отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений разного назначения и этажности застройки. Доказана их технико-экономическая и экологическая эффективность использования.

Выполненный эксергетический анализ работы саморегулируемой системы теплоснабжения от ИТП для независимых систем отопления и горячего водоснабжения при помощи трехконтурного теплообменника, размещенного в баке-аккумуляторе ПАУ показал, что эксергетический КПД в зависимости от температуры греющего теплоносителя, изменяющейся от 150 до 100С составил: 3хе = 0,7058…0,8181 соответственно. Что касается суммарного эксергетического КПД для скоростных двухконтурных ТО, выполняющих такую же задачу, то он равен 2хе = 0,4352, это в среднем на 30,5% ниже, чем в ПАУ с трехконтурным ТО.

Полученные эмпирические зависимости и методика расчета эксергетического КПД позволят дать не только качественную оценку для вновь проектируемых ТО, но и разработать рекомендации по совершенствованию отдельных узлов и деталей ПАУ для ИТП серийного заводского изготовления.

Ключевые слова: система теплоснабжения, подогревательно-аккумуляторная установка, индивидуальный тепловой пункт, трехконтурный теплообменник, конвективный и лучистый теплообмен, коэффициент стабилизации, ресурсосберегающая технология, математическая модель, отопительный доводчик, электрокалорифер с электродами, оптимальные размеры.

Oleksiuk A.O. Energy resource savings heat supply systems with individual heat points and manycontures transformations- The manuscript.

This is a typescript of a thesis for a degree of doctor of engineering by speciality 05.23.03 - ventilation, illumination and heat-gas supply. - Donbas National Academy of Civil Engineering and Arhitecture. Makiyivka, 2008.

The dissertation is devoted to the solution of a topical scientific and technical problems increase effective working and exploitation systems heat supply by the utilization resource savings technologicals and plants. In the thesis the mechanism working systems heat supply and this exploitation, with gives increase effective this work on the individual heat points (IHP).

These complexes warm up accumulator establishments with three centurions transformation give guarantee hot water for heating system and water-supple. Those independent, selfregulated systems expert destruction locals systems heating and water-supple. To give description beaming heating white heat electrodes and ceramics screens with give guarantee hot air in the rooms building the electrocalorifers, and heating complexes, with give reliable work of the two sources energe.

Key words: system of heat supply, heating-accumulator establishment, individual heat points, three-contour transformation, convection and beaming transform, coefficient stabilization, resource savings technological, mathematical model, heating complexes, electrocalorifer which electrodes, optimum dimensions.

Размещено на Allbest.ru