Тепловая мощность что такое: Недопустимое название — ТеплоВики — энциклопедия отопления

тепловая мощность — это… Что такое тепловая мощность?

тепловая мощность

3.31 тепловая мощность N:Количество тепла, образующееся в результате сжигания газа, подводимого к горелке в единицу времени.

3.3.3 тепловая мощность (heat input) Q, кВт: Величина, представляющая собой произведение, полученное в результате умножения объемного или массового расхода газа на его теплоту сгорания, приведенное к стандартным условиям.

тепловая мощность — количество теплоты, образующееся в результате сжигания газа, подводимого к горелке в единицу времени;

3.3.1 тепловая мощность: Количество тепла, потребляемое прибором в единицу времени, соответственно объемному и массовому потоку.

Символ: Q.

Единица измерения: киловатт (кВт).

Смотри также родственные термины:

3.2 тепловая мощность Q, кВт: Произведение объемного или массового расхода газа на величину низшей теплотворной способности газа, приведенное к стандартным условиям.

3.3.1.1 тепловая мощность Q, кВт: Произведение объемного или массового расхода и низшей теплоты сгорания газа, приведенного к стандартным условиям.

3.14 тепловая мощность аппарата (горелки) : количество тепла, образующегося в результате сжигания топлива в единицу времени.

3.4 тепловая мощность воздухонагревателя : Количество теплоты, образующееся при сжигании газа в газовой горелке воздухонагревателя в единицу времени.

Тепловая мощность воздухонагревателя — количество теплоты, образующееся при сжигании газового топлива, подводимого к газовой горелке воздухонагревателя в единицу времени.

51. Тепловая мощность горелки

Количество теплоты, образующееся в результате сжигания топлива, подводимого к горелке в единицу времени

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • тепловая мочка льносоломы
  • тепловая мощность Q, кВт

Полезное


Смотреть что такое «тепловая мощность» в других словарях:

  • тепловая мощность — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN heat ratecalorific powercp …   Справочник технического переводчика

  • Тепловая мощность — 6) тепловая мощность (далее мощность) количество тепловой энергии, которое может быть произведено и (или) передано по тепловым сетям за единицу времени;… Источник: Федеральный закон от 27.07.2010 N 190 ФЗ (ред. от 25.06.2012) О теплоснабжении …   Официальная терминология

  • тепловая мощность — šiluminė galia statusas T sritis Energetika apibrėžtis Per laiko vienetą pagamintas ar pateiktas šilumos kiekis. atitikmenys: angl. heat power vok. Wärmeleistung, f rus. тепловая мощность, f pranc. puissance calorifique, f; puissance thermique, f …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • Тепловая мощность теплогенератора — Количество теплоты, образующееся в результате сжигания топлива, подводимого к горелке (топке) в единицу времени. Источник: СНиП 41 01 2003 EdwART. Словарь терминов и определений по средствам охранной и пожарной защиты, 2010 …   Словарь черезвычайных ситуаций

  • Тепловая мощность воздухонагревателя — количество теплоты, образующееся при сжигании газового топлива, подводимого к газовой горелке воздухонагревателя в единицу времени… Источник: РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ. ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛИ ГАЗОВЫЕ. НОРМАТИВЫ РАСХОДА… …   Официальная терминология

  • тепловая мощность активной зоны ядерного реактора

    — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN core thermal powerCTP …   Справочник технического переводчика

  • тепловая мощность горелки — Количество теплоты, образующееся в результате сжигания топлива, подводимого к горелке в единицу времени. [ГОСТ 17356 89] Тематики горелки …   Справочник технического переводчика

  • тепловая мощность котла — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN boiler thermal ratingBTR …   Справочник технического переводчика

  • тепловая мощность теплогенератора — Количество теплоты, образующееся в результате сжигания топлива, подводимого к горелке (топке) в единицу времени. [СНиП 41 01 2003] Тематики отопление, горяч. водоснабж. в целом …   Справочник технического переводчика

  • тепловая мощность ядерного реактора — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN reactor thermal outputRTO …   Справочник технического переводчика

Определение тепловой мощности системы воздушного отопления

Система отопления для выполнения возложенной на неё задачи должна обладать определённой тепловой мощностью. Расчётная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха tн.р, называемой расчётной, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 tн.р и определяемой для конкретного района строительства по нормам. Расчётная тепловая мощность в течение отопительного сезона используется частично в зависимости от изменения теплопотерь помещений при текущем значении температуры наружного воздуха tн и только при tн.р — полностью.

Изменение текущей теплопотребности на отопление имеет место в течение всего отопительного сезона, поэтому фактическая тепловая мощность системы должна изменяться в широких пределах. Этого можно достичь путём изменения температуры и (или) количества перемещающегося в системе теплоагента. Этот процесс называют 

эксплуатационным регулированием.

Система отопления предназначена для создания в помещениях здания температурной обстановки, соответствующей комфортной для человека или отвечающей требованиям технологического процесса.

Температурная обстановка в помещении зависит от тепловой мощности системы отопления, а также от расположения воздухонагревателей и конструкции системы воздухораспределения, теплофизических свойств наружных и внутренних ограждений, интенсивности других источников поступления и потерь теплоты. В холодное время года помещение в основном теряет теплоту через наружные ограждения и, в какой-то мере, через внутренние ограждения, отделяющие данное помещение от смежных, имеющих более низкую температуру воздуха. Кроме того, теплота расходуется на нагревание наружного воздуха, который проникает в помещение через неплотности ограждений естественным путем или в процессе работы системы приточной вентиляции, а также материалов, транспортных средств, изделий, которые холодными попадают в помещение снаружи.

В установившемся (стационарном) режиме потери равны поступлениям теплоты. Теплота поступает в помещение от людей, технологического и бытового оборудования, источников искусственного освещения, от нагретых материалов, изделий, в результате воздействия на здание солнечной радиации. В производственных помещениях могут осуществляться технологические процессы, связанные с выделением теплоты (конденсация влаги, химические реакции и пр.). Кроме того, следует учитывать, что в большинстве случаев при проектировании систем отопления и вентиляции закладывается минимально необходимая кратность воздухообмена, предусмотренная соответствующими нормами и правилами, как для производственных, так и для общественных помещений. Это обуславливает необходимость организации приточно-вытяжной системы вентиляции отапливаемых помещений, и, соответственно, увеличивает расчетную тепловую мощность системы.

