Микроэнергокомплекс на базе влажно-паровой турбины, солнечного коллектора и теплового насоса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.01, кандидат наук Папин, Владимир Владимирович

• Папин, Владимир Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Папин, Владимир Владимирович

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ АВТОНОМНОЙ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ГЕНЕРАЦИИ, РАСПРЕДЛЕНИЯ, ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕПЛА И ЭЛЕКРОЭНЕРГИИ В ОБЛАСТИ МАЛОЙ НЕТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

1.1 Аналитический обзор информационных источников в области автономных энергетических комплексов

1.2 Исследование существующих способов автономной децентрализованной генерации тепла и электроэнергии, анализ эффективности существующих решений

1.2.1 Традиционные решения автономного энергоснабжения

1.2.2 Зарубежные решения автономного энергоснабжения на базе возобновляемых источников энергии

1.2.3 Российские решения автономного энергоснабжения на базе возобновляемых источников энергии

1.2.4 Определение категории разрабатываемого энергокомплекса

1.3 Постановка задачи

Выводы по главе 1

Глава 2. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ МИКРОЭНЕРГОКОМПЛЕКСА

2.1 Выбор и обоснование направления исследований

2.1.1. Перспективы использования ВИЭ в МЭК для Российской Федерации

2.1.2 Использование энергии низкопотенциальных источников тепла

2.1.3 Использование механической энергии сред

2.1.4 Использование энергии солнца

2.2 Разработка концепции микроэнергокомплекса

2.3 Сравнение предлагаемого микроэнергокомплекса с современными когенерационными установками

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ МИКРОЭНЕРГОКОМПЛЕКСА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТЬЮ 5 КВТ НА БАЗЕ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА, ВЛАЖНО-ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ И ТЕПЛОВОГО НАСОСА

3.1 Разработка системы пароприготовления

3.1.1 Разработка принципиальной схемы системы пароприготовления МЭК

3.1.2 Повышение эффективности работы системы пароприготовления

3.1.3 Разработка конструкции парогенератора-сухопарника

3.1.4 Составление развернутой тепловой схемы системы пароприготовления

3.2 Паросиловая часть микроэнергокомплекса

3.3 Разработка системы охлаждения конденсатора паровой турбины

3.3.1 Разработка принципиальной схемы охлаждения конденсатора паровой турбины

3.3.2 Отопительные приборы микроэнергокомплекса

3.4 Разработка общей схемы микроэнергокомплекса базе солнечного

коллектора, влажно-паровой турбины и теплового насоса

Выводы по главе 3

Глава 4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ БЛОКОВ МИКРОЭНЕРГОКОМПЛЕКСА

4.1 Расчет основных элементов системы пароприготовления

4.1.1 Влияние солнечных нагревателей на экономичность МЭК

4.1.2 Расчет количества вакуумных солнечных коллекторов системы пароприготовления

4.1.3 Расчет аккумулирующего объема парогенератора

4.1.4 Тепловой расчет аккумулятора-парогенератора

4.2 Расчет турбины

4.2.1 Выбор конструкции турбины

4.2.2 Оптимизация частоты вращения ротора турбины

4.2.3 Расчет параметров влажно-паровой центростремительной турбины

4.2.4 Расчет расширяющегося сопла

4.3 Расчет конденсатора влажно-паровой турбины

Выводы по главе 4

ГЛАВА 5. ВНЕДРЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА, ОТРАБОТКА ФУНКЦИЙ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА НА ЕГО ОТДЕЛЬНЫХ КОМПОНЕНТАХ

5.1 Внедрение систем отопления, кондиционирования и горячего водоснабжения на базе возобновляемых источников энергии, по южному

региону РФ

5.2. Демонстрационный Центр

5.3 Проект «Умный дом» в жилом микрорайоне

5.4 Проект «Умный Дом» в жилом здании повышенной комфортности

5.5 Испытательный стенд влажно-паровой микротурбинной установки

Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

ПРИЛОЖЕНИЕ А - Акты о внедрении результатов диссертационной работы

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Копии патентов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Микроэнергокомплекс на базе влажно-паровой турбины, солнечного коллектора и теплового насоса»

ВВЕДЕНИЕ

В России централизованные электрические системы, работающие от крупных ГРЭС и ТЭЦ, в большинстве своем уже отслужили проектный ресурс и требуют вывода их из эксплуатации. Строительство новых тепловых электростанций в ближайшее время трудно осуществить, так как для этого требуются большие капитальные затраты. Выход из сложившейся ситуации заключается в ускоренном развитии распределенной электрической системы, состоящей из множества преимущественно мелких источников энергии, находящихся в непосредственной близости от потребителей. На рынке энергоснабжения отсутствуют микроэнергетические комплексы (МЭК) малых мощностей для автономных индивидуальных, малоэтажных энергопотребителей, удаленных от централизованных сетей. Такие потребители вынуждены использовать установки раздельного производства тепловой (водогрейные котлы) и электрической энергий (дизельные, бензо- или газопоршневые и газотурбинные установки). В связи с тем, что доля малоэтажного строительства уже к 2015 году планируется довести до 60% (что составляет около 54 млн. м2 жилья в год) потребность в микроэнергокомплексах с каждым годом будет расти. В настоящее время разработаны конструктивные решения малоэтажных зданий различных классов энергоэффективности. Однако энергетические комплексы для обеспечения их как в автономном децентрализованном режиме, так и в комбинированном с традиционными и нетрадиционными технологиями отсутствуют. Такие системы должны обеспечивать дополнение и резервирование централизованных систем.

В диссертации изложена разработка влажно-паровой микротурбинной установки для систем малой распределенной энергетики на основе комбинированного использования традиционных и нетрадиционных источников энергии для объектов малоэтажного строительства.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научным направлением ФГБОУ ВПО ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям

развития научно-технологического комплекса России на 2007—2013 годы».

Актуальность темы исследования подтверждена решениями Министерства образования и науки РФ выделением государственных средств на проведение НИР и НИОКР государственных контрактов: ГК № 16.516.11.6017 «Создание микроэнергокомплекса на базе высокоэффективной турбины с электрической нагрузкой 5-35 кВт и тепловой мощностью 20 - 200 кВт, для систем автономного децентрализованного распределения и потребления тепла и электроэнергии»; ГК №16.526.11.6012 по теме «Разработка влажно-паровой микротурбинной установки для систем малой распределенной энергетики на основе комбинированного использования традиционных и возобновляемых источников энергии».

Цель работы заключается в разработке микроэнергокомплекса на основе влажно-паровой микротурбины и комбинированного использования традиционных и нетрадиционных источников энергии для автономного энергоснабжения децентрализованного потребителя. Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:

-определение диапазона тепловой и электрической мощностей для различных категорий автономного энергопотребления;

- разработка влажно-паровой микротурбины МЭК;

- исследование и разработка оптимального схемного решения пароприготовления использующего комбинацию традиционного топлива и солнечной энергии для микроэнергокомплекса;

- разработка схем включения компонентов МЭК, обеспечивающих тригенерацию на основе применения теплового насоса;

- исследование и разработка принципиальной тепловой схемы микроэнергокомплекса полезной электрической мощностью до 5 кВт с учетом независимого регулирования тепловой и электрической нагрузки;

- расчетный выбор основных элементов микроэнергокомплекса с учетом климатических условий;

- апробация отдельных элементов комплекса на реальных объектах.

Научная новизна работы состоит в следующем.

