автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Разработка и исследование систем автономного энергоснабжения при применении природного газа

Введение

Буквенные обозначения Технические нормы и правы

1. Современное состояние проблемы в области разработок комплексных систем энергоснабжения зданий и сооружений

1.1 Общие положения

1.1.1 Состояние энергоснабжения

1.1.2 Развитие мирового рынка энергоносителя

1.2 Значение и потенциал нетрадиционных источников энергии

1.2.1 Нетрадиционные, регенеративные и вторичные источники энергии

1.2.2 Разпределение нетрадиционных источников энергии

1.2.3 Потенциал и ресурсы использования регенеративных источников энергии

1.3. Развитие мирового рынка энергоносителя

1.3.1 Анализ и прогноз потребления энергии

1.3.2 Развитие потребления энергии в России

1.4 Основные схемы энергоснабжения

1.4.1 Централизованное и автономное энергоснабжение

1.4.2 Принцип теплофикации

1.4.3 Моно-бивалентный режимы эксплуатации источников энергии

1.5 Разработка автономных систем энергоснабжения

1.5.1 Выбор и оптимизация систем энергоснабжения

1.5.2 Выбор схем автономных систем энергоснабжения

1.5.3 Проектирование компоновок энергогенерирующих установок

1.6 Совместное генерирование тепловой и эелектрической энергии

1.6.1 Применение ДВС в качестве Мини-ТЭЦ

1.6.2 Общие сведение о применения Мини-ТЭЦ

1.6.3 Установки, работающие с газовыми турбинами

1.6.4 Комбинированные схемы с турбинами

1.7 Использование теплоты уходящих газов

1.7.1 Потери теплоты уходящих газов от ДВС и отопительных котлов

1.7.2 Принцип использования высшей теплоты сгорания теплова

1.7.3 Применение теплообменников для глубокого охлаждения продуктов сгорания

1.8 Возможности применения трансформаторов теплоты и электрической энергии

1.8.1 Действие тепловых насосов в системах автономного энергоснабжения

1.8.2 Действие тепловых насосов в комбинированных установках

1.9 Выводы

2.0 Теоретические основы проектирования и оценка автономных комплексных систем энергоснабжения

2.1 Термодинамический анализ систем энергоснабжения

2.1.1 Задача энергетического анализа

2.1.2 Теория энергетического баланса

2.1.3 Показатель и применение энергетического баланса

2.2 Оценка эффективности систем автономного энергоснабжения

2.2.1 Оценка эффективности работы Мини-ТЭЦ

2.2.2 Оценка эффективности преобразования энергии в тепловых насосах 2.2.2 Оценка использования первичной энергии в системах автономного энергоснабжения

2.3 Оптимизация схем и установки автономного энергоснабжения

2.3.1 Выбор компоновок и определение их мощности

2.3.2 Новый метод определения стоимости выработки электрической и тепловой энергии

2.3.3 Регулирование автономных теплогенерирующих установок с теплоаккумуляторами

2.4 Выводы

3. Термодинамический анализ газовых ДВС и тепловых насосов в автономных систем энергоснабжения

3.1 Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

3.1.1 Особенности применение ДВС в системах автономного энергоснабжения

3.1.2 Конструкции двигателей внутренного сгорания

3.1.3 Термодинамические описание рабочего процесса ДВС

3.2 Новый метод расчета рабочего процесса с помощью энергетического баланса

3.2.1 Общое положение

3.2.2 Предварительные расчеты

3.2.3 Расчет необходимых величин рабочего процесса ДВС

3.2.4 Энергетический расчет работы ДВС

3.2.5 Расчет энергетических показателей ДВС

3.2.6 Расчет энергетического состояния уходящих газов ДВС

3.2.7 Определение эффективности рабочего процесса ДВС

3.2.8 Тепловой баланс ДВС

3.2.9 Определение различных КПД работы ДВС

3.3 Термодинамическое описание компрессорного теплового насоса

3.3.1 Рабочий цикл компрессорного теплового насоса

3.3.2 Термодинамический расчет компрессорного теплового насоса

3.3.3 Практическая оценка компрессорного теплового насоса

3.4 Выводы

4. Характеристика эксплуатации газовых ДВС тепловых насосов в автономных системах энергоснабжения

4.1 Общие положения

4.2 Характеристика эксплуатации Мини-ТЭЦ

4.2.1 Режим нагрузки во время эксплуатации установки

4.2.2 Расчет эффективности мини-ТЭЦ в зависимости от режима эксплуатации

4.2.3 Нагрузочные характеристики работы ДВС

4.2.4 Скоростные характристики газовых ДВС

4.3 Эффективность работы генератора в зависимости от режима эксплуатации

4.4 Характеристика эксплуатации компрессорных тепловых насосов

4.4.1 Тепловой насос как динамическим теплогенератором

4.4.2 Обобщение результатов опыта эксплуатации и экспериментального исследования теплонасосных установок для отопительных нужд

