Совершенствования системы автоматического управления горячим водоснабжением

Improving the automatic control system for hot water

Исследование посвящено анализу энергетической стратегии  России на период до 2030 года, утверждённая распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. №1715-р, определяет цели и задачи долгосрочного развития энергетического сектора страны на предстоящий период, приоритеты и ориентиры, а также механизмы государственной энергетической политики на отдельных этапах ее реализации, обеспечивающие достижение намеченных целей.

Целью работы является совершенствование системы автоматического управления горячим водоснабжением. Достижение высокого уровня комфорта в жилых, общественных и производственных помещениях, включая количественный и качественный рост, высокий соответствующий ведущим европейским странам уровень обеспеченности населения и отраслей экономики страны этим комплексом услуг при доступной их стоимости.

http://meridian-journal.ru/uploads/2020/02/3869-2.PNG

Рис. 1. Система местного горячего водоснабжения с использованием гелио- электрического нагрева воды

В настоящее время индуктивно-кондуктивные нагреватели успешно эксплуатируются в промышленных зданиях, индивидуальных домах, коттеджах, спортивных лагерях, домах отдыха, сельскохозяйственных предприятиях Новосибирской, Свердловской, Кемеровской, Иркутской, Омской, Томской областей, Алтайского и Красноярского краев, Подмосковья, Якутии. Двадцатилетний опыт эксплуатации свидетельствует о высокой эффективности и  степени  защиты от электропоражения устройств нагрева для электроотопления и горячего водоснабжения и технологических целей.

Следовательно, я выбрала индуктивно-кондуктивный нагреватель. Электронагревательные устройства, в полной мере отвечающие требованиям безопасности, надежности и долговечности, созданы под руководством Елшина А.И. на основе традиционных изделий трансформатор строения и представляют собой обычный трансформатор, вторичная обмотка которых выполняет роль нагревателя твердого, жидкого или газообразного теплоносителя. Индуктивно-кондуктивные нагреватели имеют 2 класс электробезопасности, развитую поверхность теплообмена, низкий уровень теплового потока 0.5 - 2 Вт/см2, напряжение прикосновения не более 2 В и срок службы 100 тыс.ч. и более [10].

 

Индуктивно-кондуктивные устройства для нагрева жидкости

Существенным отличительным свойством нагревателей является возможность создания интенсивного размагничивания теплоносителя в процессе нагрева, что отсутствует во всех известных электронагревателях, в том числе индукционных нагревателях с трубчатым теплообменником. В тепло системе при этом резко снижается интенсивность коррозионных явлений и отложения солей кальция на трубопроводах и теплоотдающих поверхностях. Новое качество индуктивного тепло генератора - возможность размагничивания воды - расширяет область применения в различных технологических процессах, в строительстве, при очистке питьевой воды, биотехнологии, медицине, производстве синтетических материалов и т.д.

Рис. 2.  Индуктивно-кондуктивный нагреватель

1 ─ сердечник магнитопровода,

2 ─ первичная обмотка,

3 ─ цилиндрический теплообменник

На рисунке 2 представлен  схематичный рисунок индуктивно-кондуктивный нагревателя на котором показана: сердечник магнитопровода ,первичная обмотка, цилиндрический теплообменник

 

Анализ влияния количества ступеней в сечении магнитопровода на характеристики электронагревателя

Я определила цену (С=437 руб.) и массу(G=8.233 кг.).1 квт нагревателя и эти графики представлены из них видно, что при определенном значении плотности тока в теплообменнике цена и  масса будут минимальными.

Рисунок -

Таблица

Технические характеристики индуктивно-кондуктивных электронагревателей

П А Р А М Е Т Р Ы

2.0/0.22

2.8/0.22

4.0/0.22

Номинальная мощность, кВт

2.0

2.8

4.0

Теплопроизводительность, Мкал/ч

1.67

2.34

3.34

Число фаз

1

1

1

Коэффициент мощности

0.98

0.98

0.98

Ток фазы, А

9.2

12.9

18.5

Масса, кг

17

22

37

Размеры

 

 

 

Высота         см

Глубина        см

Ширина        см

 

38

19

22

 

44

19

25

 

48

19

29

Класс электробезопасности

2

2

2

Напряжение прикосновения, В

0.59

0.72

0.92

 

Схема управления электронагревателя

Рис.3.