- На основании статистического анализа потребностей в энергоснабжении определено, что для современных малоэтажных индивидуальных домов соотношение тепловой и электрической энергий при реальном среднесуточном потреблении семьи составляет 13:1, что позволяет осуществлять полную когенерацию дома, в отличие от возможностей существующих микроэнергетических установок.

- Впервые разработана вертикальная компактная конструкция микротурбины, мощностью 5 кВт, что в отличие от известных горизонтальных конструкций позволяет, за счет высокой герметичности, снизить потери цикла на эжекцию пара на 15-18%.

-На основании полученного соотношения среднесуточного потребления семьи 13:1 выбрана одновенечная центростремительная ступень микротурбины с электрическим коэффициентом использования тепла 0.07 - 0.08 и тепловым 0.9 -0.91, что по сравнению с существующими турбинами позволяет повысить энергетическую эффективность ее работы на 35-40 %.

-Установлено, что в отличие от существующих паровых турбин, оптимальная скорость вращения влажно-паровой микротурбины составляет 35000 об/мин, при которой достигается минимальный диаметр рабочего диска с допустимой высотой рабочих лопаток и обеспечивается оптимальный электрический КПД.

- Впервые получена тепловая схема микроэнергокомплекса на базе влажно-паровой турбины, которая позволяет использовать комбинацию традиционных и возобновляемых источников энергии для тригенерации, при независимом регулировании тепловой и электрической мощностей.

Практическая значимость работы:

-определен оптимальный диапазон электрической (до 5 кВт) и тепловой (до 65 кВт) энергий, востребованный на рынке малоэтажного строительства;

-получена вертикальная компактная конструкция микротурбины, позволяющая сократить монтажное место и упростить сборку серийных образцов;

- предложенная схема энергокомплекса, обеспечивает тригенерацию за счет

комбинированного использования традиционных и возобновляемых источников энергии с отдельным регулированием тепловой и электрической энергии; -создан испытательный образец влажно-паровой микротурбинной установки и демонстрационный комплекс на базе ЮРГПУ (НПИ) по апробированию элементов микроэнергокомплекса; -проведен мониторинг работы энергетической системы в малоэтажном доме в составе теплового насоса и солнечного коллектора, являющихся блоками разрабатываемого комплекса, результаты которого показали снижение затрат на энергоносители на 40-50%.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждается обоснованностью принятых в работе допущений, строгостью формальных преобразований, использованием фундаментальных законов и уравнений теплоэнергетики, турбомашиностроения, применением современных программных средств, согласованием результатов расчета с данными экспериментальных исследований, а также с данными литературных научно-технических источников.

Реализация работы. Теоретические и методические разработки нашли практическое применение в процессах эскизного, технического и рабочего проектирования микроэнергокомплекса и внедрены на реальных объектах энергоснабжения индивидуального, автономного домостроения (имеются акты внедрения).

Материалы по разработке предложенного в диссертации микроэнергокомплеса легли в основу выполнения НИР и НИОКР государственных контрактов ГК № 16.516.11.6017 «Создание микроэнергокомплекса на базе высокоэффективной турбины с электрической нагрузкой 5-35 кВт и тепловой мощностью 20 - 200 кВт, для систем автономного децентрализованного распределения и потребления тепла и электроэнергии», ГК №16.526.11.6012 по теме «Разработка влажно-паровой микротурбинной установки для систем малой распределенной энергетики на основе комбинированного использования традиционных и возобновляемых

источников энергии». Работы выполнены на высоком научно-техническом уровне, приняты государственной комиссией и рекомендованы для внедрения. Материалы работ отражены во всех рейтинговых выставках по возобновляемой энергетике, по итогом которых были приняты не только российской, но и мировой общественностью.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс для студентов и магистров по направлению 140100 - «Теплоэнергетика и теплотехника» в курсах лекций «Перспективы развития энергетики», «Проблемы энерго- и ресурсосбережения», «Современные проблемы теплоэнергетики».

Личный вклад автора состоит в:

разработке оптимальной тепловой схемы микроэнергокомплекса полезной электрической мощностью 5 кВт и тепловой - до 65 кВт;

разработке способа независимого регулирования тепловой и электрической нагрузки энергокомплекса;

разработке вертикальной влажно-паровой микротурбины электрической мощностью 5 кВт и тепловой - до 65 кВт;

разработке оптимальной схемы системы пароприготовления использующей комбинацию традиционного топлива и солнечной энергии для микроэнергокомплекса электрической мощностью 5 кВт и тепловой - 65 кВт;

проведении расчетной оптимизации основных элементов микроэ нергокомпл екс а;

апробации отдельных элементов комплекса на реальных объектах.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры "Тепловые электрические станции и теплотехника", ЮРГТУ (НПИ); на УП и VIII международных научно-технических конференциях ЮРГТУ (НПИ) «Повышение эффективности производства электроэнергии»; на конференциях и форумах: с 21 по 23 октября 2010 года на выставке Вертол-Экспо (Ростов-на-Дону) «Х-й Международный бизнес-форум на Дону»; с 12 по 15 мая 2011 года в г. Мадриде (Испания) выставка «Научно-технические и инновационные достижения России»;

с 22 по 25 сентября 2011 г в г. Гуанчжоу (Китай) Международная ярмарка малых и средних предприятий; с 19 по 21 апреля 2012 г. в г. Анапа, Краснодарский весенний форум "Энергоэффективность и инновации"; с 10 по 14 сентября 2012 года в г. Брно (Чехия) 54-ая международная машиностроительная ярмарка "МБУ — 2012".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 4 в журналах из перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент на изобретение и 2 патента на полезную модель.

На защиту выносятся:

Концепция комплексного использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и традиционных, актуальных для рассматриваемой местности, в микроэнергокомплексе с паросиловым рабочим контуром;

Конструкция влажно-паровой вертикальной турбины, электрической мощностью 5 кВт, тепловой 65 кВт;

Соотношение производимой тепловой и электрической энергии 13/1; Тепловая схема энергокомплекса на базе влажно-паровой микротурбины, позволяющая использовать комбинацию традиционных и возобновляемых источников энергии для тригенерации, при независимом регулировании тепловой и электрической мощностей.

Диссертация содержит 160 страниц основного текста, 53 иллюстраций, 18 таблиц, список используемых источников включает 120 наименований, 2 приложения на 4 страницах.

Глава 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ АВТОНОМНОЙ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ГЕНЕРАЦИИ, РАСПРЕДЛЕНИЯ, ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕПЛА И ЭЛЕКРОЭНЕРГИИ В ОБЛАСТИ МАЛОЙ НЕТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Цель: Постановка задачи по созданию микроэнергокомплекса для автономного энергоснабжения малоэтажных зданий.

1.1 Аналитический обзор информационных источников в области автономных энергетических комплексов

В последние годы в научно-технической литературе, а также в специализированных периодических изданиях всё чаще встречаются публикации о внедрении и применении различных систем автономного децентрализованного производства тепловой и электрической энергии. Связано это с увеличением тарифов на данные виды энергий и большой разницей между себестоимостью и конечной стоимостью энергии для потребителя, которые будут и дальше ограничивать бюджет потребителей, сдерживать их производственную активность до тех пор, пока не появятся инвестиции, имеющие целью снижение затрат на энергию. Согласно [1], децентрализованный характер и гибкость инвестиций в повышении энергоэффективности у потребителя делает их принципиально перспективными для сегодняшнего состояния экономики России, т.к. инвестиции в энергоснабжение у потребителей менее рискованны, чем в строительство новых электростанций. Одним из направлений инвестиционных решений являются мероприятия по повышению эффективности снабжения хозяйствующего субъекта тепловой и электрической энергией за счет использования энергокомплексов.

