Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
в Яndex
Главная >> Библиотека технических статей >> Энергетические обследования и энергоаудит >> >>

Анонсы

24.03.17 12-13 апреля 2017г. в Екатеринбурге пройдет Всероссийский форум «Технологии энергоэффективности-2017» подробнее >>>

22.03.17 Круглый стол «Проблемы и перспективы развития в России микророзничных генерирующих объектов на основе возобновляемых источников энергии (микророзница ВИЭ)» подробнее >>>

21.03.17 Минэнерго России приглашает регионы присоединиться к Всероссийскому фестивалю #ВместеЯрче в 2017 году подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

22.03.17 Основные нормативные правовые акты, регулирующие работу рынка электроэнергии и мощности, принятые в 2016 году подробнее >>>

20.03.17 Постановление Правительства РФ от 7 марта 2017 г. № 275 о новых требованиях энергетической эффективности для зданий подробнее >>>

06.03.17 Мой дом — моя крепость: Возобновляемые источники энергии для частного дома (статья) подробнее >>>

02.03.17 Приказ Минэнерго России от 04.02.2016 № 67 об утверждении методики определения объема потребления энергоресурсов для реализации мероприятий по энергосбережению подробнее >>>

Все новости портала

Вавиот

Еще по теме Энергетические обследования и энергоаудит

Определение энергетической эффективности аппаратов, установок и систем

к.т.н. А.В. Мартынов, доцент кафедры ПТС МЭИ (ТУ).

Любая установка предназначена для производства какого – либо продукта в широком смысле слова (от потребительского до энергетического). Этот продукт является полученным эффектом (ПЭ), ради которого создаётся данная установка. Продукт – это цель, достижение которой требует затраты энергии. Эффективность достижения этой цели определяется коэффициентом этой цели (Кц). Так для КЭС – таким продуктом является электроэнергия, для ТЭЦ кроме электроэнергии – является и тепло.

Для любых нагревательных установок: котельных, печей, электроподогревателей полезным эффектом (ПЭ) – является тепло. Для холодильных установок ПЭ – является холод, для кислородных установок – кислород, для азотных – азот и т.д.

Для определения энергетической эффективности любой установки кроме полученного ПЭ необходимо учесть затраты энергии (ЗЭ), которая подводится к установке, для обеспечения её работы.

Для определения эффективности любой установки часто используются целевые коэффициенты (Кц), учитывающие ПЭ и ЗЭ:

Для разных установок этот коэффициент Кц имеет разные названия (табл. 1):

1. Так для холодильных установок, производящих холод: это - холодильный коэффициент:

а) Для парокомпрессорных установок: ,

б) Для абсорбционных установок: ;

2. Для тепловых насосов: коэффициент преобразования или трансформации: ;

3. Для электростанций, производящих электроэнергию – коэффициент работоспособности: ;

4. Для любых теплопроизводящих установок - тепловой коэффициент: (Для сжигающих топливо ).

Однако, с целевыми коэффициентами начинаются проблемы, связанные с тем что они имеют разные значения и могут изменяться в пределах:

0 ≤ Кц ≤ ∞

Т.е целевой коэффициент может быть больше 1.

Посмотрим, что будет с целевым коэффициентом для электростанции (Кр), работающей по циклу Карно (рис. 1):

Рис. 1 Идеальный цикл Карно.

Отсюда видно, что .

Таким образом коэффициент работоспособности показывает какое количество работы (L) можно получить от данного количества тепла (Q) с температурой Т при переводе его на уровень окружающей среды Тос. Коэффициент работоспособности имеет различное обозначение: ω; τ [1,2].

Примем любое значение для Т. Например Т = 220 ºС. Тогда:

Другие целевые коэффициенты

Например, холодильный коэффициент (ε) может достигать значений более 100 % (может составлять: 150; 200; 250; и т.д. %).

Для тепловых насосов коэффициент трансформации тепла (μ) может достигать и 300; 400; 500 и более %.

Отсюда ясно, что все выше упомянутые целевые коэффициенты, хотя и отражают в какой-то степени энергетическую эффективность, но не являются КПД, т.к. могут принимать значения более 100%.

Следовательно, все целевые коэффициенты не отражают реальную эффективность энергетических установок и систем и не являются коэффициентами полезного действия (КПД). Это происходит потому, что в них входят различные виды энергии, такие, например, как работа (L), электроэнергия (N), тепло (Q) и т.д.

Но очевидно, что все виды энергии имеют различную природу и относятся к разным группам, таким как:

I. Упорядоченный вид энергии (L и N)

II. Неупорядоченный вид энергии (Q и J).

Поэтому нельзя с энергией различных групп, производить различные действия (арифметические, алгебраические и т.д.). (Например: Нельзя как это часто делается делить тепло на работу или наоборот: или ).

Отсюда все вышеприведённые целевые коэффициенты и дают, как уже указывалось, значение больше 100%.

Только КПД (коэффициент полезного действия) объективно и правильно отражает эффективность той или иной установки, аппарата, системы. Значения КПД находится всегда в пределах (0 ≤ η ≤ 1), т.е. не превышает значения 100 %.

Для идеальной установки - η = 1 (т.е. её эффективность равна 100%). Для реальных установок η < 1 (т.е. меньше 100 %). И, естественно, чем ближе η реальных установок к 1, тем больше их эффективность. Малоэффективные установки имеют низкие значения КПД.

КПД дает правильную оценку энергетической эффективности, т.к. бузируется на использовании всех видов энергии, приведённых к одному виду, учитывающему работоспособность энергии (эксергии):

Е = Э∙τ,

где: Э – количнство любой энергии;

τ – коэффициент работоспособности, показывает какое количество работы (L) может произвести данное количество энергии (Э):

.