Учёт всех перечисленных составляющих потерь и поступления теплоты необходим при сведении теплового баланса помещений здания и определении дефицита или избытка теплоты. Наличие дефицита теплоты dQ указывает на необходимость устройства в помещении отопления. Избыток теплоты обычно ассимилируется системой вентиляции. Для определения расчётной тепловой мощности системы отопления Qот составляется баланс расходов теплоты для расчётных условий холодного периода года в виде:

Qот = dQ = Qогр + Qи(вент) ± Qт(быт), где Qогр — потери теплоты через наружные ограждения; Qи(вент) — расход теплоты на нагревание поступающего в помещение наружного воздуха; Qт(быт) — технологические или бытовые выделения или расход теплоты.

Методики расчета отдельных составляющих теплового баланса, входящих в формулу, нормируются СНиП.

Основные теплопотери через ограждения помещения Qогр определяют в зависимости от его площади, приведенного сопротивления теплопередаче ограждения и расчетной разности температуры помещения и снаружи ограждения.

Площадь отдельных ограждений при подсчете потерь теплоты через них должна вычисляться с соблюдением определённых нормами правил обмера. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждения или обратная ему величина — коэффициент теплопередачи — принимаются по теплотехническому расчету в соответствии с требованиями СНиП или (например, для окон, дверей) по данным организации-изготовителя.

Расчётная температура помещения обычно задаётся равной расчётной температуре воздуха в помещении tв, принимаемой в зависимости от назначения помещения по СНиП, соответствующим назначению отапливаемого здания.

Под расчётной температурой снаружи ограждения подразумевается температура наружного воздуха tн.р или температура воздуха более холодного помещения при расчёте потерь теплоты через внутренние ограждения.

Как правильно подобрать воздухонагреватель?

Имея необходимые исходные данные и знания, позволяющие производить тепло-технические расчеты, необходимо воспользоваться следующим алгоритмом:

1. Определить величину теплопотерь через ограждающие конструкции.

2. Определить количество тепла, необходимого для нагрева приточного воздуха, с учетом требуемой кратности воздухообмена.

3. Определить количество тепла, выделяемого в помещении (в том числе возвратного при наличии систем рекуперации).

4. Произвести расчет необходимой мощности по приведенной выше формуле.

В случае не возможности самостоятельно провести все необходимые расчеты, или при желании их проверить, необходимо заполнить наш опросный лист и наши специалисты бесплатно произведут для Вас подбор необходимого оборудования.

Примерную зависимость необходимой мощности воздухонагревателя от объемов отапливаемого здания можно увидеть на Графике:

Расчет примерный, дан для территории Челябинской области при следующих условиях:

t наружного воздуха -34 градуса Цельсия

t внутреннего воздуха +16 градусов Цельсия,

Несущая конструкция стены: сэндвич, 150 мм, утеплитель: мин. вата

Система принудительного притока наружного воздуха отсутствует (отопление в режиме полной рециркуляции).

Тепловая мощность формула. Романова_1 / курсачи / Курсовик Романова / ПРИМЕР / 13 Тепловой расчет. Тепловая мощность на резисторе формула


Романова_1 / курсачи / Курсовик Романова / ПРИМЕР / 13 Тепловой расчет. Тепловая мощность на резисторе формула

Расчёт количества теплоты на резисторах

Задача по теме «Законы постоянного тока».  Задача может быть интересна учащимся 10-х классов и выпускникам для подготовки к ЕГЭ. Кстати, подобного рода задача была на ЕГЭ в части 1 с несколько иным вопросом (необходимо было  найти отношение количеств теплоты, выделяющихся на резисторах).

На каком из резисторов выделится наибольшее (наименьшее) количество теплоты? R1 = R4 = 4 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 2Ом. Дать решение. Чтобы ответить на вопрос задачи, необходимо сравнить количество теплоты, выделяющееся на каждом их резисторов. Для этого воспользуемся формулой закона Джоуля — Ленца.То есть основной задачей будет являться определение силы тока (или сравнение), протекающей через каждый резистор.

Согласно законам последовательного соединения, сила тока, протекающая через резисторы R1 и R2, и R3 и R4, одинаковая.Чтобы определить силу тока в верхней  и  в нижней ветвях, воспользуемся законом параллельного соединения, согласно которому, напряжение на этих ветвях одинаковое.Расписывая напряжение на нижней и верхней ветвях по закону Ома для участка цепи, имеем:Подставляя численные значения сопротивлений резисторов, получаем:То есть получаем соотношение между токами, протекающими в верхней и в нижней ветви:Определив силу тока через каждый из этих резисторов, определяем количество теплоты, выделяющееся на каждом из резисторов.Сравнивая числовые коэффициенты, приходим к выводу, что максимальное количество теплоты выделится на четвёртом резисторе, а минимальное количество теплоты — на втором.

Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.
Написать комментарий

fizika-doma.ru

Тепловая мощность — формула расчета

С теплотехническими расчётами приходится сталкиваться владельцам частных домов, квартир или любых других объектов. Это основа основ проектирования зданий.

Понять суть этих расчётов в официальных бумагах, не так сложно, как кажется.

Для себя также можно научиться выполнять вычисления, чтобы решить, какой утеплитель применять, какой толщины он должен быть, какой мощности приобретать котёл и достаточно ли имеющихся радиаторов на данную площадь.

Ответы на эти и многие другие вопросы можно найти, если понять, что такое тепловая мощность. Формула, определение и сферы применения – читайте в статье.

Что такое тепловой расчет?

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

  1. Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
  2. Сколько человек будет «обитать» в здании.
  3. Важная деталь — это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
  4. Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
  5. По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
  6. Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Могут учитываться и другие условия и особенности, например, для производственных объектов считаются рабочие и выходные дни, мощность и тип вентиляции, ориентация жилья по сторонам света и др.

Для чего нужен тепловой расчет?

Как умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?

Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены — потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.

Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше — ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.

Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.

Для определения необходимой мощности котла также не обойтись без расчётов. Суммарная мощность его складывается из затрат энергии на обогрев комнат, нагрев горячей воды для хозяйственных нужд, и способности перекрывать теплопотери от вентиляции и кондиционирования. Прибавляется запас мощности, на время пиковых холодов.

