Система теплопостачання Bashny.Net

Відхилення традиційних джерел енергії та тренду до підвищення енергоефективності – це залучення людей до пошуку більш складних методів використання традиційних та нетрадиційних джерел енергії. Найпопулярніші гібридні системи електропостачання. Вони включають використання різних джерел енергії. Електроенергетика генерується за допомогою сонячних фотоелектричних панелей, вітротурбін або інших систем перетворення.

генерація теплової енергії для систем опалення, гарячого водопостачання та технологічних процесів здійснюється за допомогою сонячних колекторів (пластичних та вакуумних труб), геотермальних систем, а також інших теплоенергетичних перетворювачів. Поєднання різних відновлюваних джерел енергії не тільки наявність елементів, таких як сонячні колектори, фотоелектричні панелі, вітрові турбіни, теплові насоси, але і використання єдиної системи управління для забезпечення ефективної роботи цих елементів, які формують основу більш стабільної гібридної системи живлення.

Для ефективного використання гібридної системи електропостачання з використанням відновлюваних джерел енергії необхідно координувати інтенсивність постачання різних видів енергії з споживанням споживачів на основі моніторингу поточної інформації та управління, що здійснюється єдиною системою на основі мікроконтролерів або персональних комп’ютерів.

У статті розглянуто досвід створення гібридних систем електропостачання в результаті міжнародного співробітництва між польськими та українськими дослідниками у галузі відновлюваної енергетики.

З польської сторони розроблена гібридна система гарячого водопостачання готельного комплексу. У програмі взяли участь співробітники Варшавського університету наук про життя (SGW) та Люблінського технологічного університету.

Ця система була введена в експлуатацію в 1998 році. Ця гібридна система використовує електричну енергію з зовнішньої сітки, сонячної енергії, геотермальну енергію та газовий котел. Гібридна система контролюється і повністю регулюється контролером Siemens PLC S7-300 відповідно до розроблених алгоритмів роботи.
Гібридна система гарячого водопостачання складається з декількох незалежних відрізків: плоских і вакуумних трубчастих колекторів, теплового насоса з первинним джерелом малопотужного тепла і термонакопичувача з об'ємом 2 м3. Схема такої системи представлена на рисі. 1. Гібридна система включає в себе газові котли та електричні водонагрівачі, які забезпечують теплову енергію в готельний комплекс в разі відсутності енергії з відновлюваних джерел.

Рис. 1. Гібридна система теплопостачання: вакуумні трубчасті колектори загальною площею 6 м2; резервуар для зберігання води потужністю 0,3 м3 з двома теплообмінниками; головний резервуар для зберігання води потужністю 1 м3; головний теплообмінник теплового насоса потужністю 12,5 кВт; резервуар для зберігання потужністю 2 м3; додатковий допоміжний резервуар для зберігання тепла; плоскі сонячні колектори загальною площею 40 м2; пластинчастий теплообмінник сонячних колекторів; наземний вертикальний теплообмінник довжиною 360 м. Додаткові позначення символів: лічильники електрики, датчики температури і потоку, циркуляційний насос, триходовий клапан, піранометр. Плоский сегмент сонячного колектора (Figure 2) складається з 20 панелей з загальною сенсорною поверхнею 40 м2 наземного розташування зі стаціонарною спрямованістю на південь. Використовується в якості основного джерела тепла для гарячої води в резервуарі для зберігання з потужністю 1 м3 і допоміжним - 2 м3, який використовується в якості пристрою для зберігання енергії від теплового насоса.

Рис. 2. Сонячні сегменти в гібридній системі. Завдяки використанню гліколевого розчину як охолоджувача в сонячній системі, цистерни гарячої води відокремлюються від сонячних колекторів пластинчастими теплообмінниками.
Відрізок вакуумних трубчастих колекторів на основі теплових труб складається з 60 труб загальною абсорбційною поверхнею 6 м2. Ці колектори встановлюються на дах допоміжного житла, з кутом нахилу 40° і південно-західної спрямованості (рис. 2). Цей сегмент підключений до акумулятора 0,3 м3 з двома внутрішніми теплообмінниками, підключеними в серії до 1 м3 основного бака акумулятора. Один з теплообмінників використовується для підтримки температури за допомогою газового котла.

Стихастична природа сонячної радіації викликає значну варіацію в обсязі виробництва теплової енергії в колекторах. Ця зміна поширюється на конкретні години в день або на конкретні дні тижня і сезону. Для стабілізації виробництва теплової енергії використовується паровий компресійний тепловий насос геотермальної системи потужністю 12,5 кВт з вертикальними заземними зонами.
Вертикальний наземний теплообмінник виготовляється за допомогою поліетиленової труби діаметром 40 мм, виготовленої у вигляді подвійної петлі, встановленої в 6 свердловин з глибиною 30 м кожного. Загальна довжина трубопроводу 360 м у вигляді двох паралельних 180 м гілок. Нагрівальний насос забезпечує виробництво гарячої води з температурою 50 ° С.

