Жұмыс бағдарламасы «Жылуэнергетикада және жылутехнологияда энергияны үнемдеу»

Дәріс 9

1. Жылу сораптар.

2. Қазіргі уақыттағы жылу сораптардың қолдануы

3. Жылулық сорап қондырғыларының негізгі маңыздылықтары

4. ЖСҚ пайдалану.
Біріншілікті энергияның (тұтынушы отын) шығынын ақырғы тұтынушыға энергияны беруді жоғарылатыу немесе төмендетусіз оның түрленуінің рационалды әдісі есебінен төмендетуга талпыну – қазіргі заманғы жылутехниканың басты тенденциясы. Бұл ғимараттардың және өндірістік объектілерді жылумен қамтамасыз ету жүйелеріне жатады.

Төмен температуралық жылу күйінде соңғы энергия түрінде бере отырып (су 100^оС төмен немесе ауа 50 ^оС төмен), бұл жүйелер жану өнімдерін 1500 ^оС – ға дейін қыздырылатын қазандықтардағы жоғары сапалы отынды қыздыру үшін немесе электр энергияны падаланады.

Республиканың энергобалансында энергоресурстардың үштен бірі ұқоғамдық инфраструктураға келеді /2/.

Жеке үйлер мен коттедждерді жылуландырудың дәстүрлі жолы – бұл әр түрлі модификациядағы қазандықтар. Сонымен қатар ақырғы жылдар жылуландыру мен сумен қамтамтудың басқа альтернативалық жүйелері қолданыла бастады. Бірақ осы уақытқа дейін Қазақстанның құрылыс рыногында тұрарлық альтернативалық техника және жылу және сумен қамтудың технологиясы пайдаланылмайды. Бұл «жылу сораптары», яғни жылулық жабдықтар, су қоймаларының, жер бедерінің, екінші жылу ресурстың энергиясын пайдалану үшін жасалған.

Мұндай жабдықтар тұтынушының қажеттіліктеріне байланысты әр түрлі конфигурацияларда көрсетілген, жеке үйлер мен коттедждер үшін, сонымен қатар ірі қоғамдық – әлеуметтік ғимараттар үшін де пайдаланылады.

Жылу сораптарын қолданатын жылуландыру қондырғылары жылу алу процессінің тиімділігін айтарлықтай жоғарылатуы мүмкін.

Жылу сорапты қондырғылар (ЖСҚ), аз қайнайтын жұмысшы заттарындағы жылудинамикалық циклды жүзеге асыра отырып жаңаратын төмен потенциалды жылу энергиясын қошаған ортаданқамтып алады, жылумен қамтуға қажетті деңгейге дейін оның потенциалын көтереді, отынды тура жағу кезіндегіге қарағанда 1,5 – 2,5 есе біріншілікті энергияны шығындайды. Жылу сорапты қондырғыларын қолдану – бұл жаңармайтын энергоресурстарды қорғап қалу және қоршаған ортаны қорғау, сонымен қатар атмосфераға СО₂ (парниктік газ) шығарылуының азаюы.

Қазіргі уақытта көптеп жылу сораптарын қолдану мен өндіру АҚШ-та, Жапонияда, Герамнияда, Францияда, Швецияда, Данияда, Канадада, Ресейде және т.б. мемлекеттерде жүзеге асырылуда. Шетелдік көп мамандар осы жылу сораптарының кейінгіде көптеп пайдаланылып қоймай, сонымен қатар жылумен қамтамасыз етудің төмен температуралық жүйелерде негізгі орын алады деп есептейді.

Кез келген мемлекеттегі жылу сораптарының өндірісі бірінші кезекте өзінің ішкі рыногының қажеттілігін қанағаттандыру үшін негізделген.

Германияда сулы, сонымен қатар ауалы жылыту жүйелерінде және ауаның желдету жүйелерінде пайдаланылатын бірнеше мыңдаған ЖСҚ пайдалануда. Электр жетекті жылу сораптары басты орында. Сонымен қатар дизелдьік және газдық қозғалтқыштардан әкелінетін жүздеген жоғары қуатты ЖСҚ пайдаланылады. Жылудың қайнар көзі ретінде ауа (сыртқы және сорылмалы), грунт, су және т.б. қолданылады. Ірі жылу қондырғылары негізінен жылумен қамтудың центрленген жүйелерінде жұмыс істейді. 4 МВт дейінгі бірлікті жылу қуатты оншақты абсорбционды жылу сораптары жасалған.