При газификации объекта требуется согласование со службами. Рассчитывается годовой расход газа на отопление и общая мощность тепловых источников в гигакалориях.

Нужны расчёты при подборе элементов отопительной системы. Обсчитывается система труб и радиаторов – можно узнать, какова должна быть их протяжённость, площадь поверхности. Учитывается потеря мощности при поворотах трубопровода, на стыках и прохождении арматуры.

При расчетах затрат тепловой энергии могут пригодиться знания, как перевести Гкал в Квт и обратно. В следующей статье подробно рассмотрена эта тема с примерами расчета.

Полный расчет теплого водяного пола приведен в этом примере.

Знаете ли вы, что количество секций радиаторов отопления не берется «с потолка»? Слишком малое их количество приведет к тому, что в доме будет холодно, а чрезмерно больше создаст жару и приведет к чрезмерной сухости воздуха. По ссылке http://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/kolichestva-sekcij-radiatorov.html приведены примеры правильного расчета радиаторов.

Расчет тепловой мощности: формула

Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.

Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:

  • Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения;
  • Дельта «Т» — разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи;
  • «К» — коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно

xn—-7sbeb3bupph.xn--p1ai

Как рассчитать необходимую тепловую мощность

Таблица тепловой мощности, необходимой для различных помещений
Тепловая мощность, кВтОбъем помещения в новом здании, м3Объем помещения в старом здании, м3Площадь теплицы от теплоизолированного стекла и с двойной фольгой, м2Площадь теплицы из обычного стекла с фольгой, м2
РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУР, С
570 — 15060 — 1103518
10150 — 300130 — 2207037
20320 — 600240 — 44014074
30650 — 1000460 — 650210110
401050 — 1300650 — 890300150
501350 — 1600900 — 1100370180
601650 — 20001150 — 1350440220
752100 — 25001400 — 1650550280
1002600 — 33001700 — 2200740370
1253400 — 41002300 — 2700920460
1504200 — 50002800 — 33001100550
2005000 — 65003400 — 44001480740

 

РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ

Формула для расчета необходимой тепловой мощности:

V x ΔT x K = ккал/ч

V – Объем обогреваемого помещения (ширина x длина x высота) в м³.

ΔT – Разница между температурой вне помещения и требуемой температурой внутри помещения (в°C).

K – Коэффициент дисперсии.

Ключ

V = ширина 4м, длина 12м, высота 3м, объем помещения = 144 м³

ΔT = темп. вне помещения -5ºC, требуемая темп. внутри помещения +18ºC, температура T = 23º

K = этот фактор зависит от вида конструкции и утепления

K=3,0-4,0простой объект из древесины или листового материала – без утепления.

K=2,0-2,9простая конструкция, одиночный слой кирпичей, простые окна и крыша — слабо утепленные.

K=1,0-1,9cтандартная конструкция, двойной слой кирпичей, небольшое количество окон, стандартная закрытая крыша – умеренное утепление.

K=0,6-0,9сложная конструкция, двойной утепленный слой кирпичей, несколько окон с двойными стеклами, высокий паркет, хорошо утепленная крыша – хорошо утепленный.

Пример: потребность в мощности тепла

144 x 23 x 4 = 13 248 ккал/ч

(V x ΔT x K = ккал/ч)

1 кВт/ч = 860 ккал/ч

1 ккал/ч = 3,97 Btu/ч

1 кВт/ч = 3412 Btu/ч

1 Btu/ч = 0,252 ккал/ч

master-rf.ru

Тепловая мощность. Расчет тепловой мощности. Расчет мощности тепловых пушек

Таблица тепловой мощности, необходимой для различных помещений

(для разницы температур улица-помещение 30°С)

Необходимая тепловая мощность, кВт

Объем отапливаемого помещения в новом здании (хорошая теплоизоляция), м³

Объем отапливаемого помещения в старом здании (средняя теплоизоляция), м³

5

70-150

60-110

10

150-300

130-220

20

320-600

240-440

30

650-1000

460-650

40

1050-1300

650-890

50

1350-1600

900-1100

60

1650-2000

1150-1350

75

2100-2500

1400-1650

100

2600-3300

1700-2200

125

3400-4100

2300-2700

150

4200-5000

2800-3300

200

5000-6500

3400-4400

 

Формула расчета тепловой мощности

Формула для расчета необходимой тепловой мощности: 

V x T x K = ккал/ч Перед выбором обогревателя воздуха необходимо рассчитать минимальную тепловую мощность, необходимую для Вашего конкретного пoмещения. 

Обозначения:

  • V – объем обогреваемого помещения (ширина х длина х высота), м3
  • T – Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения,.С
  • K – коэффициент рассеивания

K=3,0-4,0 Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. Без теплоизоляции. K=2,0-2,9 Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши. Небольшая теплоизоляция. K=1,0-1,9 Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. Средняя теплоизоляция. K=0,6-0,9 Улучшенная конструкция, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала. Высокая теплоизоляция.

 

Пример: V – Ширина 4 м, Длина 12 м, Высота 3 м. Объем обогреваемого помещения 144 м³ T– Температура воздуха снаружи -5ºC. Требуемая температура внутри помещения +18°C. Разница между температурами внутри и снаружи +23°C K – Этот коэффициент зависит от типа конструкции и изоляции помещениятребуемая тепловая мощность: 144 x 23 x 4 = 13 248 ккал/ч (Vx TxK = ккал/ч) 

1 кВт = 860 ккал/ч 1 ккал = 3,97 БTe 1 кВт = 3412 БTe 1 БTe = 0,252 ккал/ч

 

Теперь, зная как рассчитать тепловую мощность, Вы можете легко выбрать тепловую пушку, инфракрасный обогреватель или тепловую завесу.

www.pro-air.ru

Расчет тепловой мощности радиаторов отопления

Расчет тепловой мощности радиаторов отопления

Мощность радиатора – это тепловая энергия радиатора, обычно измеряется в Ваттах (Вт)

Существует прямая связь между теплопотерями помещения и мощностью радиатора. То есть если Ваша комната имеет теплопотери 1500 Вт, то и радиатор соответственно нужно подбирать той же мощности в 1500 Вт. Но не все так просто, потому что температура радиатора может быть в диапазоне от 45-95 °С и соответственно мощность радиатора будет разной при разных температурах.