4.5 Новые способы регулирования мини-ТЭЦ и теплового насоса

4.5.1 Регулирование частичного режима нагрузки

4.5.2 Регулирование нагрузки газового двигетля мини-ТЭЦ

4.5.3 Регулирование эксплуатации теплового насоса

4.6 Новая комбинированная установка для совместной выработки электрической и тепловой энергии

5.0 Экспериментальное исследование работы автономных комплексных систем энергоснабжения (в том числе Мини-ТЭЦ и тепловый насос)

5.1 Общие положения

5.2 Экспериментальной комплекс

5.2.1 Использование экспериментальной установки

5.2.2 Конструкция и схема экспериментальной установки

5.2.3 Описание компоновок и элементов экспериментального комплекса

5.2.4 Варианты и подключение элементов экспериментального комплекса

5.3 Экспериментальное исследование системы газовой ДВС и генератора

5.3.1 Исходные данные

5.3.2 Описание эксперимента

5.3.3 Энергетический баланс и определение энергетических показателей исследований мини-ТЭЦ

5.3.4 Представление результатов опытов

5.3.5 Сравнение результатов термодинамического моделирования с экспериментальными исследованиями

5.4 Экспериментальное исследование компрессорного теплового насоса

5.4.1 Исходные данные

5.4.2 Описание эксперимента

5.4.3 Энергетический баланс и определение энергетических показателей исследований компрессорного теплового насоса

5.4.4 Представление результатов опытов

6.0 Охрана окружающей среды при работе автономных систем энергоснабжения зданий и сооружения

6.1 Общие положение

6.2 Образование токсичных и вредных веществ в продуктах сгорания природного газа

6.3 Способы уменьшения вредных веществ в выбросах

6.3.1 Устранение неполноты сгорания

6.3.2 Очистка выбросов от оксидов азота

6.3.3 Применение катализаторов в автономных систем энергоснабжения

6.4 Исследование эмиссий парниковых газов от автономных устаноновок энергоснабжения

6.4.1 Оценка эмиссии парникового газа СОг во время эксплуатации установки

6.4.2 Эмиссия парниковых газов во течении периода существования установки

6.4.3 Оценка воздействия вредных факторов на окружающую среду

6.5 Исследование выбросов вредных веществ от газового ДВС

6.5.1 Общие положения

6.5.2 Образование вредных веществ в цилиндре ДВС

6.6 Экспериментальное исследование

6.6.1 Описание лабораторных устройств для измерения состава уходящих газов

6.6.2 Приборы для определения состава уходящих газов

6.6.3 Исходные данные

6.6.4 Описание эксперимента

6.6.5 Результаты опыта

6.6.6 Влияние катализатора и теплообменника на состав уходящих газов теплогенераторов

Актуальность темы

Наше время характеризуется большим потреблением энергетических ресурсов и его дальнейшим интенсивным ростом. В результате быстрого роста энергопотребления значительно усложеняется в сфере энергетики, ряда стран особенно тех, которые не располагает достаточным количеством природных запасов топлива [1].

Особое значение получила политика энерго- и ресурсосбережения в мире. На XIV Мировой Энергетической Конференции в Монтреале отмечалось, что в последние годы наметился рост энергопотребления по сравнению со средними темпами 80-х годов XX века. Темпы роста потребления топлива до 2020 г. оцениваются в 1,2 - 1,6 % в год и значительно опережают темпы прироста первичной энергии [2].

С повышением мирового роста потребения энергетических ресурсов происходит болыцой выброс «парникового газа» СО2 в России, потом США, Китай, Японии и Германии. Уменьшение эмиссии СОг необходимо для долго-временного обеспечения жизни на земле [3].

На международной научной конференции в Германии «Enquete Kommission des deutschen Bundestages» установлено, что для защиты атмосферного воздуха необходимо уменьшение эмиссии СО2 в 2005 г. на 25 % в 2025 г. на 50 % и в 2050 г. на 80 % по сравнению 1987 г [3]. Выше представленные данные подверждают необходимость врешении актуальной проблемы оптимизации и модернизации в сфере энергоснабжения во всех странах мира.

Названная конференция предлагает до 2005 г. два основных направления энергосбережения и уменьшения выбросов в атмосферу вредных веществ [3]:

1. Повышение эффективности энергогенерирующих установок (исследование, оптимизация существующих установок, новые технологии);

2. Замена топлив, т. е. применение топлив с малым содержанием углеродов.

Предлагается также применение источников, действующих без процессов сгорания природных топлив (тепловых насосов, солнечной энергии и т. п.).

Рассматриваемая актуальная проблема соответствует развитию и внедрению современных способов энергогенерирования в западно-европейских странах.

В настоящей работе выполнены исследования и оптимизация существующих энергогенерирующих установок, внедрение новых технологий и применение природного газа в сфере автономного энергоснабжения.