Говоря о микроэнергокомплексах для автономного децентрализованного распределения и потребления тепла и электроэнергии, необходимо показать их преимущества в сравнении с традиционными энергоустановками.

В соответствии [2, 95] к теплогенерирующим установкам применяется ряд серьёзных требований по охране окружающей среды. Ниже приведены некоторые из них:

- Количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от тепловых энергоустановок не должно превышать установленных норм предельно допустимых выбросов (лимитов). Шумовое воздействие не должно быть выше установленных норм звуковой мощности оборудования.

-В организациях, эксплуатирующих тепловые энергоустановки, разрабатывается план мероприятий по снижению вредных выбросов в атмосферу при объявлении особо неблагоприятных метеорологических условий, согласованный с региональными природоохранными органами, предусматривающий мероприятия по предотвращению аварийных выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.

- Тепловые энергоустановки, на которых образуются токсичные отходы, должны обеспечивать их своевременную утилизацию, обезвреживание или возможность захоронения на специализированных полигонах, имеющихся в распоряжении местной или региональной администрации.

- Для контроля над выбросами загрязняющих веществ в окружающую среду, объемами забираемой и сбрасываемой воды каждое предприятие, эксплуатирующее тепловую энергоустановку, должно быть оснащено постоянно действующими автоматическими приборами, а при их отсутствии или невозможности применения должны использоваться прямые периодические измерения и расчетные методы.

В [2] содержится ряд условий по эксплуатации трубопроводов и различной арматуры, которые в значительной мере повышают стоимость капитальных и эксплуатационных затрат на установку.

Индивидуальные энергокомплексы малой мощности лишены протяженных теплотрасс и громоздкой системы трубопроводов и арматуры. Соответственно исключены потери на теплотрассах и электросетях, которые, в условиях их современного изношенного состояния, превышают выигрыш в КПД станций, за счет больших мощностей и высоких начальных параметров рабочего тела на турбинных электростанциях. Таким образом, проанализировав вышеперечисленные требования, можно наглядно увидеть преимущества

использования индивидуальных энергокомплексов для систем автономного децентрализованного распределения и потребления тепла и электроэнергии, которые лишены потерь по теплотрассам и электросетям, а соответственно ниже расход первичного топлива. Утилизация отходов и вредных выбросов у индивидуальных энергокомплексов и др., а также громоздкой системы трубопроводов и арматуры различного назначения.

Согласно [3], к тепловым пунктам также предъявляются многочисленные требования по строительству и эксплуатации, которых лишены автономные микроэнергокомплексы.

Ресурсы органического топлива истощаются и цены на них увеличиваются [67,115, 116], тепловые сети [52, 58, 59, 62, 71, 102] и линии электропередач [55], в большинстве своем, отслужили проектный срок и продолжают работать вследствие чего повышаются энергопотери.

Поэтому будущее энергетики многих развивающихся, а также крупных стран с их незначительными энергетическими ресурсами, с населением, живущим преимущественно в сельских районах, где средняя плотность населения — 15-20 чел/км2, связано с энергокомплексами небольшой мощности, от 10 кВт до 35кВт, работающими на местную электроэнергетическую систему или устанавливаемыми на каждое здание индивидуально и использующими возобновляемые источники энергии. Наиболее подходящими для этих целей являются микрогидроэлектростанции на малых реках и ручьях, солнечные электростанции на фотоэлектрических преобразователях (ФЭП), ветроэнергетические установки и установки для переработки искусственно выращиваемой биомассы и отходов сельскохозяйственного производства в электрическую и тепловую энергию [4].

Поскольку возобновляющиеся источники энергии, в отличие от традиционных, характеризуются меньшей плотностью потока энергии и большей временной неравномерностью, наиболее предпочтительными являются энергоустановки, работающие на разных источниках энергии, но по единому режимному графику, объединенные в энергокомплекс. Это позволит увеличить число часов использования мощности, повысить надежность снабжения

электроэнергией, уменьшить суммарные капиталовложения в строительство, снизить себестоимость электроэнергии. В качестве базового производителя электроэнергии целесообразно использовать микро-ГЭС, характеризуемую минимальными удельными капиталовложениями, наибольшей обеспеченностью энергоресурсом в течение суток и более длительных периодов времени [4].

В отличие от крупных электростанций микроэнергетические комплексы вносят минимальные изменения в окружающую среду, а в некоторых отношениях способствуют сохранению природных систем, и поэтому их строительство, требующее неизмеримо меньших капиталовложений, предпочтительнее строительства крупных электроэнергетических объектов, но по удельным экономическим показателям микроэнергокомплексы уступают мощным ТЭС, АЭС и ГЭС [4].

В рассматриваемой литературе, энергокомплексы малой мощности чаще всего встречаются в контексте их применения в сельских районах.

Первоочередная задача децентрализованного энергообеспечения сельскохозяйственных районов с неразвитой инфраструктурой состоит в обеспечении сельских жителей электроэнергией для домашнего хозяйства и коммунального потребления. Потребности сельских жителей в электроэнергии, зависящие от природно-климатических условий, уклада и уровня жизни, определяются необходимостью улучшения санитарно-бытовых условий (освещение, холодильник, электроплита) и получения информационных услуг (радио, телевизор).

На первоначальном этапе электрификации сельских общин электроэнергию можно получать от микроэнергокомплексов мощностью несколько киловатт или несколько десятков киловатт, включающих микро-гидроэлектростанцию, солнечную микро-электростанцию с фотопреобразователями и ветроэнергетическую установку. Особенности поступления первичных источников энергии в течение суток и в течение года, отсутствие на энергокомплексе регулирующего водохранилища, позволяющее максимально удешевить электростанцию, отсутствие регулятора мощности генерирующих установок ставят довольно сложные вопросы определения режимов работы каждой из станций, входящих в комплекс, определения установленной мощности каждой из станций,

обеспечивающей минимальные капиталовложения в комплекс при заданных удельных капиталовложениях в гидравлическую, фотоэлектрическую и ветровую установки, определения емкости аккумуляторной батареи, резервной и дублирующей мощностей [4].

Из вышеприведенной информации можно заключить, что концепция микроэнергокомплекса, комплектуемого из энергоустановок малой мощности заводского (импортного или отечественного) изготовления должна отвечать требованиям дешевизны оборудования, экологической чистоты и простоты обслуживания при эксплуатации, надежности снабжения тепловой и электрической энергией; энергокомплексы могут найти широкое применение для электрификации и теплофикации населенных пунктов [4].

Многие страны мира и многие регионы нашей страны располагают вполне достаточным потенциалом возобновляемых источников энергии — гидравлической энергией рек, солнечной и ветровой энергией, энергией биомассы и некоторых других — для полного и надежного удовлетворения потребностей в электроэнергии сельскохозяйственных районов. Гидравлическая энергия малых и средних рек, характеризующаяся максимальной природной концентрацией и обеспеченностью, полностью освоенной, надежной и дешевой технологией преобразования, в большинстве развивающихся стран должна стать основой электрификации сельскохозяйственных районов. На первом этапе электрификации, при отсутствии у сельской общины достаточных финансовых средств наиболее целесообразным и эффективным будет применение гидроэлектростанций, не предусматривающих создания на реке водоподпорных сооружений [4].