Қазіргі кезде Германияда барлық дамыған мемлекеттер арасындағы бюджеттен ең кең мөлшерде өкіметтік датация бөлінеді: жылу сорптарының пайдаланылуына жіберілген 1 кВт жылу қуаты үшін 300 марка төленеді. Сонымен бірге центрленген және жеке жылумен қамту үшін газ тәрізді және сұйвқ отынды үнемді жекеленген қазандықтарды өндіруден Герамния әлемде бірінші орындардың бірін алуда. Жылу сораптары бойынша Берлиндегі Агенстваныңмәліметтері бойынша 1997 жылы әлемде 90 милион жылу сораптары орнатылған.

90 жылдардың басында АҚШ – та жылу сораптарының 6 млн.-нан астамы пайдалансыта болған, олардың ішіндегі жартысынан көбі тұрғын үй коммуналды секторда орнатылған. Жылу қондырғыларынң 50 – ден сатам фирмалар шығарады, коттедж типтес жаңа салынып жатқан үйлердің 30 % ЖСҚ – мен қамтылады.

Жапонияда әр жылда 500 мың дана шығарады. АҚШ, Жапонияда және басқа да мемлекетерде жазғы ауа желдету мен жылуландыру үшін жасалған, ауа – ауалы реверсивті жылу сорапты қондырғылар кең тараған, осы уақытта Еуропада су – сулы және су – ауалы жылу сорапты қондырғылар пайдаланылуда.

Швецияда және басқа да скандинавиялық мемлекеттерде арзан электр энергияның болуы және тұғындық аудандар мен ірі өндірістік объектілерді центрленген жылумен қамту жүйелерін кеңінен пайдалану ірі ЖСҚ – жың дамуына әкеледі.

Финляндияда, Швецияда және Норвегияда ЖСҚ – ны пайдалану пайызы 30 % құрайды. Ең жақсы мысал Стокгольмдегі 320 МВт қуатты жылу сорапты станция жатады. +2^оС дейін суытылатын +4^оС температуралы Балтық теңізінің суы жылу қайнар көзі ретінде пайдаланылады. Жазда температура жоғарылайды, ал сонымен бірге станция тиімділігі де станция теңіз жағалауындағы 6 баржада орналастырылған.

Нидерландыда, Данияда және осы аймақтың басқа мемлекеттерінде отынның қол жеткізілетін түрі газ болып табылады, сондықтан газ қозғалтқыштарынан және абсорбционды жетекті жылу сораптары тез жетілуде.

Швейцарияда бірінші жылу сорапты қондырғылар 30 жылдарда салынған. Қазір он мыңдаған ЖСҚ – лар пайдаланылуда, негізінен, кіші жылу қуаттылар.

Центрленген жылумен қамту жүйелерінде жұмыс істеуге арналған ірі қондырғылар салынған. Олардыың ең ірісі болып Лозанне қаласындағы электр жетекті 7,0 МВт жылу қуатты қондырғы табылады. Швейцариялық энергия үнемдеудің ұлттық бағдарламасы алдыңғы үш жылда жылу сораптарымен жылу өндіруді үш есе көтеру қарастырылады. Осы бағдарламаны жүзеге асыру үшін қомақты қаражат бөлінуде.

Жылу қуаттылықтары бойынша жұмыс сітеп тұрған жылу сораптардың құрылысы әр мемлекетте әр түрлі. Егер Жапония үшін жылу сорабының орташа қуаты 10 кВт аспаса, онда Швецияда ол 100 кВт жуық.

«Ресейдің дәстүрлі емес энергетикасын дамыту» Ресей Федерациясының Минторэнерго бағдарламасы тұрғындық – коммуналдық секторда ЖСҚ пайдалану, сонымен қатар центрленген жылумен қамьамасыз ету жүйелерінде де пайдалануды қарастырады. Энергоүнемдеудің аймақтық бағдарламалары шеңберінде және жылумен қамтудың дәстүрлі жүйелерін жылу сорапты қондырғылармен алмастыру жұмыстары жүзеге асады (Новосибирск ауданы, Нижегородск ауданы, Норильск, Нюренгри, Якутия, Дивногорск) орташа бір жылдық жылу қуаттарын енгізу 100 МВт жуық болады. Осымен Ресейде жылу сорапты қондырғыларды пайдаланып, оларды тарату жүзеге аспақшы.

Қазақстан Республикаында бүгінгі таңда Yellow Pages – Қазақстанның тауарлар және қызмет көрсетудің индустриялық – коммерциялық сөздіктің мәліметі бойынша жылу сорапты қондырғыларды шығаратын фирмалар жоқ.