В основу диссертационной работы положено разработка и исследование с совместной выработкой электрической и тепловой энергии или применение тепловых насосов, их экспериментальное исследование динамического режима нагрузки и возможности расчета и оптимизации. Такое решение комплексной задачи полностью совпадает с актуальными вопросами автономного энергоснабжения. Это прежде всего в системах небольшой мощности выработки электрической и тепловой энергии, где нагрузки часто изменяется. При этом эффективность работы автономных систем на всех режимах должен обеспечить экономичность генерирования энергии и защиту окружающей среды.

Применение газовых двигателей для совместной выработки электрической и тепловой энергии в качестве мини-ТЭЦ в автономных системах энергоснабжения позволяет экономически выгодно и экологически целесообразно получить энергию.

В настоящее время в западно-европейских странах имеется более 1000 мини-ТЭЦ в многих отраслях энергохозяйства с мощностью от 5 до 20.000 кВт [4]. При этом развитие тепловых насосов с приводом начиналось в конце 70-ых годов XX века. Следует отметить, что в России не имеется достаточного опыта комбинированного применения газовых двигателей и тепловых насосах в автономных системах энергоснабжения. Природный газ имеет особо важное значение для народного хозяйства России. В настояще время году доля природного газа в топливом балансе страны составила 50 % и она постоянно растет [5].

Для решения рассматриваемой проблемы предлагается внедрение новых технологий на базе мини-ТЭЦ и оптимизация существующих установок [6].

Диссертационная работа посвещена разработке методов проектирования, исследованию и оптимизации энергогенерирующих установок, работающих с газовыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС), в системах автономного энергоснабжения городского хозяйства.

Цель исследований

Разработка и исследование комплексных установок совместной выработки электрической и тепловой энергии, определение возможности использования тепловых насосов в автонономних системах энергоснабжения, работающих с газовыми ДВС.

Общие задачи исследований:

- разработка методики применения газовых двигателей в автономных системах энергоснабжения зданий и сооружений;

- исследование автономных установок энергоснабжения, работающих с газовыми двигателями внутренного сгорания и тепловыми насосами;

- разработка критериев для термодинамической оценки автономных систем с помощью энергетического баланса;

- разработка математической модели для описания энергетического поведения газовых ДВС, работающих в автономных систем энергоснабжения;

- разработка экспериментального комплекса для исследования автономных систем энергоснабжения, имеющих газовый ДВС и компрессорный тегоювый насос;

- экспериментальные исследования эффективности применения газового двигателя и теплового насоса в зависимости от динамических нагрузок;

- Исследование состава уходящих газов ДВС в зависимости от режима эксплуатации.

Научная новизна

Научная новизна наиболее существенных результатов работы заключается в комплексном решении проблемы автономного энергоснабжения зданий и сооружений городского хозяйства при использовании природного газа.

В результате теоретических и экспериментальных исследований решены следующие аспекты проблемы:

- разработана методика оптимизации автономных систем энергоснабжения с применением газовых двигателей внутренного сгорания для совместной выработки электрической и тепловой энергии в условиях резко меняющихся нагрузок, характерных для малой и средней мощности;

- сформолированы критерии термодинамической оценки автономных систем на базе термодинамического баланса; разработана физико-математическая модель для описания энергетической эффективности работы газовых двигателей (программа «МаШСАО»);

- получены результаты экспериментальных исследований эффективности работы газового ДВС и состава продуктов сгорания в зависимости от динамической нагрузки;

- разработаны новые способы регулирования автономных систем энергоснабжения, оборудованных теплоаккумуляторами;

- предложен способ определения стоимости генерирования энергии, т. е. распределение стоимости выработки тепловой и электрической энергии в комплексных системах.

Практическая ценность и реализации работы

Полученные в диссертации результаты предназначены для использования при разработке, дальнейшем исследовании и оптимизации высокоэффективных и экологически чистых в эксплуатации автономных систем энергоснабжения, работающих с газовыми двигателями и тепловыми насосами;

Практическое значение работы заключается в следующем:

- создан научно-экспериментальный комплекс, позволяющий выполнять весь объем работы по исследовании автономных систем энергоснабжения;

- разработаны инженерные методы проектирования автономных установок энергоснабжения с применением газовых двигателей для совместной выработки электрической и тепловой энергии;

- в Эрфуртской высшей технической школе внедрена опытная установка для комплексного энергоснабжения лабораторного корпуса;

- предложений метод экономических расчетов используется на предприятиях муниципального энергоснабжения;

- результат исследований используются в учебном процессе Ростовского государственного строительного университета (дисциплина - «Энергосбережение в системах теплоснабжения и вентиляции») и в Эрфуртской высше технической школе (дисциплины

- «Газовая техника», «Энергохозяства»).