Но многие к сожалению не поймут как узнать теплопотери конматы… Существуют простые расчеты для определения теплопотерь помещения. О них будет позже написано.

А с какой температурой будет греть радиатор?

Если у Вас частный дом с пластиковыми трубами, то температура радиаторов будет колебаться от 45-80 градусов. Средняя температура 60 градусов. Максимальная температура 80 градусов.

Если у Вас квартира с центральным отоплением, то от 45-95 градусов. Максимальная температура 95 градусов. Сейчас температура центрального отопления погодозависимая. Это означает, что температура теплоносителя центрального отопления зависит от наружной температуры. Если на улице холодает, то и температура теплоносителя выше и наоборот. Мощность радиаторов по СНиП рассчитывается на ∆70 градусов. Но это не означает, что нужно так подбирать. Проектировщики закладывают мощность такую, чтобы меньше обогреть вашу квартиру и сэкономить деньги на тепловой энергии, а денег с квартплаты снять как обычно. На сегодняшний день менять радиатор на более мощный не запрещается. Но если Ваш радиатор будет сильно отбирать тепло и будут жалобы по системе, то к Вам применят меры.

Предположим, что Вы определились с температурой теплоносителя и мощностью радиатора

Дано:

Средняя температура радиатора 60 градусов

Мощность радиатора 1500 Вт

Температура помещения 20 градусов.

Решение

Когда Вы будите искать, спрашивать радиатор на мощность 1500 Вт, то Вам будут предлагать радиатор мощностью 1500 Вт с температурным напором ∆70 °С. Или ∆50, ∆30…

Что такое температурный напор радиатора?

Температурный напор – это разница температур между температурой радиатора(теплоносителя) и температурой помещения(воздуха)

Температура радиатора это условно средняя температура теплоносителя. То есть

Предположим, что имеется серия радиаторов определенных мощностей с температурным напором ∆70 °С.

Модель 1, 1500 Вт

Модель 2, 2000 Вт

Модель 3, 2500 Вт

Модель 4, 3000 Вт

Модель 5, 3500 Вт

Необходимо подобрать модель радиатора при средней температуре теплоносителя 60 градусов.

При этом температурный напор будет равен 60-20=40 градусов.

Существует формула перерасчета мощности радиаторов:

Uф – фактический температурный напор

Uн – нормативный температурный напор

Подробнее о формуле: Расчет мощности радиаторов. Стандарты EN 442 и DIN 4704

Решение

Ответ: Модель 5, 3500 Вт

 
Если Вы желаете получать уведомленияо новых полезных статьях из раздела:Сантехника, водоснабжение, отопление,то оставте Ваше Имя и Email.
 
    Серия видеоуроков по частному дому            Часть 1. Где бурить скважину?            Часть 2. Обустройство скважины на воду            Часть 3. Прокладка трубопровода от скважины до дома            Часть 4. Автоматическое водоснабжение    Водоснабжение            Водоснабжение частного дома. Принцип работы. Схема подключения            Самовсасывающие поверхностные насосы. Принцип работы. Схема подключения            Расчет самовсасывающего насоса            Расчет диаметров от центрального водоснабжения            Насосная станция водоснабжения            Как выбрать насос для скважины?            Настройка реле давления            Реле давления электрическая схема            Принцип работы гидроаккумулятора            Уклон канализации на 1 метр СНИП    Схемы отопления            Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления            Гидравлический расчет двухтрубной попутной системы отопления Петля Тихельмана            Гидравлический расчет однотрубной системы отопления            Гидравлический расчет лучевой разводки системы отопления            Схема с тепловым насосом и твердотопливным котлом – логика работы            Трехходовой клапан от valtec + термоголовка с выносным датчиком            Почему плохо греет радиатор отопления в многоквартирном доме            Как подключить бойлер к котлу? Варианты и схемы подключения            Рециркуляция ГВС. Принцип работы и расчет            Вы не правильно делаете расчет гидрострелки и коллекторов            Ручной гидравлический расчет отопления            Расчет теплого водяного пола и смесительных узлов            Трехходовой клапан с сервоприводом для ГВС            Расчеты ГВС, БКН. Находим объем, мощность змейки, время прогрева и т.п.    Конструктор водоснабжения и отопления            Уравнение Бернулли            Расчет водоснабжения многоквартирных домов    Автоматика            Как работают сервоприводы и трехходовые клапаны            Трехходовой клапан для перенаправления движения теплоносителя    Отопление            Расчет тепловой мощности радиаторов отопления            Секция радиатора            Зарастание и отложения в трубах ухудшают работу системы водоснабжения и отопления            Новые насосы работают по-другому…    Регуляторы тепла            Комнатный термостат — принцип работы    Смесительный узел            Что такое смесительный узел?            Виды смесительных узлов для отопления    Характеристики и параметры систем            Местные гидравлические сопротивления. Что такое КМС?            Пропускная способность Kvs. Что это такое?            Кипение воды под давлением – что будет?            Что такое гистерезис в температурах и давлениях?            Что такое инфильтрация?            Что такое DN, Ду и PN ? Эти параметры нужно знать сантехникам и инженерам обязательно!            Гидравлические смыслы, понятия и расчет цепей систем отопления            Коэффициент затекания в однотрубной системе отопления    Видео            Отопление                    Автоматическое управление температурой                    Простая подпитка системы отопления                    Теплотехника. Ограждающие конструкции.            Теплый водяной пол                    Насосно смесительный узел Combimix                    Почему нужно выбрать напольное отопление?                    Водяной теплый пол VALTEC. Видеосеминар                    Труба для теплого пола — что выбрать?                    Теплый водяной пол – теория, достоинства и недостатки                    Укладка теплого водяного пола — теория и правила                    Теплые полы в деревянном доме. Сухой теплый пол.                    Пирог теплого водяного пола – теория и расчет            Новость сантехникам и инженерам            Сантехники Вы все еще занимаетесь халтурой?    Нормативные документы            Нормативные требования при проектировании котельных            Сокращенные обозначения    Термины и определения            Цоколь, подвал, этаж            Котельные    Документальное водоснабжение            Источники водоснабжения            Физические свойства природной воды            Химический состав природной воды            Бактериальное загрязнение воды            Требования, предъявляемые к качеству воды    Сборник вопросов            Можно ли разместить газовую котельную в подвале жилого дома?            Можно ли пристроить котельную к жилому дому?            Можно ли разместить газовую котельную на крыше жилого дома?            Как подразделяются котельные по месту их размещения?    Личные опыты гидравлики и теплотехники            Вступление и знакомство. Часть 1            Гидравлическое сопротивление термостатического клапана            Гидравлическое сопротивление колбы — фильтра    Видеокурс            Скачать курс Инженерно-Технические расчеты бесплатно!    Программы для расчетов            Technotronic8 — Программа по гидравлическим и тепловым расчетам            Auto-Snab 3D — Гидравлический расчет в трехмерном пространстве    Полезные материалы    Полезная литература            Гидростатика и гидродинамика    Задачи по гидравлическому расчету            Потеря напора по прямому участку трубы            Как потери напора влияют на расход?    Разное            Водоснабжение частного дома своими руками            Автономное водоснабжение            Схема автономного водоснабжения            Схема автоматического водоснабжения            Схема водоснабжения частного дома    Политика конфиденциальности

