Повышение энергетической эффективности инженерных систем с единым контуром тепловых машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кондрашов Алексей Владимирович

• Кондрашов Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Кондрашов Алексей Владимирович

Введение

1 Перспективные пути энергосбережения при работе тепловых машин

1.1 Принцип работы тепловой машины

1.2 Энергосбережение при работе тепловых машин

1.3 Установка форконденсаторов для частичной (полной) утилизации

теплоты конденсации

1.4 Энергосбережение на крытых ледовых аренах и использование бросового тепла

1.5 Анализ существующих и перспективных инженерных сетей и установок

1.5.1 Современное состояние вопроса в области применения систем

с единым контуром тепловых машин

1.5.2 Повышение экономичности холодильной системы применением частотно-регулируемого привода компрессора и электронного терморегулирующего вентиля

1.5.3 Регулирование производительности конденсаторов воздушного охлаждения

1.5.4 Преимущества и недостатки известных энергоэффективных схем

1.6 Выводы по главе

2 Разработка, внедрение и исследование усовершенствованной системы утилизации теплоты конденсации тепловых машин

2.1 Показатели, характеризующие объект исследования

2.2 Существующая система частичной утилизации теплоты конденсации

в СПб ГБУ СШОР по фигурному катанию на коньках

2.3 Усовершенствование систем частичной утилизации теплоты конденсации

СПб ГБУ СШОР по фигурному катанию на коньках

2.4 Технико-экономическое обоснование реконструкции

системы утилизации теплоты конденсации

2.5 Реконструкция системы утилизации теплоты конденсации

2.6 Выводы по главе

3 Математическая модель регенерации теплоты в СПб ГБУ СШОР

по фигурному катанию на коньках

3.1 Постановка задачи моделирования

3.2 Моделирование тепловых потоков регенерации пинч-методом

3.3 Синтез теплообменной сети регенерации

3.4 Выводы по главе

4 Результаты внедрения усовершенствованной системы утилизации теплоты конденсации тепловых машин

4.1 Разработка и установка измерительного стенда

4.2 Результаты внедрения усовершенствованной системы утилизации

теплоты конденсации тепловых машин и их анализ

4.3 Разработка рекомендаций для эффективного использования системы

4.4 Рекомендации по дальнейшему совершенствованию систем утилизации теплоты конденсации и использованию результатов работы

4.5 Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение энергетической эффективности инженерных систем с единым контуром тепловых машин»

Введение

Россия находится в тройке лидеров по объему потребления энергоресурсов (5 % мирового потребления) и производства энергии в мире (10 % мирового производства). Ключевая роль в формировании доходов бюджета России лежит на российском топливно-энергетическом комплексе (ТЭК). В его состав входят такие отрасли как нефтегазовая, угольная и электроэнергетика. В России находится одна из самых протяженных энергетических инфраструктур, а ее основы - единая энергетическая система страны, а так же система магистральных трубопроводов для транспортировки нефтепродуктов. География эксплуатации инфраструктуры охватывает все природные условия: от арктической зоны до субтропической области.

В России применяется обширная законодательная база, регулирующая производство, потребление и транспортировку всех энергетических ресурсов, а также энергосбережение. Постановлением Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. №321 утверждена государственная программа РФ "Развитие энергетики" (с изменениями и дополнениями), которая постановлением Правительства РФ от 18 декабря 2021 г. №2352 «О внесении изменений в государственную программу Российской Федерации "Развитие энергетики" приведена в соответствие с постановлением Правительства РФ от 26 мая 2020 года № 786 «О системе управления государственными программами РФ» (с изменениями и дополнениями).

Первостепенными целями Государственной программы являются:

- совершенствование системы обеспечения потребностей внутреннего рынка Российской Федерации необходимыми объемами продукции и услуг топливно-энергетического комплекса;

- снижение негативного воздействия отраслей топливно-энергетического комплекса на природу и адаптация их к изменениям климата;

- создание привлекательных условий для привлечения инвестиций в отрасли топливно-энергетического комплекса.

Цели и задачи Государственной программы находятся в компетенции Министерства энергетики Российской Федерации, они увязаны с первым этапом реализации Энергетической стратегии на период до 2035 года, утвержденного распоряжением Правительства РФ № 1523-р от 9 июня 2020 г., плана мероприятий по ее выполнению, утвержденного распоряжением Правительства Российской Федерации № 1447^ от 1 июня 2021 г.

Энергетическая стратегия соответствует положениям Указа Президента Российской Федерации № 204 от 7 мая 2018 г. «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года», Указа Президента Российской Федерации № 474 от 21 июля 2020 г. «О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года», а так же плана обновления и модернизации топливно-энергетического комплекса до 2024 года, утвержденного распоряжением Правительства Российской Федерации № 2101^ от 30 сентября 2018 г., и основных направлений деятельности Правительства Российской Федерации на период до 2024 года, утвержденных Председателем Правительства Российской Федерации № 8028п-П1З от 29 сентября 2018 г.

Результаты плана по реализации Энергетической стратегии будут достигнуты в случае выполнения мероприятий, направленных в электроэнергетике на:

- повышение надежности и качества энергоснабжения потребителей,

- сокращение избытков мощности;

- комплексную модернизацию действующих генерирующих мощностей;

- выведение из эксплуатации устаревшего неэффективного оборудования;

- повышение степени автоматизации оперативного управления электросетевым хозяйством;

- внедрение систем интеллектуального планирования;

- создание объектов строительства на базе возобновляемых источников энергии.

В теплоснабжении первоочередными задачами являются:

- оптимизация систем теплопотребления на базе энергоэффективной тепловой инфраструктуры и ее модернизация с использованием передовых доступных технологий;

- минимизация негативных последствий деятельности организаций топливно-энергетического комплекса для окружающей среды;

- рост доли ключевых организаций топливно-энергетического комплекса, осуществляющих организационные и маркетинговые инновации.