После включения QF1получает питание силовая часть схемы, загорается лампа HL2. После включения QF2 получает питание электронный терморегулятор ТР1-01 и насос М1. При рабочей температуре, величина которой меньше температуры уставки реле терморегулятора, реле обеспечивает питание катушки силового пускателя ”КМ1”. Силовые контакты пускателя “КМ1” подключают электронагреватель к электросети и  происходит нагрев жидкости-теплоносителя. При достижении заданной температуры установки электронного реле терморегулятора обесточивается пускатель “КМ1” и снимается напряжение сети с клемм электронагревателя. Теплоноситель охлаждается до определённой  температуры  и при достижении температуры срабатывания электронного реле терморегулятора процесс нагрева повторяется вновь.

С учетом сложившейся в данном регионе цены на уголь, можно определить стоимость, например, Ленского угля для производства 1 Мкал тепла в печи индивидуального дома

Расчеты показывают, что при электротеплоснабжении  1 Мегакалория тепла при стоимости электроэнергии 4,13 руб/кВт∙ч. составляют 2,5 рублей, что намного дешевле, чем при сжигании угля.

Таблица

Данные

Ленский уголь

Электроэнергия

Котельная с устаревшим  оборудованием 

Цена 1 Мкал

1,9 рублей/кг

4,13 рублей/кВт·ч

1,9 рублей/кг

Стоимости

2,8 рублей

2,5 рублей

3,1 рублей

Коэффициент затрат

1

1

 

Практика эксплуатации электронагревателей  ИКН  показала их жизнеспособность, выявила новые функциональные возможности и подтвердила возможность обеспечения гарантированных электро-и пожаробезопасности систем электронагрева. Поэтому я выбрала индуктивно-кондуктивный электроводонагреватель. Высокие энергетические характеристики, надежность и удобство в эксплуатации индуктивно-кондуктивных нагревателей значительно расширяют сферу комфортных условий существования человека на основе использования электрической энергии для целей жизнеобеспечения.

 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 

  1. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов, Л., «Энергия», 1970.
  2. Горелов, В.П. Дипломное проектирование на электротехнических специальностях вузов [Текст]: Учебное пособие / В.П. Горелов, О.И. Хомутов - Новосибирск: изд-во НГАВТ, 2004. – 35с.
  3. ГОСТ 12.1.019 – 79. Электробезопасность. Общие правила и номенклатура видов защиты. [Текст]: - М. : Изд-во стандартов, 2001 – 27с.
  4. Гребень, Б. Теплоснабжение: централизация или децентрализация/Б.Гребень, С. Мутылин // Электронный журнал ЭСКО. – 2004.- №1. Электрон.дан.- Режим доступа: http://esco-ecosys.narod.ru.
  5. Елшин, А.И. Безопасные электронагреватели. Электронагреватели трансформаторного типа [Текст]: / А.И. Елшин, В.М. Казанский: Сб.тр.- Новосибирск. Изд-во НГТУ, 1991. – С.3-13.
  6. Елшин, А.И. Экономические предпосылки к использованию  электроотопления // Сб.науч.тр. “Электронагреватели трансформаторного типа”.-Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997. - C. 5-8.
  7. Елшин А.И. Электроотопление в Сибири // Сб. науч. тр. “Экологически перспективные системы и технологии”- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. - Вып. 3.- С. 198-205.
  8. Елшин, А.И. Индуктивно-кондуктивные нагреватели для автономного теплоснабжения. [Текст]: / А.И. Елшин, С.С. Прудников: Материалы научно-технической конференции «Водный транспорт России вчера, сегодня, завтра». - Новосибирск: изд-во НГАВТ, 2009.С. 266-266.
  9. 9. Елшин, А.И. Метод расчета двумерного электромагнитного поля в проводящей среде [Текст] / А.И.Елшин. // Науч. вест. НГТУ.- Новосибирск: НГТУ, 1999. - № 2(7). - С. 61-77.
  10. Елшин А.И. Конструкции и расчет трансформаторных   устройств низкотемпературного  нагрева  для  жизнеобеспечения  человека: Монография. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - 140 с.