infosantehnik.ru

Расчет тепловой мощности

Таблица тепловой мощности, необходимой для различных помещений

(для разницы температур улица-помещение 30°С)

Необходимая тепловая мощность, кВт

Объем отапливаемого помещения в новом здании (хорошая теплоизоляция), м³

Объем отапливаемого помещения в старом здании (средняя теплоизоляция), м³

5

70-150

60-110

10

150-300

130-220

20

320-600

240-440

30

650-1000

460-650

40

1050-1300

650-890

50

1350-1600

900-1100

60

1650-2000

1150-1350

75

2100-2500

1400-1650

100

2600-3300

1700-2200

125

3400-4100

2300-2700

150

4200-5000

2800-3300

200

5000-6500

3400-4400

 

Формула расчета тепловой мощности

Формула для расчета необходимой тепловой мощности: 

V x T x K = ккал/ч Перед выбором обогревателя воздуха необходимо рассчитать минимальную тепловую мощность, необходимую для Вашего конкретного пoмещения. 

Обозначения:

  • V – объем обогреваемого помещения (ширина х длина х высота), м3
  • T – Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения,.С
  • K – коэффициент рассеивания

K=3,0-4,0 Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. Без теплоизоляции. K=2,0-2,9 Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши. Небольшая теплоизоляция. K=1,0-1,9 Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. Средняя теплоизоляция. K=0,6-0,9 Улучшенная конструкция, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала. Высокая теплоизоляция.

 

Пример: V – Ширина 4 м, Длина 12 м, Высота 3 м. Объем обогреваемого помещения 144 м³ T– Температура воздуха снаружи -5ºC. Требуемая температура внутри помещения +18°C. Разница между температурами внутри и снаружи +23°C K – Этот коэффициент зависит от типа конструкции и изоляции помещениятребуемая тепловая мощность: 144 x 23 x 4 = 13 248 ккал/ч (Vx TxK = ккал/ч) 

1 кВт = 860 ккал/ч 1 ккал = 3,97 БTe 1 кВт = 3412 БTe 1 БTe = 0,252 ккал/ч

 

Теперь, зная как рассчитать тепловую мощность, Вы можете легко выбрать тепловую пушку, инфракрасный обогреватель или тепловую завесу.

www.pro-air.ru

как сделать расчет необходимой мощности для помещения, фото и видео примеры

Содержание:

1. Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления 2. Варианты приблизительных расчетов 3. Точное вычисление тепловой мощности 4. Пример выполнения расчета

Прежде, чем приступить к монтажу автономной системы отопления в собственном доме или квартире, владельцу недвижимости необходимо иметь проект. Создание его специалистами подразумевает, в том числе, что будет выполнен расчет тепловой мощности для помещения, имеющего определенную площадь и объем. На фото можно увидеть, как может выглядеть отопительная система частного домовладения.   

Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления

Потребность в вычислении тепловой энергии, необходимой для обогрева комнат и подсобных помещений, связана с тем, что нужно определить основные характеристики системы в зависимости от индивидуальных особенностей проектируемого объекта, включая: 
  • назначение здания и его тип;
  • конфигурацию каждого помещения;
  • количество жильцов;
  • географическое положение и регион, в котором находится населенный пункт;
  • прочие параметры. 
Расчет необходимой мощности отопления является важным моментом, его результат используют для вычисления параметров отопительного оборудования, которое планируют установить:
  1. Подбор котла в зависимости от его мощности. Эффективность функционирования отопительной конструкции определяется правильностью выбора нагревательного агрегата. Котел должен иметь такую производительность, чтобы обеспечить обогрев всех помещений в соответствии с потребностями людей, проживающих в доме или квартире, даже в наиболее холодные зимние дни. Одновременно при наличии у прибора избыточной мощности часть вырабатываемой энергии не будет востребована, а значит, некоторая сумма денег потратится напрасно. 
  2. Необходимость согласовывать подключение к магистральному газопроводу. Для присоединения к газовой сети потребуется ТУ. Для этого подают заявку в соответствующую службу с указанием предполагаемого расхода газа на год и оценкой тепловой мощности в сумме для всех потребителей. 
  3. Выполнение расчетов периферийного оборудования. Расчет тепловых нагрузок на отопление необходим для определения длины трубопровода и сечения труб, производительности циркуляционного насоса, типа батарей и т.д. 

Варианты приблизительных расчетов

Выполнить точный расчет тепловой мощности системы отопления довольно сложно, его могут сделать только профессионалы, имеющие соответствующую квалификацию и специальные знания. По этой причине данные вычисления обычно поручают специалистам.

В тоже время существуют и более простые способы, позволяющие приблизительно оценить величину требуемой тепловой энергии и их можно сделать самостоятельно:

  1. Нередко применяют расчет мощности отопления по площади (детальнее: «Расчет отопления по площади — определяем мощность отопительных приборов»). Считается, что жилые дома возводятся по проектам, разработанным с учетом климата в определенном регионе, и что в проектных решениях заложено использование материалов, которые обеспечивают требуемый тепловой баланс. Поэтому при расчете принято умножать величину удельной мощности на площадь помещений. Например, для Московского региона данный параметр находится в пределе от 100 до 150 ватт на один «квадрат». 
  2. Более точный результат будет получен, если учитывать объем помещения и температуру. Алгоритм вычисления включает высоту потолка, уровень комфорта в отапливаемом помещении и особенности дома.