Рекомендации по применению энергокомплексов в сельских районах, в соответствии с [5]: для применения в сельскохозяйственных районах предпочтительной является технология использования энергии солнечной радиации с помощью фотоэлектрических преобразователей благодаря простоте приобретения и надежности эксплуатации преобразователей заводского изготовления, возможности комплектования установки любой необходимой мощности, простоте обслуживания и ремонта.

Для компенсации суточной неравномерности поступления первичных энергоресурсов необходимо дублирование мощностей, количественную оценку которого можно получить на базе использования вероятностных моделей [4].

При обзоре и анализе научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других различных материалов, относящихся к области энергокомплексов малой мощности, был выявлен возрастающий спрос по их применению для систем автономного децентрализованного распределения и потребления тепла и электроэнергии.

К достоинствам децентрализованных тепловых систем относится повышенная надежность и мобильность теплоснабжения, т.к. они не связаны длинными трубопроводными сетями, которые в нашей стране превышают 20 тыс. км, причем большая часть трубопроводов находится в эксплуатации сверх нормативного срока службы (25 лет), что приводит к частым авариям. Кроме этого, строительство протяженных теплотрасс сопряжено со значительными капитальными затратами и большими потерями тепла[5]. Анализ литературных источников указывает на неудовлетворительное состояние существующих тепловых сетей [31, 61, 63, 68, 69, 70,76,77,78, 83, 84, 87, 89, 90,94,98,100].

Согласно [6], особое значение в децентрализованных системах электроснабжения имеют возобновляемые ресурсы, характерные для значительных территорий России и других стран.

В работе [4] распространение систем автономного децентрализованного электроснабжения весьма актуально для России, особенно в районах Дальнего Востока, где 60% территории и 30% населения остаются вне зон централизованного электроснабжения. За последние годы резко снизились объемы нового строительства ЛЭП и приостановлена реконструкция старых [6].

В работе [7], посвященной автономным энергокомплексам рассмотрены вопросы энергетического будущего России. Согласно энергетической стратегии страны, на период до 2020 года прогнозируется рост потребления тепловой и электрической энергии на 25-30%. В то же время уже к 2015 году около 60% генерирующих мощностей в энергетике выработают свой ресурс.

Изучая зарубежный опыт, можно отметить, что в последние годы уменьшилась единичная мощность проектируемых энергоблоков.

В России уже имеется опыт разработки и создания автономных объектов энергообеспечения, в том числе в условиях 9-балльной сейсмики и повышенных экологических требований курортной зоны. Например, был проведен анализ состояния энергетической системы г. Сочи с определением наиболее важных технических, экономических и экологических проблем, а также оценены перспективы использования малых энергогенерирующих установок [16].

По итогам исследования [16] в 2007 году запущена программа «Развитие малой энергогенерации». В рамках программы уже спроектированы два энергоцентра в г. Сочи. Эти объекты являются началом реструктуризации системы энергоснабжения города, когда на базе уже реализованных решений показана высочайшая эффективность подобных энергоцентров в условиях энергодефицита региона.

В статье [5], дается мотивация более широкого использования децентрализованных энергокомплексов. В настоящее время теплоснабжение промышленных, общественных и жилых зданий осуществляется примерно на 40-^50% от котельных, что является не эффективным из-за их низкого КПД (в котельных температура сгорания топлива составляет примерно 1500 °С, а тепло потребителю выдается при существенно более низких температурах (60-100 °С).

Далее в [74, 79, 80] приводятся некоторые цифры по применению тепловых насосов в Европе и США, тепловые насосы в этих странах применяются, в основном, для теплоснабжения и горячего водоснабжения жилищного, торгового и промышленного секторов. В США, например, эксплуатируется свыше 1 млн. единиц тепловых насосов небольшой, до 20 кВт, производительности тепла на базе поршневых или ротационных компрессоров. Теплоснабжение школ, торговых центров, бассейнов осуществляется тепловыми насосами (ТН) теплопроизводительностью до 40 кВт, выполняемыми на базе поршневых и винтовых компрессоров. Теплоснабжение районов, городов - крупными ТН на базе центробежных компрессоров мощностью свыше 400 кВт тепла. В Швеции из 130

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Папин, Владимир Владимирович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кузнецова, О. Р. Экономическая эффективность систем децентрализованного энергоснабжения: на примере Хабаровского края / О. Р. Кузнецова: дис. канд. экон. наук: 08.00.05.- Комсомольск-на-Амуре, 2002; -180 с.

2. Юсуфов, И. X. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок: утв. приказом Минэнерго РФ.- 2003, 24 марта, № 115. Зарегистрировано Минюстом 2 апреля 2003 г. Регистрационный N 4358.

3. «Типовая инструкция по технической эксплуатации тепловых сетей систем коммунального теплоснабжения» (утв. приказом Госстроя России от 13.12.00 №285).

4. Махинда, Курукуласури. Использование гидравлической и других возобновляющихся источников энергии в сельскохозяйственных районах развивающихся стран / Курукуласури Махинда: дис. канд. техн. наук: 05.14.10.-М., 1996.- 405 с.

5. Мартынов, A.B. Децентрализованные системы теплоснабжения / К.т.н. A.B. Мартынов, доцент, кафедра «Промышленные теплоэнергетические системы» // Московский энергетический институт (ТУ).

6. Лукутин, Б. В. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении: монография / Б. В. Лукутин, О А. Суржикова, Е. Б. Шандарова. - М.: Энергоатомиздат, 2008. - 231 с.

7. Статья «Рынок энергосберегающих технологий обладает колоссальным потенциалом». Отраслевой журнал «Вестник» (Строительство. Архитектура. Инфраструктура. № 7 (2008).

8. Данилевич, Я Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» №4, апрель 2003г. В статье «Децентрализованные источники энергии: будущее энергетики в ее прошлом» академик РАН Януш Данилевич.

9. Федеральный закон об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты

российской федерации (в ред. Федеральных законов от 08.05.2010 N 83-Ф3, от 27.07.2010 N 191-ФЗ, от 27.07.2010 N 237-Ф3).

10. Информация о ветряной энергетике и ветрогенераторах [Электронный ресурс] / сайт компании « Northern Power Systems» / режим доступа http: www.northernpower.com, свободный.

11. Информация об энергоэффективном домостроении [Электронный ресурс] / сайт компании « NCC» / режим доступа http://www.ncc.se/, свободный.

12. Информация о системах энергоснабжения [Электронный ресурс] / сайт компании «SolarHome» / режим доступа http://www.solarhome.ru, свободный.

13. Информация о проекте «Автономный дом» [Электронный ресурс] / сайт компании «ЕСОТЕСО» / режим доступа http: http://www.ecoteco.ru/id938, свободный.

14. Бекман, У Расчет систем солнечного теплоснабжения. / У. Бекман, С. Клейн, Дж. Даффи // М.: Энергоиздат, 1982 г.

15. Берман, Э. Геотермальная энергия / Э.Берман. // Москва: Мир, 1978г.

16. Информация о малой электрогенерации энергоснабжения [Электронный ресурс] / сайт Научно-производственного объединения «Современные технологии» / режим доступа http://www.npo-st.ru/about/energy/small-gen.html, свободный.

17. Информация об возобновляемых источниках энергии энергоснабжения [Электронный ресурс] / сайт министерства энергетики Российской Федерации / режим доступа http://minenergo.gov.ru/activity/vie/, свободный.