В структуру государственной программы входят: 4 подпрограммы, 11 целевых показателей и 21 структурный элемент (в том числе 12 комплекс-процессных мероприятий, 7 федеральных проектов Комплексного плана модернизации магистральной инфраструктуры на период до 2024 года («Гарантированное обеспечение доставки нефтепродуктов, газа и газового конденсата», «Доступная электроэнергия» и др.), а так же федеральные проекты, разработанные в целях реализации социально-экономических программ развития Российской Федерации до 2030 года и утвержденных распоряжением Правительства РФ от 6 октября 2021 г. № 2816-р (Чистая энергетика, электро- и водородный транспорт).

Цель развития российской энергетики, которая заложена в Энергетической стратегии, подразумевает, с одной стороны, максимально возможное содействие социально-экономическому развитию страны, а с другой - сохранение и укрепление позиций Российской Федерации в мировой энергетике как минимум на период до 2035 года. Для того чтобы реализовать намеченную цель в предсказуемых условиях возможных изменений мировой и российской экономики, необходимо ускорить переход к более эффективной (гибкой) энергетике, способной оперативно реагировать и преодолевать вызовы и угрозы.

Таким образом, модернизационный рывок подразумевает:

- диверсификацию, в рамках которой углеродная энергетика дополнится не углеродной, а централизованное энергоснабжение - децентрализованным;

- экспорт не только энергоресурсов, но и технологий и оборудования энергетики из России;

- создание условий для адаптации отраслей ТЭК к изменениям климата, что позволит России внести весомый вклад в сокращение негативного воздействия на окружающую среду и изменение климата;

- переход к цифровой трансформации и внедрение искусственного интеллекта в отраслях топливно-энергетического комплекса, что приведет к новым качественным характеристикам всех процессов ТЭК, а также возможности получения потребителями новых услуг ТЭК;

- обеспечение размещения эффективной инфраструктуры на территории Восточной Сибири, Дальнего Востока и Арктической зоны России, что является одним из этапов проведения оптимизации пространственного размещении энергетической отрасли. В результате этого будут сформированы нефтегазовые и минерально-сырьевые центры с мощной нефтехимической промышленностью в данных регионах страны, расширится инфраструктура транспортировки энергоресурсов в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Главные приоритеты Государственной энергетической политики:

- обеспечение энергетической безопасности страны в целом и на уровне субъектов Российской Федерации;

- удовлетворение внутреннего спроса на продукцию и услуги энергетического сектора;

- переход к ресурсосберегающей и экологически чистой энергетике;

- на внутреннем рынке - повышение конкуренции в видах деятельности ТЭК;

- обеспечение рационального природопользования и получение энергетической эффективности;

- применение оборудования, которое подтвердило свою эффективность на территории Российской Федерации;

- повышение эффективности деятельности всех звеньев управления в отраслях ТЭК;

- увеличение применения централизованных систем энергоснабжения.

Следствием политики энергосбережения является значимое сдерживание роста эмиссии парниковых газов и уменьшение вредного воздействия на экологию от предприятий ТЭК.

В связи с этим сотрудничество со странами межгосударственного объединения по вопросам энергосбережения и повышения энергоэффективности, является одним из первостепенных направлений в энергетической политике Российской Федерации, а рациональное использование природных ресурсов страны становится первостепенной задачей на ближайшее время в государственной политике РФ [1].

Авторы статьи [1] считают, что одним из возможных путей решения является повышение термодинамической эффективности производства энергии различных видов. Так, для повышения энергетической эффективности инженерных систем и снижения затрат за потребление топливно-энергетических ресурсов из невозобновляемых источников энергии (дизельное топливо, природный газ, уголь или мазут), по мнению авторов рассматриваемой статьи, может быть создание установок, которые смогут производить энергию не только электрическую, но и тепловую.

В связи с этим, при проведении анализа, авторами [1] было установлено, что энергетические установки, которые используют в своей работе принцип когенерации, могут получить широкое распространение в области энергетики РФ, так как они в процессе своей работы, помимо производства электрической энергии, могут вырабатывать и тепловую энергию. Такие установки могут использоваться на ТЭЦ и обеспечивать стабильной электрической и тепловой мощностью (до 500 МВт) населенные пункты с численностью населения до 1 млн. человек, которые нуждаются в отоплении и электроснабжении. К таким установкам, применяемым на ТЭЦ и способных обеспечить выработку необходимого объема электро- и тепловой энергии можно отнести паро- и газотурбинные установки различного типа.

Помимо установок с рассмотренной мощностью, авторами [1] так же были рассмотрены установки для обеспечения потребителей электричеством и теплом в меньших объемах, которые работают по тому же принципу коге-нерации и смогут обеспечить потребителей, удаленных от крупных городов, электрической и тепловой энергией. К таким установкам, применяемым на ТЭЦ и способных обеспечить выработку электроэнергии и тепла для небольших потребителей, можно отнести газопоршневые установки различного типа, ГТУ, ПТУ или их комбинирование, для достижения оптимальных показателей работы и обеспечения потребителей необходимой энергией при сравнительно малых затратах.

Помимо обеспечения потребителей электрической и тепловой энергией, авторами [1] выполнен анализ потребителей, которые нуждаются в выработке холода для его использования в различных технических процессах, таких как кондиционирование воздуха, охлаждение и поддержание на требуемом уровне качества готовой продукции, спортивные объекты с искусственным намораживанием ледовой поверхности и другие.

Авторами статьи были рассмотрены данные по потреблению электрической энергии в системах кондиционирования воздуха в Москве и Московской области за рассмотренный период [2], который составил не менее 380 млн. кВтч, что сопоставимо с потреблением около 0,8 % от общего потребления, и этот показатель, по результатам исследования развития жилой застройки и строительства новых объектов, может только расти и достигнуть к 2025 г. не менее 1 млрд. кВтч.