Для энергий I группы (упорядоченной энергии) коэффициент работоспособности τ = 1.

Аналогично и для электроэнергии (N): τN = 1.

Для энергий II группы (неупорядоченной энергии), τ ≠ 1. Так для тепла (Q) коэффициент работоспособности зависит от температурного уровня (Т) данного количества тепла: (Рис. 2).

Рис. 2. Пределы измерения τq от Т

Табл.1

I. Котла

Тепловой коэффициент

II. Эл. станции (цикл Карно)

Коэффициент работы

(работоспособности)

III. Холодильной установки

Холодильный коэффициент

IV. Теплового насоса

Коэффициент трансформации

V. Теплообменника

Коэффициент теплообменника

Эксергия (работоспособность) тепла:

.

При Т = Тос; τq = 0. Это говорит о том, что любое количество тепла (Q) при Тос не обладает работоспособностью (Е), т.е. не может произвести работу, (Еq = 0).

Для любых теплоэнергетических установок (аппаратов), где производится или потребляется тепло (Q) при Т > Тос коэффициент работоспособности тепла (τq) находится в пределах от 0 до 1 т.е. для реальных установок 0 < τq < 1. Поэтому, работоспособность (эксергия) любого количества тепла (Е = Q∙ τq) всегда меньше данного количества тепла: E < Q.

Эксергия (работоспособность) различных видов энергии:

1) Эксергия работы: EL = L∙τL = L∙1 = L

(эксергия работы = количеству работы)

2) Эксергия электроэнергии: EN = N∙τN = N∙1 = N

(эксергия мощности = мощности)

3) Эксергия тепла:

(эксергия тепла зависит от его темпераьуры и прямо пропорциональна коэффициенту работоспособности τq (рис 2).

Поэтому КПД отражающий действие (Д), которое является аналогом работы (L), должен включить и в числитель и в знаменатель величины связанные с работоспособностью энергии, т.е. эксергию:

Следовательно, только эксергетический КПД объективно отражает энергетическую эффективность любого аппарата, установки или системы. Его значения всегда находятся в пределах 0 ≤ η ≤ 1.

Отсюда КПД цикла Карно, т.е. идеального цикла будет равен1 (η = 1):

.

Очевидно, что η и для других установок будут находится в пределах 0 ≤ η ≤ 1, что является критерием правильной оценки энергетической эффективности любой установки и системы:

Для теплотехнической установки (котла) (табл.1);

где ; ;

Т – температура полученного тепла;

ТТ – температура горения топлива.

Для холодильной установки:

; где

Для теплового насоса:

; где

Для солнечного нагревателя:

; где

Для теплоэлектрической станции (ТЭС):

,

где Nэ – мощность электростанции;

Q – теплопроизводительность;

QТ – тепло, подведённое к ТЭС (топливо, гео и т.д.);

- мощность циркуляционных насосов.

Используя эксергетический метод, можно изменить ценовую политику по определению стоимости отпускаемого тепла от ТЭЦ. Сейчас ТЭЦ отпускает тепло не учитывая его качество, которое зависит от температуры отпускаемого тепла. Например, если цена за Гкал составляет Ц = 600 руб/Гкал, то при изменении температуры, в соответствии с температурным графиком 150 – 70 и его уменьшении при повышении t наружного воздуха температура отпускаемого тепла от ТЭЦ понижается, т.е. тепло подается уже не при 150 ºС, а при более низких t, т.е. 140; 130; 110; 100 и т.д.

Следовательно, эксергия этого тепла уменьшается в соответствии с уменьшением коэффициента работоспособности τq (табл. 2).

Табл. 2

t, ºC 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50
τq 0,307 0,29 0,273 0,254 0,235 0,214 0,193 0,169 0,146 0,12 0,093

Поэтому цена за Гкал отпущенного тепла не должна оставаться постоянной, а должна уменьшаться с понижением температуры, отпускаемого тепла в соответствии с изменениями τq (рис.3).

Рис. 3 Изменение стоимости тепла в зависимости от температурного уровня, отпускаемого тепла.

Выводы

1) Для определения энергетической эффективности используется:

а) целевые коэффициенты, которые могут приобретать значение больше 1;

б) коэффициенты полезного действия КПД, которые не могут быть больше 1;

2) КПД определяются на основе эксергетического метода, учитывающего потери;

3) На основе эксергетического метода анализа необходимо определить ценовую политику на отпускаемое тепло, эл. энергию и другие виды энергии.

Литература

1. Соколов Е.Я., Бродянский В.М., «Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения», М., Энергоиздат, 1981 г.

2. Бродянский В.М., «Эксергетический метод термодинамического анализа», М., Энергия, 1973 г.

печатьраспечатать | скачать бесплатно Определение энергетической эффективности аппаратов, установок и систем, Мартынов А.В., Источник: Журнал «Новости теплоснабжения» №10 (122) октябрь 2010 г,
www.ntsn.ru

скачать архив архив.zip(59 кБт)

Эта статья была опубликована в журнале "Новости теплоснабжения"

Журнал «Новости теплоснабжения» Журнал «Новости теплоснабжения»

Один номер - 643,50 р
(бесплатная доставка почтой)
заказать

Новости Теплоснабжения - это практические рекомендации для оказания конкретной помощи теплоснабжающим организациям, промышленным предприятиям с самостоятельным тепловым хозяйством и соответствующим подразделениям административных органов, отвечающим за качество теплоснабжения. подробнее...



Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2017
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Регулятор отопления для зданий для устранения перетопов подробнее