Использование энергии ветра для энергообеспечения установок горячего водоснабжения усадебных домов в условиях Сибири

• Автор: Чебодаев, Александр Валериевич
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 199 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭНЕРГИИ ВЕТРА ДЛЯ БЫТОВЫХ ЦЕЛЕЙ.

1.1. Водопотребление коттеджей.

1.2. Бытовые аккумуляционные и проточные водонагреватели

1.3. Мировой опыт использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии

1.4. Ветрогенераторные системы для горячего водоснабжения

усадебных домов.

1.4.1. Системы генерирования электроэнергии

1.4.2. Асинхронные генераторы

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА

ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ В КРАСНОЯРСКОМ КРАЕ, РЕСПУБЛИКАХ ХАКАСИЯ И ТЫВА
2.1. Общие положения определения кадастровых характеристик
скорости ветра
2.2. Результаты исследования расчета показателей ветроэнергетического кадастра Красноярского края, республик Хакасия и Тыва.
2.3. Разработка методики определения выработки энергии ВЭУ
ГЛАВА 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ И
АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЭУ И ЕЭВ.
3.1. Водонагреватели.
3.1.1. Аккумуляционные водонагреватели.
3.1.2. Проточные водонагреватели
3.1.3. Аккумуляционнопроточные водонагреватели.
3.2. Асинхронные генераторы.
3.2.1. Асинхронный сетевой генератор
3.2.2. Асинхронный автономный генератор.
3.2.3 Асинхронный полюсопереключаемый электродвигатель с
короткозамкнутым ротором в составе ВЭУ
3.2.4. Алгоритм управления ВЭУ с использованием асинхронного полюсопереключаемого двигателя в качестве генератора
3.3. Система горячего водоснабжения усадебных домов.
3.3.1. Структурная схема системы управления ГВС с применением ВЭУиЕЭВ.
3.3.2. Алгоритм управления АПВН в системе с ВЭУ и ЕЭВ при трехставочном тарифе на электроэнергию
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ АККУМУЛЯЦИОННОПРОТОЧНЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ ПРИ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИИ ОТ ВЭУИЕЭВ
4.1. Проведение экспериментальных исследований. Задача и
методика
4.2. Экспериментальные исследования режимов управления
АППД в качестве генератора в составе ВЭУ
4.3. Опытный образец системы горячего водоснабжения в
п. Манский, Красноярского края
ГЛАВА 5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ
ВАРИАНТОВ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ УСАДЕБНЫХ ДОМОВ ПО КРИТЕРИЮ СЕБЕСТОИМОСТИ 1кВт ч
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
5.1. Общие сведения.
5.2. Расчет себестоимости 1кВт ч электроэнергии от ВЭУ в
различных районах Красноярского края, республиках Хакасия и Тыва.
5.3. Расчет себестоимости 1кВт ч электроэнергии от дизельных
установок в различных районах Красноярского края, республиках Хакасия и Тыва.
5.4. Расчет себестоимости 1кВт ч электроэнергии от
энергосистемы
5.5. Эффективность применения ВЭУ и ДЭС в различных
районах Красноярского края, республиках Хакасия и Тыва
Общие выводы.
Литература


А при расчете мощности водонагревателей расчет производят с учетом секундного расхода горячей воды санитарными приборами в соответствии с таблицей 1. Принципиально электрические водонагреватели можно разделить на два класса: аккумуляционные и проточные [3]. ТЭН) внутри и облицовка снаружи, на которой находятся элементы управления температурой нагрева и мощностью. Температуру можно задавать на термостате в диапазоне от 7°С до °С. Современная высококачественная теплоизоляция эффективно предотвращает теплопотери и долго сохраняет воду горячей. Водонагреватели, как правило, имеют защиту от замерзания, которая не допускает падения температуры воды ниже 5-7 °С. Мощность ТЭН таких водонагревателей невелика и определяется в зависимости от емкости бака и расчетного времени нагрева. АВН делятся на открытые и закрытые (безнапорные и напорные). Слово «безнапорный» вовсе не означает, что для подачи воды в бак не требуется напора и вода может литься из крана самотеком [9, 3]. Смысл заключается в том, что при нагреве воды внутри бака не возникает избыточного давления, так как образовавшаяся в результате нагрева лишняя вода беспрепятственно скапывает через носик имеющего специальную конструкцию крана. В связи с этим безнапорные водонагреватели могут использоваться только вместе со специальным смесителем, перекрывающим воду на входе в водонагреватель при прекращении водоразбора, и работать, соответственно, только на одну водоразборную точку. За счет низкого рабочего давления появляется возможность изготавливать внутреннюю емкость бака из полипропилена, что значительно снижает стоимость таких водонагревателей. Кроме того, полипропилен не подвержен коррозии, а это гарантирует долговечную работу приборов этого типа. Поскольку безнапорные водонагреватели работают только на один кран, объем их, как правило, невелик и составляет 5- литров. АВН закрытого типа могут встраиваться в систему горячего водоснабжения и работать на несколько водоразборных точек. Вода в них находится под давлением системы водопровода, которое обычно находится в диапазоне 2-6 бар, а лишняя вода скапывает через специальный клапан. Бак таких водонагревателей обычно выдерживает давление до бар. Их внутренняя емкость сделана из стали. Для защиты от коррозии внутренняя поверхность водонагревателя покрывается по специальной технологии при высокой температуре высококачественной антикоррозийной эмалью. Средний срок службы такого анода 2-3 года. Своевременная замена антикоррозийного анода гарантирует длительную эксплуатацию водонагревателя. Все АВН закрытого типа требуют обязательного применения группы безопасности, состоящей из клапана избыточного давления, обратного клапана и редуктора (при давлении в водопроводной системе более 6 бар). Для аккумуляционного отопления и горячего водоснабжения наибольшее распространение в России нашли аккумуляционные водонагреватели некоторых иностранных фирм. Например, АВН фирм «STIEBEL ELTRON» (Германия) емкостью - литров с мощностью нагревательных элементов от 1 до кВт [, ]; «ARISTON» — 0 литров с нагревательными элементами мощностью от 1,2 до 6 кВт, с временем нагрева от минут до 5 часов минут; «ISEA» - 0 литров с нагревательными элементами мощностью от 1,2 до 3,0 кВт, с временем нагрева от минут до 6 часов минут [, 7]; «Thermex» (Италия) 5 - 0 литров с нагревательными элементами мощностью от 1,2 до 2,4 кВт, с временем нагрева от минут до 6 часов минут, максимальная температура нагрева воды при этом составляет °С [7]. Эффект, получаемый от использования самых современных моделей проточных водонагревателей (ПВН), пожалуй, наиболее близок к уровню комфортности централизованного горячего водоснабжения [, 1, 3, 2]. Они способны обеспечивать подачу горячей воды без всякой задержки и как угодно долго. Огромным преимуществом ПВН является их компактность (из-за отсутствия накопительной емкости), что позволяет устанавливать эти приборы в любом удобном месте. Вода в них нагревается за то время, пока она протекает через колбу с нагревательным элементом. Нагревательным элементом в них могут служить спираль или ТЭН. Споры вокруг плюсов и минусов каждого из них ведутся давно.