Проведенный анализ авторами статьи [1] показал, что для обеспечения холодом потребителей применяются такие устройства как кондиционеры (сплит-системы (в том числе энергетически эффективные инверторные), моноблоки, мультизональные кондиционеры), а так же холодильные машины (блочные, стационарные промышленные и др.).

В связи с этим авторами [1] сделан вывод, что для достижения оптимальных энергетически эффективных режимов работы и сокращения комму-

нальных затрат при потребности потребителей в выработке не только электрической и тепловой энергии, но и холода, может применяться комбинированное энергетическое снабжение. К таким установкам можно отнести три-генерационные установки, которые в процессе своей работы могут вырабатывать три вида энергии - электрическую, тепловую и холодильную. В таких установках возможно использовать те же устройства, что и в установках, работающих по типу когенерации. Для выработки холода в установках, работающих по принципу тригенерации, могут использоваться термотрансформаторы, которые по принципу действия делятся на термомеханические и электромагнитные. Термомеханические, в свою очередь, подразделяются на компрессионные (паро- и газо-компрессионные); сорбционные (адсорбционные и абсорбционные); струйные (эжекторные, вихревые). Электромагнитные подразделяются на термо- и магнитоэлектрические. При выработке холода установками, работающими по принципу тригенерации они могут работать как по принципу теплового насоса, в комбинированном режиме или в установках с помощью детандер-генераторных устройств, в котором энергия транспортируемого природного газа может быть преобразована в механическую, а затем в электрическую [3].

При более подробном исследовании организации выработки холода, авторами [1] сделан вывод, что установки, работающие по принципу триге-нерации являются одними из наименее исследованных установок, в то время как в США и Европе исследованиям в данном направлении отводится больше внимания. Так, в [4], приведена информация о суммарной холодильной мощности установок в Германии в начале 2006 года, которая составила около 0,7 ГВт, при годовой выработке холода около 0,6 ТВт.

В работах [5-8] авторами приводятся сведения о предстоящем строительстве в одном крупном и двух небольших городах Германии (Берлин, Йена и Биберах) энергоэффективных установок с выработкой холодильной мощности от 0,2 до 6,5 МВт, установка которых, в том числе, должна привести к сокращению загрязнения окружающей природной среды. В некото-

рых городах Германии после модернизации (с начала 1974 года) эксплуатируется по настоящее время [9] система централизованного отопления с возможностью одновременного охлаждения и холодильной мощностью около 0,9 МВт, в состав которой входят три холодильных установки абсорбционного типа, два поршневых и один винтовой агрегат, с общей длиной проложенных коммуникаций около 5 км и диаметром трубопроводов до 600 мм. Такая система применяется для снабжения холодом помещений офисных зданий, учебных заведений и гипермаркетов с установленным оборудованием общим потреблением до 11 МВт. В связи с этим автор [9] делает вывод, что исследования по внедрению систем централизованного охлаждения весьма актуальны и следует обратить на них внимание, а также провести дополнительные исследования в связи с не достаточными данными и малой изученностью этого вопроса.

Возможность применения централизованного отопления и холодо-снабжения были рассмотрены при исследовании систем, работающих по принципу тригенерации в РФ авторами работ [10, 11], которые проводили исследования по проектированию высокоэффективных схем электростанций с выработкой электрической, тепловой и холодильной энергии с использованием низкопотенциальной энергии. Результаты исследования опубликованы в научных изданиях [12-18].

При анализе работ научного сообщества, проведенного авторами [1], разработаны методика и рекомендации при строительстве новых объектов или модернизации существующих, выбора оптимальных схем применения устройств работающих по типу тригенерации, определены параметры необходимые для проведения расчетов (требуемая тепловая, холодильная, электрическая мощности; расстояние от потребителя до установки; тип объекта потребления; режим производства; стоимость и доступность отдельных видов источников энергии в расчетном регионе; климатические условия и др.), которые влияют на выбор генерирующего технологического оборудования, а

также выбора основного источника энергии: (электрическая энергия, тепло, образующееся в результате процесса горения и др.) [11, 19].

Подводя итоги проведенного исследования [1] по выбору оптимального источника для выработки холодильной и тепловой мощности, было выявлено, что, например, установки, работающие по термодинамическому циклу Брайтона/Джоуля (который был назван в честь американского инженера Джорджа Брайтона, изобретшего поршневой двигатель внутреннего сгорания) и работающие по принципу когенерации, отлично справляются с задачей одновременной выработки электроэнергии и тепла, но работают не эффективно при отсутствии потребления тепловой энергии, так как в этом случае неиспользуемая теплота уходящих газов продуктов горения будет просто выбрасываться в атмосферу. При этом будут значительно увеличены потери, а также окружающей природной среде будет наноситься вред в виде теплового загрязнения. Исправить такую проблему возможно при использовании невостребованной теплоты уходящих газов для выработки холодильной мощности в холодильных машинах абсорбционного типа в отопительный период года.

Другие исследования в области увеличения энергетической эффективности тепловых машин, выполненные на предмет применения различных технических решений, в США и Европе показали такие эффективные решения для снижения затрат, как: внедрение электронных расширительных вентилей с высокоточным программным управлением (для достижения оптимальных режимов работы и получения максимальной физической холодо-производительности); автоматическое регулирование давления конденсации и всасывания; установка частотных регуляторов на электрические двигатели. Такие технические решения ранее не были широко распространены в РФ, в т.ч. в связи с относительно невысокой стоимостью энергоресурсов, однако сейчас вопрос сокращения затрат на коммунальные платежи весьма актуален и особое внимание заслуживают системы утилизации теплоты конденсации тепловых машин, использование которой может значительно сократить указанные расходы [20].

Применение теплоты конденсации тепловых машин, по мнению авторов [21], можно при выработке теплоты, полученной в результате процесса сжатия холодильного агента (от давления испарения до давления конденсации) в компрессоре. Для утилизации такой тепловой энергии, обычно рядом с компрессором устанавливается дополнительный теплообменник (форкон-денсатор), способный утилизировать до 30 % образующегося тепла.