    Используемая формула выглядит следующим образом: Q = VхΔTхK/860, где:

    V – объем помещения;ΔT – разница между температурой внутри дома и снаружи на улице;К – коэффициент теплопотерь.  Поправочный коэффициент позволяет учесть конструктивные особенности объекта недвижимости. Например, когда определяется тепловая мощность системы отопления здания, для строений с обычной кровлей из двойной кирпичной кладки К находится в диапазоне 1,0–1,9. 
  3. Метод укрупненных показателей. Во многом похож на предыдущий вариант, но его применяют для вычисления тепловой нагрузки для систем отопления многоквартирных зданий или других больших объектов. 

Все три вышеперечисленные способы, позволяющие сделать расчет необходимой теплоотдачи, дают приблизительный результат, который может отличаться от реальных данных или в меньшую, или в большую сторону. Понятно, что монтаж маломощной отопительной системы не обеспечит требуемую степень обогрева.  В свою очередь, избыток мощности у отопительного оборудования приведет к быстрому износу приборов, перерасходу топлива, электроэнергии, а соответственно и денежных средств. Подобные расчеты обычно применяют в несложных случаях, например, при выборе котла. 

Точное вычисление тепловой мощности

Степень теплоизоляции и ее эффективность зависят от того, насколько качественно она сделана и от конструктивных особенностей зданий. Основная часть теплопотерь приходится на наружные стены (примерно 40%), затем следуют оконные конструкции (около 20%), а крыша и пол – это 10%. Остальное тепло покидает дом через вентиляцию и двери. 

Поэтому расчет тепловой мощности системы отопления должен учитывать данные нюансы.

Для этого используют поправочные коэффициенты:   

  • К1 зависит от типа окон. Двухкамерным стеклопакетам соответствует 1, обычному остеклению – 1,27, трехкамерному окну – 0,85;
  • К2 показывает степень теплоизоляции стен. Находится в пределе от 1 (пенобетон) до 1,5 для бетонных блоков и кладки в 1,5 кирпича; 
  • К3 отражает соотношение между площадью окон и пола. Чем больше оконных рам, тем сильнее потери тепла. При 20% остекления коэффициент равен 1, а при 50% он увеличивается до 1,5; 
  • К4 зависит от минимальной температуры снаружи здания на протяжении отопительного сезона. За единицу принимают температуру -20 °C, а затем на каждые 5 градусов прибавляют или вычитают 0,1; 
  • К5 учитывает количество наружных стен. Коэффициент для одной стены равен 1, если их две или три, тогда он составляет 1,2, когда четыре – 1,33;
  • К6 отражает тип помещения, которое находится над определенной комнатой. При наличии сверху жилого этажа величина поправки – 0,82, теплого чердака – 0,91, холодного чердака — 1,0;
  • К7 – зависит от высоты потолков. Для высоты 2,5 метра это 1,0, а для 3-х метров — 1,05.
Когда все поправочные коэффициенты известны, делают расчет мощности системы отопления для каждого помещения, используя формулу:  
  • Qi=qхSiхK1хK2хK3хK4хK5хK6хK7, где q =100 Вт/м², а Si – площадь комнаты. 
Расчетная величина увеличивается, если коэффициент больше 1 или уменьшает, если он меньше единицы. Узнав данный параметр для каждого помещения, узнают величину мощности всей отопительной системы согласно формуле: Q=Σ Qi, i = 1…N, где N – это общее количество помещений в здании (прочитайте также: «Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь»).  Как правило, для обеспечения запаса тепловой энергии на всевозможные непредвиденные случаи результат увеличивают на 15–20%. Это могут быть сильнейшие морозы, разбитое окно, поврежденная теплоизоляция и т.д. 

Пример выполнения расчета

Допустим, необходимо знать, какая должна быть тепловая мощность системы отопления для дома из бруса площадью 150 м² с теплым чердаком, тремя внешними стенами и двойными стеклопакетами на окнах. При этом высота стен 2,5 метра, а площадь остекления составляет 25%. Минимальная температура на улице в самую морозную пятидневку находится на отметке -28 °C.  

Поправочные коэффициенты в данном случае будут равны:
  • К1 (двухкамерный стеклопакет) = 1,0;
  • К2 (стены из бруса) = 1,25;
  • К3 (площадь остекления) = 1,1;
  • К4 (при -25 °C -1,1, а при 30°C) = 1,16;
  • К5 (три наружные стены) = 1,22;
  • К6 (сверху теплый чердак) = 0,91;
  • К7 (высота помещения) = 1,0. 
В результате полная тепловая нагрузка будет равна: 

Q=100 Вт/ м²х135 м²х1,0х1,25х1,1х1,16х1,22х0,91х1,0 = 23,9 кВт.

В итоге мощность отопительной системы составит: W=Qх1,2 = 28,7 кВт.

В том случае, когда бы использовался упрощенный метод вычислений, основанный на расчете мощности отопления согласно площади, то результат был бы совсем иной: 

100–150 Вт х150м² = 15–22,5 кВт

Отопительная система функционировала бы без запаса по мощности — на пределе. Приведенный пример является подтверждением важности применения точных способов, позволяющих определять тепловые нагрузки на отопление.

Пример расчета тепловой мощности системы отопления на видео:

teplospec.com

21,Работа, мощность, кпд источника тока. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.

Если по проводнику течет ток силой I, то за время dt через сечение проводника пройдет заряд:

Заряд, равный dq, в сечении 1 войдет в проводник и точно такой же заряд выйдет из проводника. Можно считать, что за время dt заряд сместился из сечения 1 в сечение 2, при этом над зарядом электростатическими силами совершена работа (см. (3.11)):

Мощность, развиваемая на участке цепи между точками 1 и 2, по определению равна:

Заменяя, согласно закону Ома (6.5), напряжение U.

получаем формулы для количества тепла dQ и мощности P:

Формулу называют законом Джоуля-Ленца.