18. Energy Fresh «Энергостратегия в условиях глобализации» [Электронный ресурс] / режим доступа http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=5206 , свободный.

19. Обзор альтернативной энергетики в России: тенденции и перспективы [Электронный ресурс] / режим доступа http://www.cleandex.ru/articles/2008/06/26/sustainable-energy-russia 5206 , свободный.

20. Строительные нормы и правила РФ СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита

зданий» / Москва 2004.

21. Шестаченко, И.Я. Тепловой расчет паровых турбин / учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию по курсу турбины тепловых и атомных электростанций // Новочеркасск 2007 г.

22. Ривкин, C.JI «Термодинамические свойства воды и водяного пара», C.J1 Ривкин, A.A. Александров / 3-е изд., перераб. и расширен. — Т. III. Кн. 1 // М.: Наука, 1981.—472 с.

23. Осадчий И.В. Расчет теплообменных аппаратов / И.В. Осадчий, Тырникова Ю.В. // издательство: Новочеркасск ЮРГТУ(НПИ), 2007 г.

24. Григорьева, В.А «Тепло и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник» / под редакцией В.А. Григорьева и В.М. Жорина / Энергоиздат., Москва, 1982 г.

25. Ефимов, H.H. «Расчет регенеративного подогревателя высокого давления на ТЭС», / H.H. Ефимов, И.В. Осадчий, Д.А. Шафорост, C.B. Скубиенко // издательство: Новочеркасск ЮРГТУ(НПИ), 2009 г.

26. Костюк, А «Паровые и газовые турбины для электростанций» / А. Костюк, В. Фролова, А. Булкин, А. Трухний // Издательство: МЭИ, 2008 г.

27. Андрющенко, А.И. Возможная экономия топлива от использования утилизационных ТНУ в системе энергоснабжения предприятий / А.И. Андрющенко // Промышленная энергетика. 2003. - № 2. -С. 7-11.

28. Андрющенко, А.И. Кардинальное решение проблемы горячего водоснабжения городов / А.И. Андрющенко, Ю.Е. Николаев // Энергосбережение в Саратовской области. 2005. - №2(20). - С. 38-40.

29. Андрющенко, А.И. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС / А.И.Андрющенко. М.: Высшая школа, 1991.-303 с.

30. Андрющенко, А.И. Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций / А.И. Андрющенко, А.И. Попов. М.: Высшая школа, 1980.-238 с.

31. Андрющенко, А.И. Проблемы развития систем теплофикации городов / А.И. Андрющенко, Ю.Е. Николаев, Б.А. Семенов // Проблемы энергетики. 2003. -№5-6. - С. 95-104.

32. Андрющенко, А.И. Сравнительная эффективность применения тепловых насосов для централизованного теплоснабжения / А.И. Андрющенко // Промышленная энергетика. 1997. - №6. - С 2-4.

33. Андрющенко, А.И. Теплофикационные установки и их использование / А.И. Андрющенко, Р.З. Аминов, Ю.М. Хлебалин. -М.: Высшая школа. 1989. - 256 с. ISBN 5-06-000104-0

34. Андрющенко, А.И. Экономическая оценка альтернативных вариантов систем теплофикации / А.И. Андрющенко, Ю.Е. Николаев // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2001. - №5-6. -С. 120-125.

35. Андрющенко, А.И. Эффективность применения тепловых насосов на ГТУ-ТЭЦ. / Андрющенко А.И., Новиков Д.В. // Известия вузов. Проблемы энергетики.- Казань, 2004. №11-12. С. 17-24.

36. Ефимов, H.H. Анализ использования тепловых насосов на тепловых и атомных электростанциях / H.H. Ефимов, П.А. Малышев, В.В. Папин, Р.В. Безуглов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -2010. -№ 4. -С.35-39.

37. Ефимов, H.H. Система отопления, кондиционирования и горячего водоснабжения на базе возобновляемых источников энергии для Южного федерального округа / H.H. Ефимов, В.И. Паршуков, В.В. Папин, И.В. Янченко//Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -2012. -№ 1. -С.62-65.

38. Ефимов, H.H. Регулирование и распределение индивидуального, автономного энергопотребления от возобновляемых источников энергии / H.H. Ефимов, В.И. Паршуков, В.В. Папин, И.В. Янченко // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -2012. -№ 4. -С.30-33.

39. Ефимов, H.H. Микротурбинная установка для эффективного энергоснабжения автономных индивидуальных потребителей / H.H. Ефимов, В.И. Паршуков, В.В. Папин, Р.В. Безуглов// Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -2013. -№ 1.

40. Пат. 2425987 РФ, МПК F01K13/00, Cl. Способ работы электростанции; H.H. Ефимов, П.А. Малышев, A.B. Черни, Г.Б. Каратаев, C.B. Скубиенко, И.С. Кожуховский, В.И. Паршуков, В.В. Папин; заявитель и патентообладатель Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). №2009147690/06; заявл. 21.12.209; опубл. 10.08.2011.- 13с., ил.

41. Пат. 99541 РФ, МПК F01K13/00, F01K11, U1. Вертикальная паровая турбина малой мощности; H.H. Ефимов, П.А. Малышев, В.И. Паршуков, В.В. Папин, Р.В. Безуглов; заявитель и патентообладатель Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). №2010124481/06; заявл. 15.06.2010; опубл. 20.11.2010. - 2 е., ил. Бюл. №32.

42. Пат. 93942 РФ, МПК F24D 11/02, U1. Система пассивного поддержания температуры в помещении; H.H. Ефимов, П.А. Малышев, В.В. Папин; заявитель и патентообладатель Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). №2009147490/22; заявл. 21.12.209; опубл. 10.05.2010. - 2 е., ил. Бюл. №32.

43. Ефимов, H.H. Использование теплового насоса в системе охлаждения конденсатора АЭС / H.H. Ефимов, И.А. Лапин, П.А. Малышев, C.B. Скубиенко, К.С. Минасян, В.В. Папин, // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -2010- Спецвып.: [Состояние и перспективы строительства и ввода в эксплуатацию второго энергоблока Ростовской АЭС. Безопасная эксплуатация энергоблоков АЭС]. -С. 66-69

44. Ефимов, H.H. Перспективы использования тепловых насосов в энергетике / H.H. Ефимов, В.В. Папин // Изв. вузов. Электромеханика. -2008-. -Спецвып. -С. 184-186

45. Луконин, В.А. Система автономного энергоснабжения коттеджа / В.А. Луконин, В.В. Папин, Д.В. Тихонов// Повышение эффективности использования и сбережения энергетических ресурсов: сб. тр. сотрудников кафедры «Теоретические основы теплотехники» (по материалам научн.-техн. конф.) / Юж. Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2010. -С. 89-97.

46. Ефимов, H.H. Энергетический комплекс для обеспечения зданий тепловой и электрической энергией на основе возобновляемых источников энергии / H.H. Ефимов, В.В. Папин, Р.В. Безуглов, // Студенческая научная весна -2011: материалы регион, научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области / Юж. Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2011. - С. 359-360.

47. Ефимов, H.H. Применение тепловых насосов для повышения экономичности ТЭС и теплофикации / H.H. Ефимов, В.В. Папин, Р.В. Безуглов // Эврика -2008: сб. конкурсных работ Всерос. смотра-конкурса науч.-техн. творчества студентов вузов, г. Новочеркасск, 17-23 нояб. 2008г. /Юж.-Рос. гос. техн. унт (НПИ). - Новочеркасск: Лик, 2008. - С. 482-484.