Рассмотренные выше факторы, проблемы и различные энергетически эффективные схемы подтверждают актуальность темы диссертационного исследования и позволяют выявить противоречие, обусловливающее необходимость проведения исследования предложенных вариантов использования системы утилизации теплоты конденсации холодильных установок.

Это противоречие проявляется в:

- недостатке научно обоснованных подходов к организации внедрения систем утилизации отработанного тепла для различных целей;

- отсутствии доступных для использования инженерных алгоритмов и методик для оценки экономической и энергетической эффективности предложенных методов.

Это противоречие определяет выбор объекта и предмета исследования, позволяя сформулировать научную проблему, цель и задачи исследования.

Объектом исследования является система воздушного отопления ледовых арен школы по фигурному катанию на коньках в Санкт-Петербурге (Российская Федерация), где для намораживания ледового покрытия используются компрессорно-испарительные агрегаты с конденсаторами воздушного охлаждения, установленными на крыше здания, через которые теплота конденсации выбрасывается в атмосферу и полезно не используется.

Актуальность темы исследования обусловлена неполнотой использования теплоты конденсации холодильных машин в инженерных и промышленных системах (в частности - на спортивных объектах, имеющих ледовые арены), в результате чего снижается энергетическая эффективность работы технологического оборудования. Этот фактор лишает возможности

получения экономического эффекта в виде сокращения коммунальных затрат путем отказа от использования сторонних источников тепла в пользу применения бросовой теплоты конденсации, которая может быть полезно использована для различных целей: воздушное отопление, подогрев грунта от замерзания, догрев воды для ямы таяния снежной крошки и т.п. Использование бросовой теплоты конденсации позволяет снизить зависимость предприятия от сторонних источников теплоснабжения, а также увеличить автономность за счет использования собственных технологических систем.

Степень разработанности темы. Изучению проблем сокращения затрат и повышения эффективности использования энергетических ресурсов в теплотехническом оборудовании и использующих теплоту системах и установках, термодинамических процессов и циклов применительно к установкам производства, преобразования и потребления энергии (холодильным машинам), а также оптимизации схем теплоэнергетических установок и систем для генерации и трансформации энергоносителей (в том числе, основанных на принципах их комбинированного производства), посвящены труды Кокорина О.Я., Баженова А.И., Агабабова В.С. Клименко А.В., Григорьева А.В., Ометовой М.Ю., Петрова Е.Т., Сапожникова В.Б., Муминова А.М., Короткого И.А., Мереуца Е.В., Сухих А.А., Жерлыкиной М.Н., Низамова Ж., Кафарова В.В., Смирнова Д.А., Рахманова Ю.А., Закирова С.Г. и др. Результаты работ этих исследователей позволили выполнить поиск энергетически эффективных схем и методов оптимизации потребления электрической и тепловой энергии путем применения системы утилизации теплоты конденсации, что позволяет сократить использование сторонних источников и направить полученное тепло в другие инженерные системы (отопление, ГВС, вентиляция и кондиционирование воздуха и т.п.), получить экономический эффект от сокращения затрат на электрическую и тепловую энергию, при возможности относительно простого (и доступного с финансовой точки зрения) внедрения таких систем, в том числе, на действующих предприятиях.

Отмеченные выше факторы и проблемы подчеркивают актуальность темы диссертационной работы и позволяют сформулировать цель исследования.

Целью исследования является повышение эффективности использования энергетических ресурсов (увеличения полноты использования подводимой энергии) инженерных систем с единым контуром тепловых машин.

Для достижения цели исследования решены следующие задачи:

1. Выполнен анализ существующих и новых конструкций теплопере-дающих и теплоиспользующих установок и оборудования, обладающих улучшенными эксплуатационными и технико-экономическими характеристиками.

2. Рассмотрены пути использования бросового тепла на предприятиях, в составе которых имеются инженерные системы с единым контуром тепловых (холодильных) машин, а именно: имеющие в гидравлическом контуре хладоносителя дополнительный теплообменник (форконденсатор), для передачи теплоты конденсации теплоносителю и ее дальнейшего использования в различных инженерных системах.

3. Выполнен анализ работы действующих инженерных систем и технологического оборудования в Санкт-Петербургском государственном бюджетном учреждении Спортивная школа олимпийского резерва (СПб ГБУ СШОР) по фигурному катанию на коньках, для выявления возможных способов использования низкопотенциального тепла, вырабатываемого холодильными машинами намораживания ледовой поверхности, с целью оптимизации энерготехнологических систем и систем теплоснабжения здания СПб ГБУ СШОР.

4. Предложена оптимизация схемы утилизации теплоты конденсации путем организации воздушного отопления СПб ГБУ СШОР, выполнено технико-экономическое обоснование предлагаемых решений, определен срок окупаемости.

5. Выполнена экстракция тепловых потоков ледовых арен СПб ГБУ СШОР для моделирования теплообменных процессов и синтеза теплообмен-ной сети. Проведён анализ экстрагированных потоков по пинч-технологии. Составлена математическая модель интеграции тепловых процессов, позволяющая назначить теплообменные связи.

6. Выполнено внедрение усовершенствованной схемы утилизации теплоты конденсации холодильных машин, позволившее сократить использование тепла, поставляемого теплоснабжающей организацией.

7. Выполнен анализ фактических затрат до и после внедрения усовершенствованной системы утилизации тепла, а также проведено сравнение его результатов с результатами технико-экономических расчетов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана и внедрена на действующем предприятии схема утилизации теплоты конденсации холодильных машин в системе воздушного отопления;

- на основе линейного программирования создана математическая модель выбора теплообменных связей, позволяющая получить схемное решение для регенерации теплоты внутри системы;

- с установленного измерительного стенда получен объем данных (за период более года), позволивший провести сравнительный анализ фактических затрат до и после внедрения усовершенствованной системы утилизации тепла;

- получены новые экспериментальные данные о работе системы утилизации теплоты конденсации для воздушного отопления при различных режимных параметрах.