Достоверность основных научных результатов и выводов,

Достоверность основных научных результатов и выводов, полученных в работе, обеспечиваются правильностью и корректностью постановки задачи, обоснованием выбора методики исследования процессов, происходящих при работе установок автономного энергоснабжения. Степень достоверность основных результатов работы и рекомендуется расчетных методик контролировались путем сопоставления полученных результатов с данными проводимых исследований.

Личный вклад автора заключается в непосредственном формировании концепции работы, создании экспериментального комплекса для исследования работы автономных систем энергоснабжения, проведении комплексного экспериментального исследования предлогаемых установок, анализе полученных результатов, разработке методики проектирования автономных систем энергоснабжения с применением газовых двигателей для совместной выработки электрической и тепловой энергии.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях «Строительство 1998» - «Строительство 2002» (Ростов н/Д, 1998 - 2002 гг.); На научно-технических конференциях в Эрфуртском инженерно-строительном институте (Эрфурт [Германия] 2000 -2002 гг.); На международной научно-практической конференции «Рациональное использование энергии в строительстве и на транспорте» (Ростов н/Д, 2000 г.); На межвузовской научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды», РГАСХМ (Ростов н/Д, 2000 г.); На научно-прак-тической конференции «Untemehmenskontakttag» (Эрфурт [Германия], 2001 г,); На научно-практических семинарах Ростовского государственного строительного уни-верситета (Ростов н/Д, 1998 - 2002 гг.); На научно-практических семинарах Эрфуртском инженерно-строительном институте (Эрфурт [Германия], 2000 - 2002 гг.); На промышленной выставке «Haus + Technik 2001» (Эрфурт [Германия], 2001 г.); На международной конференции «Энергосбережение и охрана воздушного бассейна при использовании природного газа» (Ростов н/Д, 2002 г.); На научно-практической конференции Дрезденского технического университета (Дрезден [Германия], 2002 г.); На технических советах Ассоциации «Теплоснабжения» (Ростов н/Д, 2001 - 2002 г.); На научно-техническом семинаре кафедры «Теплотехника и котельные установки» Московского государственного строительного университета (Москва, 2002 г.).

На защиту выносятся:

1. экспериментальный комплекс для исследования автономных систем энергоснабжения;

2. экспериментальные исследования эффективности работы газового двигателя и теплового насоса в зависимости от динамической нагрузки;

3. математическая модель для описания энергетической эффективности газовых двигателей (программа «MathCAD»);

4. разработанные критерии для термодинамической оценки автономных систем на базе энергетического баланса;

5. новые способы регулирования автономных систем энергоснабжения, газовых двигателей и тепловых насосов, оборудованных теплогенераторами;

6. основы проектирования автономных установок энергосбережения с примене-нием газовых ДВС для совместной выработки электрической, тепловой энергии.

Публикации

Результаты исследований по теме диссертации изложены в 13 печатных работ.

Объем и структура диссертации

Работа состоит из введения, 6 разделов, заключения, списки использованной литературы и 18 приложений. В ней содержится 260 страниц машинописного текста, 98 рисунков, 17 таблиц. Список использованной литературы включает 74 наименований.

0.2. Буквенные обозначения

0.2.1 Коэффициенты и величины а©

МИН асред &макс

Яосн я опт "осн а Ье ь; В

Втоп

В сум топ

В теп топ

Вэл топ

Вч г

Гэкв с02,1 нм3/ кВт ч.] [нм3/кВт ч.] [нм3] [м3/с]

С02,1 экв коэффициент нагрузки минимальный коэффициент нагрузки (= ао) средний коэффициент нагрузки максимальный коэффициент нагрузки коэффициент основной тепловой нагрузки оптимальный коэффициент основной нагрузки ануитэт (экономический коэффициент) эффективные удельные расходы топлива индикаторные удельные расходы топлива объемный расход топлива расход топлива суммарный расход топлива для выработки электрической, тепловой энергии

М3] расход топлива для выработки теплоты [м3] расход топлива для выработки электричества [м3] абсолютный расход топлива [нм3/ ч.] коэффициент кумулированной эмиссии СОг [кг СОг/ кВт ч.] коэффициент суммарной кумулированной эмиссии СОг энергоустановки кгС02/кВтч.] расчетный коэффициент, учитывающий кумулированную эмиссию СОг кг С02/кВт ч.] расчетный коэффициент, учитывающий кумулированную эквивалентную эмиссию «парниковых газов» [кг СОг/ кВт ч.]

