Система теплоплостачання з використанням скидного тепла трансформатора

Abstract

Поставлена задача використання скидного тепла потужних електричних трансформаторів для теплопостачання житлових та виробничих будівель. Скидне тепло трансформаторів є низькотемпературним і тому для нього необхідні догрівачі. Розглянуто теплову схему системи теплопостачання з електротрансформатором та догрівачами — тепловим насосом та електропідігрівачем. Після конденсатора теплової насосної установки (ТНУ) вода догрівається в електронагрівачеві та надходить до споживача. Теплова потужність трансформатора та температура гарячої води, що надходить до споживача, відомі. Невідомою є температура води, що надходить до електропідігрівника після конденсатора ТНУ. За критерій вибору варіантів з різними температурами води взято сумарні дисконтовані витрати на обладнання системи теплопостачання. Дисконтовані витрати на систему теплопостачання визначаються, як сума витрат на теплообмінники, насоси та спожиту їхніми приводами електроенергію, витрат на ТНУ та на спожиту електроенергію її компресора, витрат на догрівач та затрат на спожиту ним електроенергію. Розроблена комп’ютерна програма визначення сумарних дисконтованих витрат на систему теплопостачання з регенерацією скидного тепла трансформатора. Наведено результати розрахунків сумарних дисконтованих витрат на варіанти системи теплопостачання. Досліджені варіанти без ТНУ з нагріванням води в електронагрівнику, з нагріванням води в ТНУ та догрівом її в електронагрівнику. Теплові потужності ТНУ та електричні потужності приводів компресорів за різних температур води з конденсаторів визначалися за допомогою відомої програми FKW Cycle. Виконано порівняльний аналіз отриманих результатів і показано, що сумарні дисконтовані витрати на варіант з ТНУ менші сумарних дисконтованих витрат на варіант без ТНУ, що характер зміни сумарних дисконтованих витрат зі змінами температури нагрітої в ТНУ води однаковий для широкого інтервалу питомих вартостей ТНУ та електроенергії. Найменші сумарні дисконтовані витрати відповідають найменшому нагріву води в ТНУ та, відповідно, найбільшому догріву в електронагрівачеві.

The task is to use the waste heat of powerful electric transformers for hot water supply in residential and industrial buildings. The high heat of transformers is of low-temperature and therefore requires heaters. The thermal scheme of the hot water supply system with electric transformer and heater - heat pump and electric heater is considered. In the scheme, the heat from the transformer is transmitted to oil, from oil to the heat in the oil-heat exchanger is transferred to water, from water to the evaporator of the heat pump installation (HPI) is transferred to the freon and from the freon to the water of the hot water system is transmitted in the condenser of the HPI. After the HPI condenser, water is heated in the electric heater and is supplied to the consumer. The thermal capacity of the transformer and the temperature of hot water supplied to the consumer are known. The temperature of the water supplied to the heater after the HPI condenser is unknown. According to the criterion of quality of variants with different water temperatures, the total cost of equipment of the scheme of hot water supply system is accepted. The method of determination of the total reduced costs of the hot water supply system with regeneration of waste heat of the transformer is offered. Costs for the hot water supply system are defined as the sum of the costs of heat exchangers, pumps and their consumed electricity, the costs of HPI and consumed electricity of its compressor, the cost of the heater and the consumption of electricity. A computer program for determining the total reduced costs of a hot water supply system with regeneration of the transformer discharge heat has been developed. The results of calcula-tions of the total reduced costs for hot water system options are presented. The variants without HPI with heating of water in the electric heater, with heating of water in HPI and heating it in the electric heater are investigated. The HPI thermal capaci-ties and the compressor drive electrical capacities at different water temperatures from the condensers were determined using the well-known FKW Cycle program. The comparative analysis of the obtained results is performed and it is shown that the cumulative cited costs for the variant of HPI are lower than the cumulative cited costs of the variant without HPI, that the nature of change of the cumulative reduced costs when the temperature of the heated in HPI of water is the same for a wide range of specific costs of HPI and electricity. The lowest total costs shown correspond to the lowest water heating in the HPI and, accordingly, the highest heating in the electric heater.

Поставлена задача использования сбросного тепла мощных электрических трансформаторов для тепло-снабжения жилых и производственных зданий. Сбросное тепло трансформаторов является низкотемператур-ным и поэтому для него необходимы догреватели. Рассмотрена тепловая схема системы теплоснабжения с электротрансформатором и догревателями — тепловым насосом и электроподогревателем После конденса-тора ТНУ вода догревается в электронагревателе и поступает к потребителю. Тепловая мощность транс-форматора и температура горячей воды, поступающей к потребителю, известны. Неизвестной является температура воды, поступающая в электроподогреватель после конденсатора ТНУ. Критерием качества вариантов с разными температурами воды приняты суммарные дисконтированные затраты на оборудование схемы системы теплоснабжения. Дисконтированные затраты на систему теплоснабжения определяются как сумма затрат на теплообменники, насосы и потребленную их приводами электроэнергию, затрат на ТНУ и на электроэнергию ее компрессора, затрат на догреватель и затрат на ним потребляемую электроэнергию. Разработана компьютерная программа определения суммарных дисконтированных затрат на систему тепло-снабжения с регенерацией сбросного тепла трансформатора. Приведены результаты расчетов суммарных дисконтированных затрат на варианты системы теплоснабжения. Исследованы варианты без ТНУ с нагревом воды в электронагревателе, с нагревом воды в ТНУ и к догревом ее в электронагревателе. Тепловые мощности ТНУ и электрические мощности приводов компрессоров при различных температурах воды из конденсаторов определялись с помощью известной программы FKW Cycle. Выполнен сравнительный анализ полученных ре-зультатов и показано, что суммарные дисконтированные затраты на вариант с ТНУ меньше суммарных дис-контированных затрат на вариант без ТНУ, что характер изменения суммарных дисконтированных затрат при изменениях температуры нагретой в ТНУ воды одинаков для широкого интервала удельных стоимостей ТНУ и электроэнергии. Наименьшие суммарные дисконтированные затраты соответствуют наименьшему нагреву воды в ТНУ и, соответственно, наибольшему догреву в электронагревателе.