Теоретическая и практическая значимость работы определяется тем,

что:

- разработана и внедрена эффективная технологическая схема системы утилизации теплоты конденсации холодильных машин, позволяющая использовать бросовое тепло в системе воздушного отопления ледовых арен;

- определена структура теплообменных связей для ледовых арен СПб ГБУ СШОР, позволяющая снизить потребление тепловой энергии в процессе работы на 487,79 кВт.;

- реализованные технические решения могут быть использованы при проектировании и новом строительстве объектов с постоянной работой холодильных машин, а также для модернизации существующего технологического оборудования без существенных капитальных затрат и длительного срока простоя оборудования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кондрашов Алексей Владимирович, 2024 год

Список литературы

1. А. В. Клименко, В. С. Агабабов, И. П. Ильина [и др.] /Схемы тригенерацион-ных установок для централизованного энергоснабжения // Теплоэнергетика. - 2016. - № 6. - С. 36-43. DOI 10.1134/S0040363616060047.

2. В.В. Клименко, А.Г. Терешин, Т.Н. Андрейченко, А.В. Бокарев, Е.В. Мар-ковчева, Л.П. Рогатовская / Оценка потребления электроэнергии на кондиционирование в Москве в условиях ожидаемых изменений климата // Энергосбережение и водоподготовка. 2011. № 1. С. 2-6.

3. В.С. Агабабов, А.Ю. Архарова, Н.В. Малафеева; Пат. 46565 РФ, МПК F 01 K F 25 B 11/02, F 01 K 27/00. Установка для получения электроэнергии, теплоты и холода / Заявитель и патентообладатель ГОУВПО МЭИ (ТУ). № 46565/2005, заявл. 24.03.2004 // Открытия. Изобретения. 2005. № 16.

4. Miller J. Kälte aus Fernwärme im Aufwind // Blickpunkt AGFW aktuell. 09.2005.

5. Lucas K., Gebhardt M., Kohl H., Steinrötter T. Ableitung von Kostenfunktionen für Komponenten der rationellen Energienutzung. Stiftung Industrieforschung Forschungsvorhaben / Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V., Duisburg; Rheinhausen. 2002. Nr. S. 511.

6. Baumann D. Energiewirtschaftliche Bewertung der dezentralen Kraft-WärmeKälte-Kopplung. Diss. Düsseldorf: VDI-Verlag, 2004. ISBN 3-18-351406-0.

7. Haider M., Luedking G. Auslegung und Wirtschaftlichkeit von KWKK-Anlagen. Teil 1. Luft- und Kältetechnik. 07/2005. ISSN 0945-0459.

8. Haider M., Luedking G. Auslegung und Wirtschaftlichkeit von KWKK Anlagen. Teil 2. ki Luft- und Kältetechnik - 08/2005. ISSN 0945-0459.

9. Göppert S., Urbaneck T. Machbarkeitsuntersuchung zur Stärkung der KraftWärme-Kälte-Kopplung durch den Einsatz von Kältespeichern in großen Versorgungssystemen. Stadtwerke Chemnitz AG, Bereich Netze, Abteilung Fernwärme Fernkälte, 2006.

10. Кокорин О.Я. Преимущества автономных станций для совместной выработки электроэнергии, тепла и холода // Холодильная техника. 2003. № 12. С. 3-6.

11. Баженов А.И., Михеева Е.В., Хлебалин Ю.М.; Пат. 2457352 РФ, F 02 G 5/00. Способ комбинированного производства электроэнергии, тепла и холода / Заяви-

тель и патентообладатель ГБОУВПО СГТУ, Саратов. № 2399781/2010; Заявл. 21.12.2010 // Открытия. Изобретения. 2012. № 24.

12. Агабабов В.С., Сухих А.А., Кузнецов К.И., Рогова А.А., Коршикова А.А. / Экспериментальные исследования режимов работы теплонасосной установки при совместной выработке теплоты и холода // Новое в российской электроэнергетике. 2012. № 9. С. 26-38. [Ежемес. электрон. журнал].

13. Агабабов В.С., Смирнова У.И., Тидеман П.А. Разработка схем высокоэффективных парогазовых ТЭС с системой одновременного производства тепла и холода // Новое в российской электроэнергетике. 2013. № 8. С. 16-25. [Ежемес. электрон. журнал].

14. Клименко А.В., Агабабов В.С., Байдакова Н.О., Байдакова Ю.О., Олейникова Е.Н., Тидеман П.А. Влияние температуры наружного воздуха на термодинамическую эффективность ПГУ с установкой для одновременной генерации тепла и холода // Новое в российской электроэнергетике. 2013. № 10. С. 5-19. [Ежемес. электрон. журнал].

15. Клименко А.В., Агабабов В.С., Рогова А.А., Тидеман П.А. Особенности комбинированного производства электроэнергии, тепла и холода на базе парогазовой установки // Теплоэнергетика. 2015. № 3. С. 11-15. DOI: 10.1134/S0040363615030042.

16. Клименко А.В., Агабабов В.С., Рожнатовский В.Д., Байдакова Ю.О., Рогова А.А., Тидеман П.А. Оценка технико-экономической эффективности тригенерации в парогазовой установке с парокомпрессионным тепловым насосом / Новое в российской электроэнергетике. 2013. № 12. С. 5-14. [Ежемес. электрон. журнал].

17. Клименко А.В., Агабабов В.С., Рогова А.А., Тидеман П.А. Схемы ПГУ-КЭС и ПГУ-ТЭЦ с системами одновременного совмещенного производства тепла и холода // Энергосбережение и водоподготовка. 2014. № 1. Т. 87. С. 20-23.