В якості запасного джерела теплової енергії використовується газовий котел, який охоплює відсутність теплової енергії в разі надлишку енергоспоживання системи гарячого водопостачання загального живлення сонячних колекторів і теплового насоса. На практиці це спостерігається тільки в зимовий період року.

Описана гібридна система оснащена великим вимірювальною системою, яка забезпечує моніторинг інформації, що включає постійний запис зчитувачів датчиків у всіх вузлах системи, де відбувається перетворення, транспортування та теплообміну, а також створення бази даних та знань. Ця база даних використовується для виконання короткострокових прогнозів системи. Вони можуть використовуватися для розробки методів діагностики енергоефективності систем теплоенергетики. Контроль та регулювання параметрів гібридної системи було здійснено дистанційно з використанням інтернету.

Сонячна інтенсивність випромінювання вимірюється за допомогою двох піранометрів для вимірювання в обох площинах колекторів: для плоских і один для трубчастих колекторів. Ці піранометри відносяться до ISO Class II, а їх точність є достатньою для оперативних додатків.
У 2011 році була змінена система модернізації, зокрема, система вимірювання та контролю була змінена, встановлені міжзмінні потокові насоси та керовані електромагнітні клапани (рис. 3).

Рис. 3. Схема управління засобами модернізації гібридної системи: D - ручні клапани, E - електричні клапани, EP - триходовий клапан, P - циркуляційні насоси. Єдиний контролер використовується для контролю всієї системи. Одержує інформацію безпосередньо від керованих регуляторів і непрямо від вимірювальних датчиків, від поточного стану зовнішніх вводів (наприклад, сонячне випромінювання, температура навколишнього середовища) і поточної витрати гарячої води (рис. 4). Також здійснюється аналіз даних та керування електромагнітними клапанами. Також можна змінити алгоритм керування (через Інтернет).

Рис. 4. Модернізований принцип регулювання гібридної системи. Крім того, оновлена система з метою візуалізації та зберігання даних використовує програмне забезпечення SCADA (WinCC), яке реалізується в Windows на персональному комп'ютері. Комп'ютер спілкується з контролером за допомогою картки CP5611 Profibus.
Рис. 5 показує головний інтерфейс екрана оновленої системи.



Рис. 5. Головний інтерфейс екрану для оновленої системи моніторингу. Модернізація системи дозволяє проводити динамічну ідентифікацію всіх компонентів пристроїв, розробити правильні алгоритми системи. Результати моделювання дозволяють нам розробити зручний алгоритм управління, що забезпечує мінімальні втрати у використанні відновлюваних джерел енергії.

В рамках двостороннього співробітництва між університетами Польщі та України, а також отримання порівняльної оцінки ефективності гібридних систем в різних кліматичних умовах, аналогічна інсталяція була реалізована в лабораторії відновлюваних джерел енергії кафедри енергетики Львівського національного університету.

В комплект входить: теплова сонячна гаряча вода система, побудована на основі двох плоских колекторів загальною площею 3,76 м2; тепловий насос потужністю 15 кВт типу грунту з чотирма горизонтальними колекціонерами і двома вертикальними зонами з добрею глибиною 50 м; вітрова електростанція потужністю 5,7 кВт; фотоелектрична рослина потужністю 100 Вт, побудована на основі двох фотопанелі, одна з яких була встановлена стаціонарна, а другий на роторному пристрої з сонячним відстеженням.
На рису зображено загальний вигляд елементів гібридної системи, розробленої та зібраної у Львівській НАУ. 6. Жнівень

Рис. 6. Загальний тип компонентів гібридної системи електропостачання ВДЕ. Для моніторингу роботи системи, обробки та зберігання, зокрема, пристрою NI USB-6008 I/O та програмного забезпечення LabVIEW було використано обладнання та програмне забезпечення.
На рисунку показано фрагмент робочого вікна передньої панелі та код програми (блокова схема) системи моніторингу теплового насоса. 7. Про нас

Рис. 7. Фрагмент робочого вікна передньої панелі та код програми (блокова схема) системи моніторингу теплового насоса. Опублікована Д. Войціцька-Мігасюк, А. Хоховський, С. Сиротюк

P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!

Приєднуйтесь до нас на Facebook і VKontakte, і ми також в Однокласниках

Джерело: Альтернативнергія.ru