С Св

СдЕМ ^ экв

СОР

Спг Срш а Сстр

Стоп

Сэкс

Суш. 1

Сху с

Сщ (1 е Е

Е° f ¥ ¥

Ъл

Ротное м

Ь1,Ь2, Ьз, 114

Н,1 теплоемкость [кДж/К] теплоемкость воздуха [кДж/ (нм3*К)] кумулированная эмиссия СОг за счет демонтаха установки [кг СО2] кумулированная эквивалентная эмиссия «парниковых газов» [кг СО2] Коэффициент энергетического преобразования теплоемкость природного газа [кДж/ (нм3*К)] средная изобарная теплоемкость рабочей смеси [кДж/ (кг* К)] кумулированная эмиссия СО2 за счет изготовления материалов и монтажа установки [кг СОг] кумулированная эмиссия СО2 за счет подготовки и сгорания топлива кгС02] кумулированная эмиссия СО2 за счет дополнительных расходов энергии для эксплуатации установки [кг СОг] изохорная теплоемкость рабочей смеси расчетный коэффициенть стоимости кДж/ (нм3*К)] [у.е./ кВт ч.] [кДж/(кг*К)] [м/с] кДж] [кВт] м2] [м2] удельная теплоемкость средная скорость поршня коэффициент коэффициент изменения цен энергия поток энергии коэффициент стоимости полная гоюшадь открытия клапана поверхность теплоаккумулятора коэффициент энергетической пользы площадь поршня коэффициент электрической пользы относительным коэффициентом энергетической пользы удельная энтальпия энтальпия рабочего хладогента теплового насоса, соответствующих точек процесса в диаграмме [кДж/ кг] энтальпия [кДж] проценты состояние объем капитальновложения в установки [у. е.] кДж/кг]

15

1о независимая стоимость

ЗМ преобразования работы теплового насоса к коэффициент тепелопередачи [кДж/(м *К)] к объем кислорода, необходимого для сжигания топлива [нм3/ нм3] к; удельная стоимость установки [у.е./кДж] кнез независимая постоянная стоимость [у.е./кВт ч] кзав зависимая постоянная стоимость [у.е./кВт ч] кпост постоянные затраты эксплуатации установки [у.е./кВт ч] кд удельная стоимость выработки тепловой эенргии [у,е./кВт ч] кдби удельная стоимость теплогенерирования полной бивалентной системы у.е./ кВт ч.] крас расходные затраты эксплуатации установки [у.е./кВт ч] кэ удельная стоимость выработки электрической энергии [у.е./кВт ч] кэл удельные доходы продажи электричества [у.е./кВт ч]

К стоимость [У-е.]

К расчетный коэффициент р^ВЛОЖ капитальное вложение [У-е.]

Кпотс постоянные затраты [У-е-]

К<3 капитальные затраты на выработку тепловой энергии [у.е.]

Крас расходные затраты [У-е.]

ТУ" ЭЛ ^-рас расходные затраты выработки электрической энергии [У-е-]

V теп •Г^рас расходные затраты выработки тепловой энергии [у.е.]

Кэ,т общая стоимость выработки электрической и тепловой энергии [у.е.]

КТОп стоимость топлива [у.е.] тг теп ^топ капитальные затраты выработки теплоты [У.е-]

V- ЭЛ г^топ капитальные затраты генерирования электрической энергии [У-е-] кит коэффициент использования топлива кпэ коэффициент использования первичной энергии кпд коэффициент полезного действия

КПДсрав электрический КПД сравниваемой ТЭЦ

КПДсум суммарный КПД установки

КПДтерм термический КПД установки

КПДэл электрический КПД установки кпд(1) КПДэл предпологаемой паровой турбины кэ коэффициент преобразования энергии кти комп и и

Ьот

Ь« искр

М, ш т° т' вод

Мтоп

1у.Г. П

П, фас Псж Nэф ы норм мех

М част ^мех Р

Ра

Ръ

Рг

Рс

Ре

РЛ Рх

Риеп

Ркон

Рш

Рт.н

Рг

Раи коэффициент теплоиспользования удельное количество работы, затраченной на привод компрессора [кДж/кг] Эффективная работа двигателя количество теоретически необходимого воздуха для сгорания [нм3/ нм3] масса теоретически необходимого воздуха для сгорания [кг/ кг] работа в основном цикле [кДж] полезная работа основной петли рабочего цикла с учетом округления [кДж] масса [кг] массовый расход [кг/с] коэффициент динамики изменениз цен цен массовый расход воды в конденсаторе [кг/час] массовый расход хладоагента [кг/с.]

Массовый расход топлива [кг] Масса уходящих газов число оборотов [ 1 / мин. ] показатель политропы расширения коэффициент политропного сжатия номинальная эффективная мощность [кВт] нормативный режим механической нагрузки [кВт] частичный режим механической нагрузки [кВт] давление [Па] давления ходов впуска, давление начала сжатия [бар] давлением расширения [бар] давления ходов выпуска [бар] давление рабочей смеси в конце сжатия [бар]

Среднее эффективное давление [бар] среднего индикаторного давления [бар] давлений испарения [бар] конденисации [бар] среднего рабочего давления [бар] потери на трение в механизме [бар] давление сгорания [бар] коэффициент «Пауера» затраты электрической энергии для привода вентилятора испарителя [кВт] теоретическая мощность, затраченной на привод компрессора [кВт] мех Рнас Ро.с. Рраз