18. Агабабов В.С., Байдакова Ю.О., Клименко А.В., Рогова А.А., Смирнова У.И., Тидеман П.А. Пат. 2530971 РФ: МПК F0^23/06. Тригенерационная установка с использованием парогазового цикла для производства электроэнергии и пароком-прессионного теплонасосного цикла для производства тепла и холода / Заявитель и патентообладатель ОАО ВТИ. № 2013137038/06; заявл. 08.08.2013 // Открытия. Изобретения. 2014. № 29.

19. Pitel J., Seminsky J. Control of the nonconventional machinery for combined production of heat, cold and electrical energy // Nonconventional Technologies Review. 2008. № 2. C. 83-86.

20. Жерлыкина М.Н., Холодов А.В. Энергосбережение при кондиционировании воздуха и холодоснабжении зданий / Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2011. - № 1(4). - С. 51-57. - EDN OGZOQJ.

21. Г.В. Нимич, В.А. Михайлов, Е.С. Бондарь.Современные системы вентиляции и кондиционирования воздуха: учебное пособие / - М.: ИВИК, 2003. - 626 с.

22. [Электронный ресурс] URL:

https://ru.wikipedia. org/wiki/Тепловые_машины#cite_note-_92111303ecde8f33-1 (дата обращения: 17.08.2022).

23. Белоконь Н.И. Термодинамика. Госэнергоиздат, 1954. - 417 с.

24. [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Климатическое_и_холодильное_оборудование#Пароко мпрессионный_холодильный_цикл (дата обращения: 17.08.2022).

25. Доссат Р. Основы холодильной техники. М., 1984

26. Бараненко А.В., Бухарин Н.Н., Пекарев В.И., Тимофеевский Л.С. Холодильные машины: Учеб. для студ. вузов специальности «Техника и физика низких температур» Под общ. ред. Л.С. Тимофеевского - СПб.: Политехника, 1997. - 992 с.

27. Смирнов Д.А., Рахманов Ю.А. Эффективность энергосбережения систем жизнеобеспечения при использовании абсорбционной холодильной машины // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО : Мат-лы XLVI науч. и учеб.-методич. конф., СПб, 31 января - 03 2017 года. - Санкт-Петербург: СПб национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2017. - С. 282-284.

28. Низамов Ж., Кенесбаев Р. Повышение эффективности и энергосбережение в холодильных машинах путем интенсификации теплообмена в конденсаторе // Ве-лес. - 2020. - № 6-1(84). - С. 88-92.

29. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Гурьева Л.В. Оптимизация теплообменных процессов и систем. - М.: Энергоатомиздат. 1988. - 192 с.

30. Муминов А.М., Каримов К.Ф., Азизов Д.Х., Карабаев А.С., Алиев Б.А. /Повышение эксергетического КПД водяных конденсаторов холодильных машин

путём применения труб с кольцевыми канавками // XIII Школа - семинар молодых учённых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Физические основы экспериментального и математического моделирования процессов газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках». Санкт-Петербург. 2001. С. 245-247.

31. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справ. пособие. - М.: Энергоатомиздат. 1990. - 397 с.

32. Закиров С.Г., Цой В.И., Галаган В.В., Каримов К.Ф. Интенсификация процесса теплообмена при пленочной конденсации паров веществ на наружной поверхности горизонтальных накатанных труб // Труды I - ой Национальной конференции по теплообмену. Том 8, Москва, 1994. С. 218-221.

33. Калинин Э.К. и др. Эффективные поверхности теплообмена. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 408 с.

34. Сапожников В.Б. Тенденции рынка холодильной техники // Молочная промышленность. - 2014. - № 4. - С. 26-28. - EDN RYZFRL.

35. Петров Е.Т., Круглов А.А., Рукобратский Н.И. / Анализ методов снижения энергопотребления систем холодоснабжения предприятий в процессе круглогодичной эксплуатации / Вестник Международной академии холода. - 2015. - № 1. -С. 34-38. - EDN TKIMEB.

36. Петров Е.Т. Особенности автоматизированного проектирования систем хла-доснабжения предприятий большой мощности // Известия СПбГУНиПТ. 2004. №1 (6). С. 20-26.

37. Лазарев И.А. Композиционное проектирование сложных агрегатированных систем. - М.: Радио и связь, 1986. - 312 с.

38. Нюшлосс Дж., Ряпин И.Я. Тенденции развития распределенной генерации // Энергосбережение. 2012. №7. С. 18-25.

39. Григорьев А.В. Малая энергетика в России (состояние и перспективы развития) // Электросистемы. 2006. №4 (16).

40. Кривобок А.Д. Микротурбинные установки для автономных мини-ТЭС // Электросистемы. 2006. №4 (16). С. 7-11.

41. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./Под общ. ред. И.П. Копыло-ва, Б.К. Клокова. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

42. Электродвигатели частотного регулирования. [Электронный ресурс] URL: http://se33.ru/variable-frequecy. html (дата обращения: 17.08.2022).

43. Удо Леонард Тил, Майк Гриз. Регулируемый электропривод с синусоидальным фильтром // Control Engineering Россия. 2006. №2 (8).

44. Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода. Разработана АО ВНИИЭ и МЭИ. Москва, 1997.

45. Бараненко А.В., Кириллов В.В., Бочкарев И.Н. Оптимизация свойств хладо-носителей с помощью метода планирования эксперимента // Вестник Международной академии холода. 2007. №4. С. 11-16.

46. Петров Е.Т., Тушев К.А. Особенности математической модели холодильной установки с льдогенератором периодического действия в системе аккумуляции холода. // Известия СПбГУНиПТ, 2004. №1 (6), С. 17-19.

47. Мереуца Е.В., Сухих А.А. Анализ энергетической эффективности включения теплонасосной установки и солнечных коллекторов в состав абсорбционных холодильных машин в системах централизованного кондиционирования / Вестник Международной академии холода. - 2017. № 2. С. 43-49. DOI 10.21047/1606-43132017-16-2-43-49.

48. [Электронный ресурс] URL: https://www.ngpedia.ru/id564894p1.html (дата обращения: 17.08.2022).