KOMPASS сөздігінің мәліметі бойынша республикада ғимаратты жылумен қамту үшін жылу сораптарын орнатылуы жүзеге асады, сонымен қатар бірнеше ұйымадар ЖСҚ бойынша жобалық жұмыстар жасауа.

«Энергия және ресурс үнемдеуші жабдықтар және технологиялар» атты тоғыз Қазақстандық халықаралық көрменің (1998 – 2006 ж.ж.) арнайы каталогтарында ЖСҚ туралы мәліметтер жоқ.

АИЭС және ВКТУ – да ЖСҚ – ды пайдалану бойынша енгізулік және ғылыми – зертеулік жұмыстар жүргізіледі.

Қазіргі уақытта жылу сораптарының әлемдік паркінің жылулық қуаты, минималды бағалау бойынша, 250 мың МВт құрайды, жылдық бір жылдық өндірілуі – 1 млрд. Гкал, бұл 80 млн. т.у.т. көлемге дейінгі органикалық отынды сырып тастауға сәйкес келеді.

Әлемдік тәжірибе шарасыз энергетикалық және экологиялық мәселелер жылу сораптарын кеңінен қолдану қажеттілігін көрсетеді.

Әлемдік энегетикалық кеңестің болжамы бойынша 2020 жылға таман дамыған мемлекеттерде жылумен қамтудың (коммуналды және өндірістік) 75 % жылу сораптары көмегімен жүзеге асады.

1976 жылы МИРЭС жылу сораптары бойынша халықаралық комитет құрды және негізгі түсініктер қабылданды.

Пайдаланылатын жылу тасымалдағыш пен жылудың қайнар көзіне байланысты жылу сораптары және жылуландыратын жылу сорапты жүйелері келесідей түрде бөлінеді: ауа – ауа, ауа – су, су – ауа, су – су, грунт – ауа, грунт – су.

ЖСҚ – дың негізгі маңыздылығы – пайдаланылатын энергия (электрлік, жылулық) түріне байланысты әмбебаптығы.

ЖСҚ – ң тағы бір ерекшелігі – қуаттылықтың кең диапазоны (үлестен мың киловатқа дейін), кез келген жылу көзінің қуатынан асып кетеді, сонымен қатар кіші және орташа ЖЭО қуатынан да асып кетеді.

ЖСҚ –ны пайдалану энергяиның жаңаратын қайнар көзін (күн, жел, биоэнергия) пайдаланатын басқа технологиялармен бірге бірлесетін аралас сызбанұсқаларда қолайлы, ол бірлескен жүйелердің параметрлерін жақсартуға және жоғары үнемдік көрсеткіштерге жету үшін қажет.

Осы ерекшеліктер бар әлемде және дамыған мемлекеттерде ЖСҚ – ын кеңінен қолдануға және көптеп таралуына мүмкіндік береді.

Жылумен қамтудың жылу сорабын органикалық немесе локальды пайдалану туралыемес, ал осы мақсаттар үшін органикалық отынды тура жағудан бас тарту туралы шарт қойылып отыр.

Жылу сорапты қондырғылардың негізі жылудың төмен потенциалды қайнар көздерін пайдалану болып табылады, мысалы, қоршаған орта, грунттық, артезиандық, термалды сулардың жылуын, өзен, теңіз, көл сулары, ауа сонымен қатар өндірістік салалардан алынатын технологиялық жылу (өндіріс және тазаланған тұрмыстық қалдықтар, технологиялық циклдердің суы, су және жылумен қамту жүйелері, түтіндік газдарды және кез келген басқа тасталынды жылу ағындарын тазалау кезінде алынатын жылу).

ЖС – ң жұмысының принципі қоршаған орта жылуының төмен температуралық қайнар көздерінен алынған жылуды жұмыс заттарының фазалық айналысы есебінен жоғары температуралық жылу тұтынуға беруге негізделген (трансформация).

Бассейндерді жылыту, ыстық сумен қамтуға, жылытуға кеткен шығындарды төмендету солтүстігінде суық қысты және ыстық жазды Қазақстан жағдайында бүгінгі күнде маңызды болып отыр. Жылумен қамту үшін энергияның дәстүрлі қайнар көздерін пайдалану қомақты қаржыны қажет етеді. Электр тасығыштардың бағасының жоғарылауы және лоларды әкелуге кететін үлкен шығындар үнемдеу туралы ойландырады.

Сонымен қатар, жылумен қамтамасыз етудің дәстүрлі қайнар көздерінің негізгі кемшілігі оның төмен энергетикалық және экономикалықтиімділігі (әсіресе кіші қазандықтарда). Осы мәселенің оңай және үнемді шешімі – ЖСҚ.