Дешевое тепло
На недавнем заседании Совета по реализации приоритетных проектов и демографической политики в Кремле рассматривались вопросы внедрения инновационных технологий и программ повышения энергоэффективности. Эта тема особенно важна и для аграриев. Мы попросили ответственного секретаря оргкомитета «Приволжского дня поля», ученого-исследователя НГТУ им. Р.Е. Алексеева, руководителя интернет-газеты «ВАЙЕНШТЕФАН» Василия Васильевича Тютина проанализировать эту ситуацию на примере достижений Нижегородского государственного инженерно-экономического института (г. Княгинино). В сельскохозяйственных производственных технологиях широко используется электронагрев. При этом значительное количество электроэнергии расходуется сельхозпроизводителями на подогрев воды посредством различных технических средств, как-то: проточных электродных котлов, а также проточных и емкостных индукционных подогревателей и подогревателей на базе ТЭН. Для отопления применяются в основном электродные конструкции подогревателей. Основной отличительной особенностью электродного подогревателя воды от существующих технических средств для систем ее электронагрева является то, что в нем реализован принципиально новый способ регулирования тепловыми процесссами, обеспечивающий изменение мощности водонагревателя пропорциионально тепловой нагрузке. Источник теплоты такого подогревателя состоит из соосно установленных пассивного и фазного электродов, изолированных друг от друга посредством разборного изолятора и закрепленных внутри водозаполняемого корпуса. Однако отечественной промышленностью и зарубежными фирмами выпускается большое количество и других конструкций электрических подогревателей воды, имеющих применение в сельскохозяйственных производствах для подогрева технической и питьевой (кипяченой) воды. Наиболее распространен подогреватель воды ВСЭ-300, предназначенный в основном для оснащения душевых общего пользования и подогрева воды для технических нужд, например отопления. Потребляемая мощность ВСЭ-300 12 кВт, и рассчитан он на подогрев 300 литров воды в час на 30°С. Варьируя расходом воды можно увеличивать или уменьшать температуру ее нагрева. Например, если уменьшить расход воды до 150 л/ч, то температура нагрева увеличится до 60°С. По заказу сельхозпроизводителей был создан подогреватель воды ПВЭ-12, состоящий из батареи электронагревателей (БЭН) и корпуса. Конструкционной особенностью корпуса ПВЭ-12 является то, что штуцера выхода и входа воды расположены в его верхней части, а ТЭН вводятся в него и закрепляются снизу (рабочее положение подогревателя только вертикальное). Такое решение корпуса, во-первых, исключает необходимость в дополнительных конструкциионных элементах для стравливания воздуха, во-вторых, делает подогреватель универсальным, с точки зрения исполнения, так как его установка возможна по правой и левой стороне помещения без дополнительных изгибов трубопроводов, в‑третьих, исключает необходимость установки в системе невозвратного клапана, так как удаление воды из подогревателя возможно только через сливной патрубок. Автономное отопление зданий может осуществляться в основном за счет использования газа, угля, жидкого топлива мазута, светлого печного топлива, а также электроэнергии. Децентрализация теплоснабжения кроме отрицательных сторон (удорожание тепловой энергии) имеет и положительные: возможность гибкого регулирования температурного режима и применение энергосберегающих технологий. К последним некоторые исследователи относят использование для отопления тепловых насосов, считая при этом, что они в среднем 2/3 необходимой тепловой энергии переносят в здание из окружающей среды бесплатно, и лишь примерно 1/3 этой энергии вырабатывается за счет потребляемой электрической мощности. Установка теплового насоса и системы отбора тепловой энергии от окружающей среды требуют значительных капиталовложений. Поэтому при рассмотрении возможности и целесообразности использования такой технологии отопления важно ответить на два вопроса. Первый из них: является ли экономически приемлемым использование для отопления одного из самых дорогих на сегодня в России энергоносителей — электрической энергии. При этом следует отметить, что бывают ситуации, когда альтернативы электроэнергии нет. Второй вопрос: насколько тепловой насос может конкурировать в экономическом отношении с тепловыми пунктами, использующими другие виды теплоносителей. Чтобы ответить на поставленные вопросы, в Нижегородском инженерно-экономическом институте, возглавляемом д.э.н. профессором А.Е. Шаминым, коллективом кафедры «Механика», создан (разработан, изготовлен и смонтирован в лаборатории) стенд для испытаний различных электрических конструкций подогревателей воды. Целью разработки являлось увеличение компактности размещения испытательного оборудования и повышение эффективности выявления наиболее рациональных, с точки зрения энергопотребления конструкций подогревателей воды, используемых в технологических процессах сельскохозяйственных производств, путем обеспечения исследований их энергопотребления в одинаковых условиях. Поставленная цель достигнута тем, что стенд включает в себя электродный и элементный (на базе ТЭН) подогреватели воды, вихревые теплогенераторы, бойлер со змеевиком, насос, расширительный бак, отопительные приборы, приборы контроля и управления, систему трубопроводов с вентилями, стенд скомпонован посредством единой системы трубопроводов, а испытания различных по конструкции подогревателей воды. Исследования проводятся под руководством известного ученого, д.т.н. профессора Н.В. Оболенского и заместителя заведующего кафедры «Механика» В. Л. Осокина в рамках выполнения диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук. Оболенским и Осокиным выпущено учебное пособие «Практикум по теплотехнике», рекомендованное Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по агроинженерному образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Агроинженерия».