49. Жерлыкина М.Н., Холодов А.В. Энергосбережение при кондиционировании воздуха и холодоснабжении зданий / Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2011. № 1(4). С. 51-57.

50. Товарас Н.В., Вашанов В.П., Амелькина Н.М. и др. Энергоэффективные решения НПФ "ХИМХОЛОДСЕРВИС" для спортивных объектов / Холодильная техника. - 2019. № 12. С. 20-25.

51. Короткий И.А., Неверов Е.Н., Коротких П.С., Лоншаков В.Г. Разработка схемы системы утилизации теплоты конденсации холодильных машин для снижения зависимости ледовой арены от городских систем отопления и горячего водоснабжения // Вестник Международной академии холода. - 2021. № 1. С. 34-39. DOI 10.17586/1606-4313-2021-20-1-34-39.

52. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Госстрой России, 2003.

53. Рекомендации по определению поступления теплоты в производственных помещениях. А3-1029 / Госстрой России. М.: СантехНИИпроект, 2010. - 17 с.

54. СП 31-112-2007. Часть 3. Крытые ледовые арены. Введ. 2007-24-12. М.: Система нормативных документов в строительстве. 2007. - 156 с.

55. Особенности подготовки воды для ледовых арен [Электронный ресурс]. URL: https://www.osmos.ru/

prom/vodopodgotovka_info/statji/vodopodgotovka_ledovye_ areny. html (дата обращения: 17.08.2022).

56. Мокрушин М.Ю. и др. Проектное решение схемы холодильной машины с утилизацией теплоты конденсации // Холодильная техника. 2020. № 6. С. 30-33.

57. Пухкал В.А., Юстус Д.А. Воздухораспределение в помещениях ледовых площадок со зрителями // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 12. С. 7-31.

58. Пинчук О.А., Костко А.Ф., Караван С.В. Комплексонатная водоподготовка в малых водооборотных системах охлаждения // Вестник Международной академии холода. 2020. № 3. С. 3-9.

59. СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99. Дата введения 2013-01-01.

60. Водоподготовка для заливки льда [Электронный ресурс]. URL: https://diasel.ru/article/vodopodgotovka-dlyazalivki-lda/ html (дата обращения: 17.08.2022).

61. Бурдыгина Е.В., Костарева С.Н., Трофимов А.Ю., Федосеева Е.А., Дунюш-кин Г.К. Эффективность оборудования систем оборотного водоснабжения // Энергосбережение и водоподготовка. 2019. № 4. С. 11-15.

62. Drzyzga D., Lipok J. Analytical insight into degradation processes of aminopoly-phosphonates as potential factors that induce cyanobacterial blooms // Environ SciPollut Res. 2017. V. 24. P. 24364-24375.

63. Kadirov B.M., Ergasheva S.K., Kodirov K.E. Research of the efficiency of complex inhibitors of salt deposition, corrosion and biofouling // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2018. № 9-10.

64. Ометова М.Ю., Рыбкина Г.В., Дошлыгин Н.А. Утилизация низкопотенциального тепла от холодильных установок // Объектно-пространственное проекти-

рование уникальных зданий и сооружений : СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ I научно-практического форума «SMARTBUILD», к 100-летию строительного образования в Ивановской области и создания инженерно-строительного факультета Иваново-Вознесенского политехнического института, Иваново, 23-24 ноября 2018 г. - Иваново: ФГБОУ ВО «Ивановский государственный политехнический университет», 2018. С. 176-179.

65. Высоцкий М., Смольский М. Утилизация теплоты конденсации (часть 1). Варианты использования, пример расчета. - Холодильная техника. 2006. № 8.

66. Короткий И.А., Неверов Е.Н., Приб И.А. и др. Проектные решения схемы холодильной машины с утилизацией теплоты конденсации // Холодильная техника. - 2020. № 6. С. 30-33.

67. Марченко А.В., Захаров А.А. Разработка способа по утилизации теплоты от холодильных машин / Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности: Материалы V Международной научно-технической конференции, Чебоксары, 03 декабря 2021 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 2021. С. 157-160.

68. Лекомцев П.Л., Исупов Р.Ю. Повышение энергоэффективности холодного хранилища / АгроЭкоИнфо. - 2021. № 3(45). DOI 10.51419/20213312.

69. Нуреддин Х.Х. Разработка и исследование холодильной машины с аккумулятором холода: автореферат дис. канд. техн. наук: 05.04.03. - Махачкала, 2006. - 16 с.

70. Исупов Р.Ю. Способы регулирования производительности конденсаторов воздушного охлаждения промышленных холодильных установок // Материалы ХХ Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов и специалистов «Молодые ученые - Агропромышленному комплексу Дальнего Востока». - 2020. С. 22-27.

71. Симбирев О.В. Перспективы модернизации систем отопления и вентиляции зданий. ^noquium-jom-nal. №13-2(37)-2019. С. 207-208.

72. Aleksey Kondrashov, Mikle Egorov etc. Comparative efficiency of applying heat pumps within the system of disposal of the condensation heat of heat machines for heating ice arenas. E3S Web of Conferences. Volume 140, Article number 05011 (2019) D0I:10.1051/e3sconf/201914005011

73. Kondrashov, A. Energy conservation and the use of the heat of refrigeration of ice arenas to heat the school of figure skating of St. Petersburg / A. Kondrashov, M. Egorov // Journal of Physics: Conference Series : 5th International Workshop on Heat/Mass Transfer Advances for Energy Conservation and Pollution Control, IWHT 2019, Novosibirsk, 13-16 августа 2019 года. - Novosibirsk: Institute of Physics Publishing, 2019. -P. 012063. DOI 10.1088/1742-6596/1369/1/012063.

74. Техническо-эксплуатационная документация. Агрегаты для вентиляции и кондиционирования воздуха типа CV-A (внутренне исполнение) и CV-D (наружное исполнение). VTS CLIMA. - 25 с.