Ррег Рэф

Рэл

Рнорм эл

Рчаст эл

Р* П

П дем — Петр ~

Птоп ~ Пэкс — ч ч1

Я.ИСП

Чкои поток механической энергии [кВт] затраты электрической энергии для привода отопительного насоса [кВт] давление окружающой среды [бар] затраты электрической энергии для системы размороживания испарителя кВт] затраты электрической энергии для системы регулирования [кВт] эффективная мощность [кВт] поток электрической энергии [кВт] нормативный режим электрический нагрузки [кВт] частичный режим электрической нагрузки [кВт] давления сгорания, в момент окончания основного процесса сгорания [бар] коэффициент поведения цен затраты энергии для демонтажа установки [кВт ч.] затраты энергии для изготовления материалов и сооружения установки кВт ч.] содержание энергии в природных топливах [кВт ч.] затраты дополнительной энергии для эксплуатации установки [кВт ч.] удельное количество тепловой энергии [кДж/кг] коэффициент процентной ставки удельное количество теплоты, приня-той рабочим телом при его испарении в испарителе [кДж/кг] удельное количество теплоты, отданное рабочим телом при его конденсации кДж/кг]

Чоб объемная производительность хладоагента [кДж/м3] пот Яу.г. потери теплоты уходящих газов [%]

2 количество тепловой энергии [кДж]

2° поток тепловой энергии [кВт]

Рас теплота в процессе сжатия [кДж]

С^сгг теплота, выделяющаяся в процессе видимого сгорания [кДж]

Ргод теплопроизводительность за год эксплуатации устновки [кВт ч.]

-ч котел Угод работа пикового котла за год эксплуатации устновки [кВт ч.] л мини-ТЭЦ Угод работа мини-ТЭЦ за год эксплуатации устновки [кВт ч.]

Г» сум Угод работа теплогенерирующей установки за год эксплуатации устновки [кВт ч.]

Одог теплота догорающего топлива [кДж]

01 теплота, выделяющаяся при сгорания топлива [кДж]

18

Он низшая теплота сгорания [кДж/м3]

Q0мaкc максимальная (расчетная) величина потребления теплоты [кВт]

0°макс максимальная (расчетная) нагрузка теплогенерирующой установки [кВт] котел V макс максимальная мощность пикового котла [кВт] ло мини-ТЭЦ V макс максимальная мощность мини-ТЭЦ [кВт] о сум V макс максимальная (расчетная) мощность теплогенерирующей установки [кВт]

С^°мин минимальная нагрузка [кВт]

Q0ocн основная отопительная нагрузка [кВт]

Оост остатка энергии [кВт]

Q пик пиковая нагрузка [кВт]

С^°сред средняя нагрузка [кВт]

2ос отводимая в стенки теплота [кДж]

Оосн теплопроизводительность за год эксплуатации основного теплогенератора кВт ч.]

Оох теплота охлаждения [кВт ч.]

С^теп суммарная тепловая работа [кВт ч.]

0°теп Тепловая производительность теплового насоса [кВт]

Отн теплопроизводительность теплового насоса [кВт ч.]

Отоп теплота топлива [кВт ч.]

Оу.г утилизация теплоты уходящих газов [кВт ч.]

Производительность холода теплового насоса [кВт] гЬо плотность [кг/м3]

Б число электропроизводительности

Б средняя скорость поршня [м/ сек.] t безразмерная время г температура [°С]

V- Г. температура уходящих газов [°С] и температура видемого сгорания [°С] т температура [К]

Та Температура начала сжатия [К]

Ть температурой расширения [К]

Тс температура рабочей смеси в конце сжатия [К]

Тг температура горючего газа перед двигателем [К]

Тг. см Температура горючей смеси перед цилиндром [К]

Тисп Температура испарения хладоагента [К]

19

Ткон Температура испарения хладоагента [К] т„ нормативный срок окумаемости [год]

Ток срок окупаемости [год]

То.с. температура окружающей среды [К]

Тэл энергетический срок окупаемости [год] т1 макс 1об максимальная температура в обратном трубопроводе [К]

Тоткл Температура отключения теплогенератора [К]

Тпер срок окупаемости использованной первичной энергии [год]

Р макс 1под максимальная температура в подающей магистрале [К]

Тпуск Температура пуска теплогенератора [К]

Тэкс время эксплуатации установки [час] гр пол •■экс время эксплуатации при полном режиме нагрузки [час]

Т сум А ЭКС суммарная время эксплуатации установки [час] т 1 см температуры остаточных газов [К]

Тг температура сгорания, в условный момент окончания основного процесса сгорания [К] и удельная внутренная энергия [кДж/кг] и внутренная энергия [кДж]

V объем теплоносителя [м3]

V удельный объем [м3 /кг] уО поток теплоносителя [м3/с] гео геометрический объем компрессора [м3]

ДВС объем двигателя [литр] количество остаточных газов [нм / нм ] про теоретическая объемная производительность компрессора теплового насоса м3/с.]