48. Луконин, В.А. Система автономного энергоснабжения на базе возобновляемых источников энергии / В.А. Луконин, В.В. Папин, Д.В. Тихонов, // Студенческая научная весна -2008: материалы Межрегион, научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Южного федерального округа / Юж. -Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЛИК, 2008. - С. 268-270.

49. Ефимов, H.H. Использование низкопотенциальных источников теплоты при нагреве технологической воды производственного цеха ОАО «Каменскволокно» / H.H. Ефимов, C.B. Скубиенко, В.В. Папин, Е.В. Малов // Повышение эффективности производства электроэнергии: материалы VIII Междунар. научн. конф., г. Новочеркасск, 30 окт. -2 нояб 2011 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. (НПИ). -Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. - С. 23-26.

50. Зубков, В.А. Использование тепловых насосов в системах теплоснабжения / В.А. Зубков // Теплоэнергетика. 1996. - №2. -С. 17-20.

51. Илыоша, A.B. Производство тепла шахтными теплонасосными станциями / A.B. Илыоша// Промышленная энергетика. 1995. -№12.-С. 45-48.

52. Ионин, A.A. Надежность систем тепловых сетей / A.A. Ионин М.: Стройиздат, 1989.-268 с.

53. Федянин, В .Я. Исследование режимов совместной работы теплового насоса с вертикальным грунтовым теплообменником / В.Я. Федянин, М.А. Утемесов, JLH. Федин, Д.Л. Горбунов // Теплоэнергетика. 1997. -№4.-С. 21-23.

54. Калнинь, И.М. Тепловые насосы: вчера, сегодня, завтра / И.М. Калнинь // Холодильная техника. 2000. - № 10. - С. 2-6.

55. Карапетян, И.Г. Об укрупненных стоимостных показателях развития электрических сетей / И.Г. Карапетян, Д.Л. Файбисович // Энергетик. 2002. -№5.-С. 17-19.

56. Карасевич, A.M. Эффективность развития малых ТЭЦ на базе газотурбинных и дизельных энергоустановок при газификации регионов / A.M. Карасевич, Е.В. Сеннова, A.B. Федяев // Теплоэнергетика. 2000. - № 12. - С. 35-39.

57. Качан, А.Д. Справочное пособие по технико-экономическим основам ТЭС / А.Д. Качан, Б.В. Яковлев Минск: Высшая школа, 1982.-318 с.

58. Ковылянский, Я.А. Практическая методика количественной оценки надежности тепловых сетей при проектировании и эксплуатации! Я.А. Ковылянский // Теплоэнергетика. 1997. - №5. - С. 30-33.

59. Ковылянский, Я.А. Развитие теплофикации в России / Я.А. Ковылянский // Теплоэнергетика. 2000. - №12. - С. 7-10.

60. Щинников, П.А. Комплексные исследования ТЭС с новыми технологиями / П.А. Щинников, Г.В. Ноздренко, В.Г, Томилов и др. Новосибирск: НГТУ, 2005. - 528 с.

61. Курицын, Б.Н. Оптимизация систем теплогазоснабжения и вентиляции / Б.Н. Курицын. Саратов:: Изд-во Сарат. ун-та, 160 с.

62. Ларин, Е.А. Метод расчета надежности теплоснабжающих систем / Е.А. Ларин, A.B. Петрушкин, A.B. Рыжов // Повышение эффективности и надежности теплоэнергетического оборудования, систем и комплексов : межвуз. научн. сб. -Саратов: СГТУ, 1996. С. 32-42.

63. Липовских, В.М. Применение бесканальных трубопроводов в пенополиуретановой оболочке в тепловых сетях АО «Мосэнерго» / В.М. Липовских, A.B. Новиков, В.К. Смирнов // Энергетик. -1998.-№9.-С. 8-9.

64. Мартынов, A.B. Установки для трансформации тепла и охлаждения: учеб. пособие для вузов. / A.B. Мартынов. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 200 с. ISBN 5-283-00060-5

65. Мартыновский, B.C. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов / B.C. Мартыновский, под ред. В.М. Бродянского. М.: Энергия, 1979. - 288 с.

66. Коссов, В.В. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования /В.В. Коссов, В.Н. Лившиц, А.Г. //М.: Информэнерго, 1994. - 80 с.

67. Мин. топлива и энергетики РФ. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года / Мин. топлива и энергетики РФ. М, 2003. - 441 с.

68. Монахов, Г.В. Количественная оценка надежности систем теплоснабжения / Г.В. Монахов, Б.М. Красовский // Системы централизованного теплоснабжения : сб. трудов ВНИПИэнергопрома. М, 1985. - С. 151-166.

69. Некрасов, A.C. Пока гром не грянул / A.C. Некрасов, С.А. Воронина //Новости теплоснабжения. 2003. - № 4. - С. 2-8.

70. Николаев, Ю.Е. Научно-технические проблемы совершенствования теплоснабжающих комплексов городов / Ю.Е. Николаев Саратов: СГТУ, 2002. 88 с.

71. Николаев, Ю.Е. Влияние типа источника теплоснабжения на выбор тепловой защиты трубопроводов / Ю.Е. Николаев, Д.В. Новиков, A.A. Васильев // Новости теплоснабжения. 2005. - №5(57). 1. С. 34-36.

72. Николаев, Ю.Е. Система дальнего холодного и горячего водоснабжения рассредоточенных потребителей / Ю.Е. Николаев, Д.В. Новиков // Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности. Ульяновск: УлГТУ, 2006. Т. 2. -С. 30-33.

73. Ноздренко, Г.В. Надежность ТЭС / Г.В. Ноздренко, В.Г. Томилов, В.В. Зыков. Новосибирск: НГТУ, 1999. - 63 с.

74. Огуречников, J1.A. Эффективность применения тепловых насосов в системе геотермального теплоснабжения / J I.A. Огуречников // Холодильная техника. 2001. -№ 6. - С. 10-12.

75. Попов, А.И. Способы учета экологических факторов при определении эффективности ТЭЦ /А.И. Попов, А.И. Шупарский, Н.В.Голубь // Известия вузов. Энергетика. - 1989. - №3. -С. 69-73.

76. Попырин, JI.C. Исследование систем теплоснабжения / JI.C. Попырин, Л.С.Светлов, Г.М.Беляева. М.: Наука, 1989. - 215 с.

77. Принципы, создания высокоэкономичных систем централизованного теплоснабжения городов /А.И. Андрющенко, Ю.Е. Николаев, Б.А. Семенов, А.Г. Гордеев // Промышленная энергетика. 2003. - № 5. - С. 8-12.

78. Проценко, В.П. Концепция перевода энергетики России на ресурсосберегающий путь развития / В.П. Проценко // Энергосбережение и водоподготовка. 2003. - № 1. С. 18-23

79. Проценко, В.П. Опыт внедрения и перспективы развития теплонасосных установок в Чувашской республике / В.П. Проценко, В.Г. Горшков, С.В. Осипович // Энергосбережение и водоподготовка. 2003. - №3. - С. 37-41.

80. Проценко, В.П. Проблемы использования теплонасосных установок в системах централизованного теплоснабжения / В.П. Проценко // Энергетическое строительство. 1994. - №2 С. 36-41.

81. Проценко, В.П. Тепловые насосы в капиталистических странах. Современное состояние и направление развития / В.П. Проценко // • Теплоэнергетика. 1988. -№3. - С. 70-72.