Если измерять тепло в калориях, в формуле (7.3) появляется переводной коэффициент, равный значению 1 Дж в калориях – 0,24 (кал/Дж):

, (кал

Точно так же, как выводится закон Ома в дифференциальной форме, выводится закона Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Этот закон определяет количество тепла, выделяющееся в единичном объеме проводника в единицу времени – удельную тепловую мощность тока w:

Рассмотрим однородный цилиндрический проводник. Подставим в формулу (7.4) из (6.6) и (6.2) значения:

После подстановки получаем:

(7.6)

где

Из формулы (7.6) видно, что мощность, выделяемая в единице объема проводника, удельная тепловая мощность тока, равна:

(7.7)

Для w, пользуясь законом Ома в дифференциальной форме (формула (6.10)), можно записать на основе (7.6) следующие эквивалентные выражения закона Джоуля-Ленца в дифференциальной форме:

(7.8)

Для количества тепла dQ, выделяющегося в объеме dV за время dt, из (7.8) получаем:

(7.9)

В случае неоднородного проводника формулы (7.8) и (7.9) позволяют найти количество тепла, выделяемого в каждой точке объема неоднородного проводника.

Если участок цепи неоднородный, то выделяемое количество теплоты по закону сохранения энергии будет равно алгебраической сумме работ кулоновских и сторонних сил.

Действительно, умножив правую и левую части формулы на силу тока I получим

I2R = (1  2)I + 12I. (5.28)

Следовательно, из уравнения (5.28) следует, что тепловая мощность

Q = I2R , (5.29)

выделяемая на участке цепи 1-2, равна алгебраической сумме мощностей кулоновских и сторонних сил. Если цепь замкнута, то затраченная мощность

N =I . (5.30)

Если электрическая цепь замкнута и содержит источника с ЭДС , то вся затраченная источником тока работа АЗ = АП + АВНУТ,

где АЗ = It, АП = IURt, АВНУТ = IUrt.

Тогда = UR + Ur = IR+ Ir, (5.20)

где UR — напряжение на внешнем сопротивлении, Ur — напряжение на внутреннем сопротивлении источника тока.

Мощность тока можно найти по формуле N = . (5.21)

Развиваемая источником тока затраченная мощность

NЗ = NП + NВНУТ, (5.22)

где NЗ= I, NП = IUR, NВНУТ= IUr.

КПД источника тока можно найти по формуле

 = . (5.23)

Затраченная источником тока мощность

NЗ = I=/(R+r), (5.24)

где I = /(R + r).

Полезная мощность, выделяемая во внешнем участке цепи

NП = IUR = I2R =.

Следовательно, затраченная и полезная мощности являются функциями от внешнего сопротивления. Если R 0, то NП  0; R , то NП  0. В этом случае функция NП = f2 (R) имеет один максимум. Найдем условие, при котором полезная мощность максимальна, т. е. NП = NП, МАХ. Для этого производную приравняем нулю, т. е.= 0, т. е.(r2-R2) = 0. ( 0, то R = r и  = 0,5). Вывод: Если R = r , то полезная мощность максимальна, а КПД источника тока равно 50%.

studfiles.net

как сделать расчет необходимой мощности для помещения, фото и видео примеры

Содержание:

1. Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления
2. Варианты приблизительных расчетов
3. Точное вычисление тепловой мощности
4. Пример выполнения расчета

Прежде, чем приступить к монтажу автономной системы отопления в собственном доме или квартире, владельцу недвижимости необходимо иметь проект. Создание его специалистами подразумевает, в том числе, что будет выполнен расчет тепловой мощности для помещения, имеющего определенную площадь и объем. На фото можно увидеть, как может выглядеть отопительная система частного домовладения.   

Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления


Потребность в вычислении тепловой энергии, необходимой для обогрева комнат и подсобных помещений, связана с тем, что нужно определить основные характеристики системы в зависимости от индивидуальных особенностей проектируемого объекта, включая: 
  • назначение здания и его тип;
  • конфигурацию каждого помещения;
  • количество жильцов;
  • географическое положение и регион, в котором находится населенный пункт;
  • прочие параметры. 

Расчет необходимой мощности отопления является важным моментом, его результат используют для вычисления параметров отопительного оборудования, которое планируют установить:
  1. Подбор котла в зависимости от его мощности. Эффективность функционирования отопительной конструкции определяется правильностью выбора нагревательного агрегата. Котел должен иметь такую производительность, чтобы обеспечить обогрев всех помещений в соответствии с потребностями людей, проживающих в доме или квартире, даже в наиболее холодные зимние дни. Одновременно при наличии у прибора избыточной мощности часть вырабатываемой энергии не будет востребована, а значит, некоторая сумма денег потратится напрасно. 
  2. Необходимость согласовывать подключение к магистральному газопроводу. Для присоединения к газовой сети потребуется ТУ. Для этого подают заявку в соответствующую службу с указанием предполагаемого расхода газа на год и оценкой тепловой мощности в сумме для всех потребителей. 
  3. Выполнение расчетов периферийного оборудования. Расчет тепловых нагрузок на отопление необходим для определения длины трубопровода и сечения труб, производительности циркуляционного насоса, типа батарей и т.д. 

Варианты приблизительных расчетов


Выполнить точный расчет тепловой мощности системы отопления довольно сложно, его могут сделать только профессионалы, имеющие соответствующую квалификацию и специальные знания. По этой причине данные вычисления обычно поручают специалистам.

В тоже время существуют и более простые способы, позволяющие приблизительно оценить величину требуемой тепловой энергии и их можно сделать самостоятельно:

  1. Нередко применяют расчет мощности отопления по площади (детальнее: «Расчет отопления по площади — определяем мощность отопительных приборов»). Считается, что жилые дома возводятся по проектам, разработанным с учетом климата в определенном регионе, и что в проектных решениях заложено использование материалов, которые обеспечивают требуемый тепловой баланс. Поэтому при расчете принято умножать величину удельной мощности на площадь помещений. Например, для Московского региона данный параметр находится в пределе от 100 до 150 ватт на один «квадрат». 
  2. Более точный результат будет получен, если учитывать объем помещения и температуру. Алгоритм вычисления включает высоту потолка, уровень комфорта в отапливаемом помещении и особенности дома.

