Research of heat generation and consumption modes in combined heat supply systems using alternative energy sources

Abstract

Альтернативна енергетика в теперішній час має всі технічні засоби, які дозволяють вважати її класичним доповненням до традиційних методів одержання енергії. Сучасні енерготехнології вимагають більш ефективного і надійного розв’язання задачі енергозабезпечення на основі інтегрованого використання різних видів відновлювальних джерел енергії, акумуляторів енергії різного типу, теплових насосів, комбінованих засобів термомодернізації будівель та дублерів енергії на альтернативному паливі. В сучасних системах теплопостачання із використанням альтернативних джерел енергії застосовують зазвичай не менше 2х джерел теплоти – відновлювальне джерело теплоти та традиційне джерело в якості резервного та пікового. Проаналізована робота газових, твердопаливних, пелетних та електричних котлів, сонячних колекторів, різних видів теплових насосів у системах теплопостачання будинків та споруд цивільного призначення. На якісну роботи системи теплопостачання впливають різноманітні схеми підключення споживачів до генераторів теплоти. Визначено особливості ефективної роботи системи комбінованого теплопостачання є узгодження різних гідравлічних режимів «генератор-споживач». На практиці для узгодження режимів роботи альтернативних системи теплопостачання із споживачами застосовують три підходи: регулювання потужності джерела теплоти, програмування режимів споживання теплоти, впровадження акумуляторів тепла. Важливим є з’ясування умов ефективного використання акумуляторів теплоти для переривчастого режиму опалення, що здатне забезпечити зменшення теплової потужності генератора теплоти, який працює в режимі надтопу. Досліджена робота пілотної установки інтегрованої система альтернативного постачання теплоти (ІСАПТ), проаналізовано отримані техніко-економічні показники для опалювального періоду для трьох різних видів генераторів теплоти: газовий котел, пелетний котел, тепловий насос. Експериментальне дослідження комбінованої системи теплопостачання для різних об’єктів теплозабезпечення дозволило встановити, що для будинків громадського призначення, раціональним шляхом підвищення їх ефективності є використання режимів переривчастого опалення, двоступеневої системи акумулювання, узгодження конструктивних і режимних параметрів основних контурів системи.

Alternative energy currently has all the technical means that allow it to be considered a classic addition to traditional methods of energy production. Modern energy technologies require a more effective and reliable solution to the problem of energy supply based on the integrated use of various types of renewable energy sources, energy accumulators of various types, heat pumps, combined means of thermal modernization of buildings and alternative fuel energy backups. In modern heat supply systems using alternative energy sources, usually at least 2 heat sources are used - a renewable heat source and a traditional source as reserve and peak. The operation of gas, solid fuel, pellet and electric boilers, solar collectors, various types of heat pumps in the heat supply systems of buildings and civilian buildings is analyzed. The high-quality operation of the heat supply system is affected by various schemes of connecting consumers to heat generators. The specifics of the effective operation of the combined heat supply system are the coordination of various hydraulic “generator-consumer” modes. In practice, three approaches are used to coordinate the modes of operation of alternative heat supply systems with consumers: regulation of the power of the heat source, programming of heat consumption modes, introduction of heat accumulators. It is important to find out the conditions for the effective use of heat accumulators for intermittent heating mode, which can ensure a decrease in the thermal power of a heat generator operating in superheat mode. The operation of the pilot plant of the integrated system of alternative heat supply (ISAHS) was studied, the technical and economic indicators obtained for the heating period for three different types of heat generators: gas boiler, pellet boiler, heat pump were analyzed. An experimental study of the combined heat supply system for various heat supply facilities made it possible to establish that for public buildings, a rational way to increase their efficiency is the use of intermittent heating modes, a two-stage storage system, and coordination of structural and mode parameters of the main contours of the system.