V до V р. см. Количество рабочей смеси до сгорания •2 о [нм / нм ]

V по V р. см. Количество рабочей смеси после сгорания ч я [нм / нм ]

Усг количество теоретических продуктов сгорания я я [нм / нм ]

V до " ч. см количество чистой газовоздушной смеси до сгорания [нм / нм ]

V 1,0 » ч. см количество чистой газовоздушной смеси после сгорания О 1 [нм / нм ] годовые затраты электри-ческой энергии для привода вентилятора [кДж] комп годовые затраты электрической энергии для привода компрессора [кДж] количество механической энергии [кДж]

Wнac годовые затраты электрической энергии для привода отопительного насоса кДж]

Ураз годовые затраты электрической энергии для системы размороживания [кДж]

Vper годовые затраты электрической энергии для системы регулирования [кДж]

Wэл количество электрической энергии [кДж]

V? производительность электрической энергии установки [кВт ч.]

УЭЛ. г годовая производительность электрической энергии рассматриваемой установки [кВт ч.]

УЭЛ. стр затраты электрической энергии для изготовления материалов и сооружения установки [кВт ч.]

УЭЛ. дем затраты энергии для демонтажа установки [кВт ч.]

Wэл. экс затраты дополнительной энергии для ремонта, обслуживания установки [кВт ч.]

ЧУсумпол суммарная полезная производительность электрической энергии кВт ч.] сум^'^* суммарный расход электрической энергии [кВт ч.]

X коэффициент энергетической ценности теплота э удельная эмиссия в атмосферу вредных веществ [г/кВт ]

Э эмиссия в атмосферу вредных веществ [г]

Э вспомогательный множитель

Эч Эксергия [кДж]

Эг годовая производительность энергии рассматриваемой установки [кВт ч.] г число цилиндров

7, вспомогательный коэффициент цтоп удельная цена топлива [у.е./м3] а КИТ а коэффициент избытки воздуха

Р средний КИТ р(а) отношение основной к суммарной тепловой энергии

АМ разность между объемом продуктов сгорания и суммой объемов газообразного горючего и потребного кислорода [нм3/ нм3]

А Ьскр энергия, потерянная в округлениях [кДж]

Ар потер давления [бар]

5 средний КЭ

5а сопротивления впускной систем [бар]

8Г сопротивления впускной и выпускной систем [бар]

8мех степень механической нагрузки

8ЭЛ Степень электрической нагрузки

8 КЭ е степень сжатия бс коэффициент преобразования круглового цикла Карно тн коэффициент преобразования энергии теплового насоса

Бтоп' удельная эмиссия СОг природного топлива [кг СО2/ кВт ч.] у коэффициент остаточных газов л КПД г|а, эл средний электрический КПД установки г)а, терм средний термический КПД установки т};, а, г)| абсолютный индикаторный КПД т)ИНд индикаторный КПД компрессора т|км коэффициент, учитывающий степень обратимости процесса сжатия в компрессоре г]м механический КПД установки

Лм, норм нормативный механический КПД

Лмехшл механический КПД двигателя во время полного режима нагрузки

ЛмехЧаст частичного механического КПД г]охл КПД использования теплоты охлаждения цилиндров двигателя и г) сум суммарный КПД двигателя т|терм термический КПД двигателя

ЛТд степень термодинамического совершенства цикла Карно г|э коэффициент, учитывающий приближение эталонного цикла к необратимому циклу Карно г|эл механический и электрический КПД установки г)эЛген КПД генератора т)Эф абсолютный эффективный КПД

ЛмехДВС механический (эффективный) КПД ДВС т|у.г. КПД использования теплоты уходящих газов двигателя

Л у коэффициент наполнения цилиндра г. степень повьппения давления

-комп безразмерный коэффициент подачи компрессора ц средний КПД

Цд коэффициент действительного молекулярного изменения рабочей смеси

Ио теоретический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

V,VTц степень термодинамического совершенства реального процесса комп »хла удельный объем хладоагента [м3/ кг]

Сг коэффициент очистки

Сд коэффициент дозарядки

Сс коэффициент неравенства теплоемкостей коэффициент выделения тепла

Р степень предварительного расширения

Рв л плотность воздуха для сгорания в нормальных условиях [кг/ нм ]

Рп.г плотность природного газа [кг/ нм3] а отношение выработки энергии

X коэффициент такности экс срок эксплуатации установки [год] КОН температура воды в обратном трубопроводе конденсатора [°С]

1) кон ипод температура воды в подающем трубопроводе конденсатора [°С] е КТИ

Фген коэффициент мощности

Ф КПЭ

Ф коэффициент распределения экономических затрат совместного генерирования электрической и тепловой энергии (коэффициент распределния экономических затрат)

Ювп расчетная скорость рабочего газа при впуске [м/ сек.] ювып расчетная скорость рабочего газа при выпуске [м/ сек.]