75. Ильина Т.Н., Феоктистов А.Ю., Мухамедов Р.Ю., Сериков С.В. Способы энергосбережения в системах создания микроклимата // Энергосбережение и экология в жилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве городов: Межд. науч.-практ. конф. Белгород. гос. технол. ун.-т. - Белгород: Изд.-во БГТУ, 2012. С. 244 - 248.

76. Сибикин Ю.Д. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. -Академия, 2007.

77. Свод правил по проектированию и строительству СП31-112-2007 (Ч. 2).

78. Свод правил по проектированию и строительству СП31-112-2007 «Физкуль-турно-спортивные залы. Часть 3. Крытые ледовые арены».

79. Солдатов А.И., Скотникова О.Г. Утилизация тепловых выбросов с АЭС -создание энерго-биологического комплекса. Материалы международной студенческой научной конференции "Северное сияние", 1999.

80. Kondrashov A.V., Trinchenko A.A. Reducing of the Environment Thermal Pollution by Introducing Energy Efficient Technologies in Engineering Systems // 2020 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, Far-EastCon 2020, Vladivostok, 06-09 октября 2020 г. - Vladivostok, 2020. - P. 9271312. - DOI 10.1109/FarEastCon50210.2020.9271312.

81. Aleksey.V. Kondrashov, Aleksey A. Trinchenko. Implementation and research of operating parameters of energy-efficient engineering systems with a single circuit of heat engines, 2022 IEEE DOI: 10.1109/REEPE53907.2022.9731451

82. Кондрашов, А. В. Система утилизации теплоты конденсации холодильных машин / А. В. Кондрашов, А. А. Тринченко // Современные технологии и экономика в энергетике : Материалы Международной научно-практической конференции,

Санкт-Петербург, 27 апреля 2022 года. - Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022. - С. 267-269. - EDN OGIVPM.

83. Kondrashov, A.; Trinchenko, A. Reducing utility bills through the introduction of energy efficient systems; 2022; Construction of Unique Buildings and Structures; 102 Article No 10202. doi: 10.4123/CUBS.102.2

84. Агапов, Д. С. Регенерация, утилизация и интеграция теплоты / Д. С. Агапов // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. - 2022. - № 2(242). - С. 25. - EDN TBEYOX.

85. Картошкин, А. П. Ресурсосбережение при проектировании и эксплуатации технологического оборудования энергетических систем / А. П. Картошкин, Д. С. Агапов. - Санкт-Петербург : Проспект Науки, 2021. - 311 с. - ISBN 978-5-60464421-8. - EDN ZGRKOA.

86. Агапов, Д. С. Определение оптимального минимума разности температур между композитными кривыми при проведении пинч-анализа энергетических систем сельскохозяйственного назначения / Д. С. Агапов // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2012. - № 28. - С. 386-391. - EDN PJNDBD.

87. Агапов, Д. С. Определение оптимального минимума разности температур между композитными кривыми при проведении пинч-анализа энергетических систем сельскохозяйственного назначения / Д. С. Агапов // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2012. - № 28. - С. 386-391. - EDN PJNDBD.

88. Агапов, Д. С. способы и определение возможной теплоты для передачи между стационарными тепловыми потоками / Д. С. Агапов // Известия Международной академии аграрного образования. - 2022. - № 61. - С. 15-18. - EDN TRPGCC.

89. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015612919 Российская Федерация. Пинч анализ и теплообменная сеть : № 2014663873 : заявл. 29.12.2014 : опубл. 26.02.2015 / Д. С. Агапов. - EDN QHHRFN.

90. Агапов Д.С., Картошкин А.П., Калютик А.А., Кондрашов А.В. Совершенствование пинч-технологии для возможности интеграции нестационарных тепловых процессов с учётом их локализации. Известия высших учебных заведений.

ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2023;25(5):115-125. DOI: 10.30724/1998-9903-202325-5-115-125

91. Кондрашов А.В., Тринченко А.А. Система утилизации теплоты конденсации тепловых машин. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2023;25(6):67-77. DOI: 10.30724/1998-9903-2023-25-6-67-77

Приложение А

ПРАВИТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГА КОМИТЕТ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ И СПОРТУ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СПОРТИВНАЯ ШКОЛА ОЛИМПИЙСКОГО РЕЗЕРВА ПО ФИГУРНОМУ КАТАНИЮ НА КОНЬКАХ

Санкт-Петербург, ул. Туполевская, д.4 Тел.: [phone], Факс: [phone] E-mail: itifo@figure-skate,ru

ОКПО 27398730 ОКОГУ 2300225 ОГРН 1037828005830 ИНН/КПП 7813086215/781401001

Аспирантом СПбПУ Кондрашовым A.B., под руководством научного руководителя -к.т.н., доцента СПбПУ Тринченко A.A., совместно со специалистами технической службы СПБ ГБУ СШОР по фигурному катанию на коньках, выполнен комплекс мер по проектированию, изготовлению, монтажу и пусконаладочным работам модернизированной системы утилизации теплоты конденсации на действующем оборудовании.

Отмечается оперативность и высокое качество выполнения работ Кондрашовым A.B. Работы выполнены в установленные сроки в период остановки Учреждения на летние каникулы (в течении одного месяца). По окончании модернизации оборудование запущено, эксплуатируется, находится в исправном состоянии.

По результатам работы, модернизация системы показала следующие практически значимые результаты. Стало возможным отказаться от внешнего источника теплоты для системы воздушного отопления трёх ледовых арен. Кроме того, система утилизации теплоты конденсации, в теплый и переходный период года на 100 % обеспечила теплотой систему вентиляции, что позволило полностью отказаться от использования теплового насоса в этот период.

В зимний период года тепло производительность системы обеспечивает до 70 % необходимого тепла для работы системы вентиляции.

В результате внедрения системы получен положительный эффект по снижению потребления тепла от городской теплоснабжающей сети.

ОТЗЫВ

о работе системы утилизации теплоты конденсации