82. Пустовалов, Ю.В. Экономические вопросы развития теплонасосных станций / Ю.В. Пустовалов // Теплоэнергетика. -1981. -№2.-С. 69-72.

83. Руденко, Ю.Н. Справочник по общим моделям анализа и синтеза надежности систем энергетики / Ю.Н.Руденко. М.: Энергоатомиздат, 1994. - 480 с.

84. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / Е.Я. Соколов. М.: МЭИ, 1999.-472 с.

85. Стенин, В.А. Использование теплонасосной установки в системах теплоснабжения / В.А. Стенин // Теплоэнергетика. 1997. - №5. -С. 28-29.

86. Стенин, В.А. Система теплоснабжения с каскадной теплонасосной установкой и водяным контуром / В.А. Стенин // Промышленная энергетика. 2005. - №2. - С. 30-32.

87. Стенников, В.А. Методы комплексного преобразования систем централизованного теплоснабжения в новых экономических условиях : автореф. д-ра техн. наук / В.А. Стенников. -Иркутск, 2002. 50 с.

88. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. -М.: Минстрой России, 1992. -64 с.

89. Строительные нормы и правила. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. М.: Минстрой России, 1994. - 48 с.

90. Строительные нормы и правила. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов / Госстрой России. М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1998. - 28 с.

91. Рыжкин, В.Я. / Тепловые электрические станции // 1987 г.

92. Свод правил 23-101-2004. Тепловая защита зданий. М.: ГУЛ ЦПП Госстроя России, 2004.

93. Таймаров, М.А. Направления совершенствования теплонасосных установок для ТЭЦ / М.А. Таймаров, А.Л. Осипов // Проблемы энергетики. 2001. - №910. С. 20-25

94. Теплоснабжение / под ред. А.А.Ионина. М.: Стройиздат. - 1982. -336 с.

95. Фетисова, Е.И. Динамический предельно допустимый выброс вредных веществ ТЭС / Е.И. Фетисова, Э.П. Волков // Теплоэнергетика. 1986. - №4. -С. 66-68.

96. Хайнрих, Г. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения / Г. Хайнрих, X. Найорк, В. Нестлер. М.: Наука, 1985.-125 с.

97. Хлебалин, Ю.М. Теоретические основы паротурбинных электростанций / Ю.М. Хлебалин : Изд-во Сарат. ун-та, Саратов. -1974.-240 с.

98. Черкасов, Г.Н. К количественной оценке надежности отопительно-производственных котельных / Г.Н. Черкасов // Известия вузов. Энергетика,-1987.-№3. С.43-48.

99. Четыркин, Е.М. Методы финансовых и коммерческих расчетов / Е.М. Четыркин. М.: Дело ЛТД, 1995.-320 с.

100. Шмырев, Е.М. Некоторые аспекты энергоснабжения в системах централизованного теплоснабжения / Е.М. Шмырев, Л.Д. Сатанов // Энергетик. 1998. - №9. - С. 5-7.

101. Шпильрайн, Э.Э. Возможность использования теплового насоса на ТЭЦ / Э.Э. Шпильрайн // Теплоэнергетика. 2003. - №7.

102. Яковлев, Б.В. Повышение эффективности систем теплофикации и теплоснабжения / Б.В. Яковлев. Минск: Адукация и выхаванне, 2002. 448 с.

103. Янтовский, Е.И. Парокомпрессионные теплонасосные установки / Е.И. Янтовский, Ю.В. Пустовалов. М.: Энергоиздат. - 1982,144 с.

104. Янтовский, Е.И. Промышленные тепловые насосы / Е.И. Янтовский, Л.А. Левин. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 128 с.

105. Атлас энергетических ресурсов СССР. Т.1, Ч.З. Гидроэнергетические, ветроэнергетические, гелиоэнергетические ресурсы.//193 5.

106. Борисенко, М.М., Стадник В.В. Атласы ветрового и солнечного климатов России.// СПб.: Изд-во ГТО им.А.И.Воейкова, 1997. Пивоварова З.И. Радиационные характеристики вычислений.// Л: Гидрометеоиздат. 1977. 335 с.

107. Стадник, В.В. Статистические характеристики суточных сумм суммарной радиации. //Труды ГГО. 1983. Вып. 475. С. 61-68. RETScreen International. Renewable energy decision support center. // 2007. http:// www.retscreen.net.

108. Научно-прикладной справочник по климату СССР.// Л: Гидрометеоиздат, 1990.

109. Справочник по климату СССР. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. // Л.: Гидрометеоиздат, 1967.

110. Коломиец, Ю.Г., Терехова E.H. Оценка ресурсов энергии России на основе базы данных NASA.//Материалы пятой всероссийской научной молодёжной школы «Возобновляемые источники энергии». 25-26 октября 2006 года, Москва. С. 42-47.

111. Попель, О.С., Фрид С.Е., Коломиец Ю.Г., C.B. Киселева, E.H. Терехова. Распределение ресурсов энергии солнечного излучения по территории России./' Энергия: экономика, техника экология №1, 2007. С. 15-23

112. Бутузов, В.А. Солнечное теплоснабжение в России: Состояние дел и региональные особенности.//Альтернативная энергетика и экология №6, Научно-технический центр1. ТАТА 2009, С.48 51

113. Бутузов, В.А., Шетов В.Х. Гелеотехнические установки в России// Альтернативная энергетика и экология № 10, 2007. С. 37-41

114. Тарнижевский, Б.В. Солнечные коллекторы нового поколения // Теплоэнергетика. 1997. №4

115. Аналитический обзор динамики цен на энергоносители.// Электронный ресурс./ 2009,- Режим доступа mcx.ru 108

116. Оливер, Шафер. EREC. Механизмы поддержки возобновляемых источников энергии. / Ш Оливер // Инф. бюлл. «Возобновляемая энергия», август 2005 г., СС. 4-7.

117. Попель, О.С Анализ показателей эффективности использования солнечных водонагревательных установок. / О.С Попель, С.Е. Фрид, Ю.Г Коломиец // Сантехника, отопление, кондиционирование №4, 2004 г., С. 104-109.

118. Попель, О.С. Анализ показателей эффективности использования солнечных водонагревательных установок. / О.С Попель, С.Е. Фрид, Ю.Г Коломиец // Сантехника, отопление, кондиционирование №5, 2004г., С. 28-32.

119. Попель, О.С. Солнечные водонагревательные установки в климатических условиях России / О.С Попель, С.Е. Фрид // Энергия: экономика, техника, экология. 2002. №12. С. 26-35.