0>эл коэффициент эффективности выработки электрической энергии теп коэффициент эффективности выработки тепловой энергии от отводимый, отвод отоп отопительный о.с. окружающая среда осн основный ох охлаждание п.г. природный газ пл. плакат пр предложение п.н. поверхность нагрева под подающий пол полезный пот потер рег регулирование рем ремонт рис рисунка спр спрос срав сравниваемой сред средний сум суммарный та теплоаккумулятор тг теплогенератор терм термический то теплообменник топ топливо тн теплоноситель у.г. уходящие газы хл хладагент ц ценна экв эквивалентный экс эксплуатация эпек электрический част частичный

0.2.2 Дополнительные обозначения

БУТЭ блочная установка тепло- и электроснабжения

Две двигатель внутреннего сгорания г. ДВС газовой ДВС

Д. две дизельный ДВС

ДиП комбинация ДВС с паровой турбины дэ5 дэс децентрализованного энергоснабжения г год

ГиП комбинация газовой турбины с паровой турбины

КТН компрессорный тепловой насос н.мар. немецкая марка с секунда

Т турбина г.Т газовая турбина п.Т паровая турбина

ЦЭС централизованного энергоснабжения

ТН тепловой насос г.ТН газовый тепловой насос

ТФ теплофикация

ТЭЦ теплоэлетроцентраль ч час

ЭА энергетический анализ

ЭБ энергетический баланс

0.3 Технические нормы и правила

DVGW G 600 Technische Regeln fur Gas-Installation (DVGW-TRGI)

Технические нормы для установок газоснабжения)

DYGWG260

Gasbeschaffenheit (Состав газов)

TA Lärm

Technische Anleitung Lärm (Технические нормы: шум)

TA Luft

Technische Anleitung Luft (Технические нормы: воздух)

BlmSchG

Bundesemissionsschutzgesetz

Федеральный закон защиты воздушного бассейна)

EN 255

Anschiussferiige Wärmepumpen mit elektrisch angetriebenen Verdichtern zum Heizen oder zum Heizen und Kühlen (Тепловые насосы с электрическими нагнетатлями для отопления или отопления и хладоснабжения)

DIN1340

Brenngase: Arten, Bestandteile, Verwendung (Горючие газы: виды, состав, применение)

DIN1871

Gasförmige Brennstoffe und sonstige Gase (Газообразные топлива и другие газы)

DIN 1940

Verbrennungsmotoren Hubkolbenmotoren: Begriffe, Formelzeichen (ДВС- поршневые двигатели; обозначения)

DIN 4751

Sicherheitstechnische Ausrüstungen von Heizungsanlagen (Системы безопасности отопительных установок)

DIN 6260

Verbrennungsmotoren-Teile für Hubkolbenmotoren Т. 1 bis T.6 (ДВС- компоновки для поршневых двигателей. Части 1-6)

DIN 6262

Verbrennungsmotoren für allgemeine Verwendung-Leistungsbegriffe, Leistungsangaben, Verbrauchangaben, Т. 1 und T.2 (ДВС для общего применнения, обозначения, мощности, расход топлива. Части 1и 2)

DIN 6280 Stromerzeugungsaggregate mit Hubkolbenverbrennungsmotoren Т. 1 und T.2 ( Электрогенерирующие установки с поршневыми двигателями. Части 1 и 11)

DIN 33831

Verbrennungsmotor-Wärmepumpe T.l bis T.6 (Тепловой насос с приводом ДВС)

DIN 51601

Flüssige Kraftstoffe: Dieselkraftstoffe, Mindestanforderungen (Жидкие топлива: дизельные топлива; требования)

DIN 51622

Flüssiggase: Anforderungen (Сжиженные газы: требования)

DIN 51850

Brennwerte und Heizwerte gasförmiger Brennstoffe (Низшая и высшая теплота сгорания газообразных топлив)

DIN 8900 Т.2

Anschlussfertige Wärmepumpen mit elektrischen Verdichtern (Тепловые насосы с электрическими нагнетателями)

ARGEBAU

Richtlinien für die Aufstellung von Wärmepumpen

Fachkommission Bauaufsicht

Нормы для проектирования тепловых насосов)

VDI2067

Berechnung der Kosten der Wärmeversorgungsanlagen Т. 1 bis T.7 (Определение стоимостей теплогенерирующих установок)

VDI 4600 (Entwurf) Kumulierter Energieaufwand. Begriffe, Deffinition,

Berechnungsmethoden

Кумулированные затраты энергии. Обозначения, определения, методики расчета)

VDI4661 (Entwurf) Energiekennwerte; Definitionen - Begriffe - Methodik

Показатели энергохозайства; определение, обозначения, методики)

ГОСТ 2674-44 ОСТ 24.060.24-77

28

Газовые двигатели Газовые поршневые двигатели