120. Попель, О.С. Обобщенные показатели типичной индивидуальной солнечной водонагревательной установки в климатических условиях различных регионов России / О.С. Попель, С.Е. Фрид, Э.Э Шпильрайн // Теплоэнергетика. 2003. №1. С. 1218

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Список иллюстраций

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема типовой системы фирмы «Ваш солнечный дом» стр. 20

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема системы «Автономный дом» стр. 23

Рисунок 2.1 - Тепловая схема парокомпрессионного теплового насоса стр. 28

Рисунок 2.2 - Цикл работы теплового насоса стр. 28

Рисунок 2.3 - Система пассивного поддержания температуры в помещении; стр. 29

Рисунок 2.4 - Мини-ГЭС стр. 31

Рисунок 2.5 - Карта светового климата России и стран СНГ стр. 33

Рисунок 2.6 - Диапазоны солнечной активности и радиации в течение года стр. 34

Рисунок 2.7 - Принципиальная схема солнечной водонагревательной стр. 34

Рисунок 2.8 - Принципиальная тепловая схема, использования возобновляемых источников энергии для обеспечения автономного потребителя отоплением, горячим водоснабжением кондиционированием и электричеством стр. 36

Рисунок 2.9 - Принципиальная тепловая схема энергоэффективного комплекса «солнечный коллектор — паровая турбина» стр. 40

Рисунок 2.10 - Потребление электричества семьей в будний день стр. 43

Рисунок 2.11 - Изменение температуры в помещении в течении суток стр. 44

Рисунок 2.12 - Соотношение теплопроизводительности МЭК и ГПА, при заданной потребности в тепле стр. 45

Рисунок 2.13 - Соотношение теплопроизводительности МЭК, ГПА и ГТУ, в зависимости от среднесуточного электропотребления стр. 48

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема системы пароприготовления для турбины микроэнергокомплекса стр. 52

Рисунок 3.2 - Использование рабочей системы пароприготовления совместно с резервной системой пароприготовления и с системой аккумулирования пара стр. 56

Рисунок 3.3 - Аккумулятор пара стр. 57

Продолжение списка иллюстрационного материала

Рисунок 3.4 - Схема использования рабочего и оезеовного Г А ± парогенераторов отдельными агрегатами стр. 58

Рисунок 3.5 - Использование рабочей системы пароприготовления совместно с резервной системой пароприготовления, совмещенными в одном агрегате с аккумулятором пара стр. 59

Рисунок 3.6 - Окончательный вариант принципиальной схемы системы пароприготовления стр. 60

Рисунок 3.7 - Развернутая тепловая схема системы пароприготовления стр. 61

Рисунок 3.8 - Тепловая схема паросилового циркуляционного контура микроэнергокомплекса стр. 62

Рисунок 3.9 - Система охлаждения конденсатора паровой турбины стр. 65

Рисунок 3.10 - Принципиальная схема системы отопления кондиционирования и горячего водоснабжения микроэнергокомплекса стр. 65

Рисунок 3.11- Принципиальная схема системы отопления кондиционирования и горячего водоснабжения энегокомплекса «солнечный коллектор - тепловой насос - паровая турбина», режим пассивное кондиционирование стр. 67

Рисунок 3.12 - Принципиальная схема системы отопления кондиционирования и горячего водоснабжения энегокомплекса «солнечный коллектор - тепловой насос - паровая турбина», режим отопление стр. 68

Рисунок 3.13 - Раскладка теплого пола стр. 69

Рисунок 3.14 - Схема смесительного узла теплого пола стр. 70

Рисунок 3.15 - Внешний вид фанкойла стр. 71

Рисунок 3.16 - Внешний вид эжекционного доводчика стр. 71

Рисунок 3.17 - Общий вид принципиальной тепловой схемы отопления кондиционирования и горячего водоснабжения стр. 72

Рисунок 3.18 - Развернутая тепловая схема микроэнергокомплекса «солнечный коллектор - тепловой насос - паровая турбина» стр. 75

Рисунок 4.1- Трассировка магистрали солнечного коллектора стр. 87

Рисунок 4.2 - конструкция осевой двухвенечной турбины, электрической мощностью 5 кВт стр. 97

Рисунок 4.3 - конструкция центростремительной турбины, электрической мощностью 5 кВт стр. 98

Продолжение списка иллюстрационного материала

Рисунок 4.4 - Соотношение рабочих параметров одноступенчатой центростремительной турбины стр. 100

Рисунок 4.5 - Зависимость диаметра рабочего колеса от частоты вращения ротора центростремительной турбины стр. 100

Рисунок 4.6 - Процесс расширения пара в турбине с центростремительной ступенью стр. 102

Рисунок 4.7 - Треугольник скоростей для турбины с центростремительной ступенью стр. 106

Рисунок 4.8 - Сопловой аппарат турбины с центростремительной ступенью стр. 107

Рисунок 4.9 - Рабочий диск турбины с центростремительной ступенью. стр. 108

Рисунок 5.1 - Демонстрационный центр тепловых насосов на базе Кафедры ТЭС ЮРГТУ (НПИ) стр. 118

Рисунок 5.2 - «Умный дом» Ростовской области, внешний вид стр. 119

Рисунок 5.3 - Тепловой пункт «Умного дома» Ростовской области стр. 119

Рисунок 5.4 - Рисунок 5.4 - Схема теплового пункта умного дома стр. 122

Рисунок 5.5 - Мониторинг работы энергокомплекса «умного дома» Ростовской области, по поддержанию оптимальной температуры в помещении стр. 123

Рисунок 5.6 - Развернутая тепловая схема энергокомплекса с возможностью подключения микротурбинной установки стр. 125

Рисунок 5.7 - Система приборов отопления и кондиционирования энергокомплекса стр. 127

Рисунок 5.8 - Внешний вид реализованного энергокомплекса, с возможностью подключения влажно-паровой турбины стр. 128

Рисунок 5.9 - Система солнечных коллекторов испытательного стенда микроэнергокомплекса стр. 129

Рисунок 5.10 - Паросиловая часть испытательного стенда микроэнергокомплекса стр. 129

Рисунок5.11 - Функциональная схема испытательного стенда микроэнергокомплекса стр. 130

Список таблиц

1 п^ттттттп 0 1 _ i aujn-ijj,ci . i Принципиальная стоуктуш использования Г 1 1 У V- i. возобновляемых источников энергии в энергокомплексе стр. 36

Таблица 2.2 - Оптимальное потребление электричества семьей из 3-х человек в течении дня стр. 42

Таблица 2.3 - Потребление электроэнергии семьями за февраль 2011г. стр. 46

Таблица 3.1 - Параметры микроэнергокомплекса на базе солнечного коллектора, влажно-паровой турбины и теплового насоса стр. 77

Таблица 4.1 - Суммарная солнечная радиация (прямая и рассеянная) на горизонтальную поверхность при безоблачном небе, МДж/м (в соответствии с таблицей 4 СНиП 23-01-99) стр. 80

Таблица 4.2 - Суммарная солнечная радиация (прямая и рассеянная) на вертикальную поверхность при безоблачном небе, МДж/м2 (в соответствии с таблицей 5 СНиП 23-01-99). стр. 80

Таблица 4.3. NASA Surface meteorology and Solar Energy -Available Tables стр. 83

Таблица 4.4 - Исходные данные для расчета парогенератора стр. 86

Таблица 4.5 - Теплофизические свойства воды при давлении 1,56 МПа стр. 87

Таблица 4.6 - Теплофизические свойства воды при давлении 0,6 МПа стр. 87

Таблица 4.7 - Теплофизические свойства масла. стр. 88

Таблица 4.8 - Геометрических параметров спиральных секций стр. 90

Таблица 4.9 - Расчёта теплоотдачи со стороны греющей среды стр. 93

Таблица 4.10 - Расчёта теплоотдачи со стороны нагреваемой среды в зоне нагрева стр. 94

Таблица 4.11 - Расчёт теплоотдачи со стороны нагреваемой среды в зоне кипения стр. 95

Таблица 4.12 - Таблица результатов расчёта турбины с центростремительной ступенью при р0=0,6МПа, t0=160°C, рк=( 0,06; 0,025) МПа, п=583 об/с. (35 000 об/мин) стр. 109

Таблица 4.13 - Исходные данные для расчета конденсатора влажно-паровой турбины малой мощности стр. 112

Таблица 5.1 - Диапазоны изменения параметров испытательного стенда МЭК стр. 132