    Используемая формула выглядит следующим образом: Q = VхΔTхK/860, где:


    V – объем помещения;
    ΔT – разница между температурой внутри дома и снаружи на улице;
    К – коэффициент теплопотерь. 

    Поправочный коэффициент позволяет учесть конструктивные особенности объекта недвижимости. Например, когда определяется тепловая мощность системы отопления здания, для строений с обычной кровлей из двойной кирпичной кладки К находится в диапазоне 1,0–1,9. 
  3. Метод укрупненных показателей. Во многом похож на предыдущий вариант, но его применяют для вычисления тепловой нагрузки для систем отопления многоквартирных зданий или других больших объектов. 

Все три вышеперечисленные способы, позволяющие сделать расчет необходимой теплоотдачи, дают приблизительный результат, который может отличаться от реальных данных или в меньшую, или в большую сторону. Понятно, что монтаж маломощной отопительной системы не обеспечит требуемую степень обогрева. 
В свою очередь, избыток мощности у отопительного оборудования приведет к быстрому износу приборов, перерасходу топлива, электроэнергии, а соответственно и денежных средств. Подобные расчеты обычно применяют в несложных случаях, например, при выборе котла. 

Точное вычисление тепловой мощности


Степень теплоизоляции и ее эффективность зависят от того, насколько качественно она сделана и от конструктивных особенностей зданий. Основная часть теплопотерь приходится на наружные стены (примерно 40%), затем следуют оконные конструкции (около 20%), а крыша и пол – это 10%. Остальное тепло покидает дом через вентиляцию и двери. 

Поэтому расчет тепловой мощности системы отопления должен учитывать данные нюансы.

Для этого используют поправочные коэффициенты: 
 

  • К1 зависит от типа окон. Двухкамерным стеклопакетам соответствует 1, обычному остеклению – 1,27, трехкамерному окну – 0,85;
  • К2 показывает степень теплоизоляции стен. Находится в пределе от 1 (пенобетон) до 1,5 для бетонных блоков и кладки в 1,5 кирпича; 
  • К3 отражает соотношение между площадью окон и пола. Чем больше оконных рам, тем сильнее потери тепла. При 20% остекления коэффициент равен 1, а при 50% он увеличивается до 1,5; 
  • К4 зависит от минимальной температуры снаружи здания на протяжении отопительного сезона. За единицу принимают температуру -20 °C, а затем на каждые 5 градусов прибавляют или вычитают 0,1; 
  • К5 учитывает количество наружных стен. Коэффициент для одной стены равен 1, если их две или три, тогда он составляет 1,2, когда четыре – 1,33;
  • К6 отражает тип помещения, которое находится над определенной комнатой. При наличии сверху жилого этажа величина поправки – 0,82, теплого чердака – 0,91, холодного чердака — 1,0;
  • К7 – зависит от высоты потолков. Для высоты 2,5 метра это 1,0, а для 3-х метров — 1,05.

Когда все поправочные коэффициенты известны, делают расчет мощности системы отопления для каждого помещения, используя формулу:
 
  • Qi=qхSiхK1хK2хK3хK4хK5хK6хK7, где q =100 Вт/м², а Si – площадь комнаты. 

Расчетная величина увеличивается, если коэффициент больше 1 или уменьшает, если он меньше единицы. Узнав данный параметр для каждого помещения, узнают величину мощности всей отопительной системы согласно формуле: Q=Σ Qi, i = 1…N, где N – это общее количество помещений в здании (прочитайте также: «Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь»). 
Как правило, для обеспечения запаса тепловой энергии на всевозможные непредвиденные случаи результат увеличивают на 15–20%. Это могут быть сильнейшие морозы, разбитое окно, поврежденная теплоизоляция и т.д. 

Пример выполнения расчета


Допустим, необходимо знать, какая должна быть тепловая мощность системы отопления для дома из бруса площадью 150 м² с теплым чердаком, тремя внешними стенами и двойными стеклопакетами на окнах. При этом высота стен 2,5 метра, а площадь остекления составляет 25%. Минимальная температура на улице в самую морозную пятидневку находится на отметке -28 °C.  

Поправочные коэффициенты в данном случае будут равны:
  • К1 (двухкамерный стеклопакет) = 1,0;
  • К2 (стены из бруса) = 1,25;
  • К3 (площадь остекления) = 1,1;
  • К4 (при -25 °C -1,1, а при 30°C) = 1,16;
  • К5 (три наружные стены) = 1,22;
  • К6 (сверху теплый чердак) = 0,91;
  • К7 (высота помещения) = 1,0. 

В результате полная тепловая нагрузка будет равна: 

Q=100 Вт/ м²х135 м²х1,0х1,25х1,1х1,16х1,22х0,91х1,0 = 23,9 кВт.

В итоге мощность отопительной системы составит: W=Qх1,2 = 28,7 кВт.

В том случае, когда бы использовался упрощенный метод вычислений, основанный на расчете мощности отопления согласно площади, то результат был бы совсем иной: 

100–150 Вт х150м² = 15–22,5 кВт

Отопительная система функционировала бы без запаса по мощности — на пределе. Приведенный пример является подтверждением важности применения точных способов, позволяющих определять тепловые нагрузки на отопление.

Пример расчета тепловой мощности системы отопления на видео:

Энергетика. ТЭС и АЭС | Всё о тепловой и атомной энергетике

В настоящее время многие семьи не имеют своего жилья и не могут его купить

Новости энергетической отрасли

Большая часть населения во время каких-либо проблем задумываются о том, что им стоит все-таки

Спрей ИРС-19 – местное иммуностимулирующее средство. Изготовителем лекарства является фармацевтическое учреждение France Mulan Laboratories.

Энергетика США

Форекс https://forex-review.ru/, как крупнейший рынок в мире, привлекает своим блеском и размером. Можно сказать,

Стеновые панели декоративного типа – материал, пользующийся огромной популярностью. Действительно, с их помощью можно

Энергетика США

Сейчас все более популярные стают солнечные батареи отзывы о которых довольно хорошие и позитивные.

Мало кто задумывается, что в современном обществе огромное значение имеет такой женский аксессуар, как

Энергетика США

Компаний, которые выступают в роли посредника, и открывают своим клиентам доступ к торговле на

Новости ТЭС

Как выбрать входную металлическую дверь? Советы профессионала Начинать ремонт в квартире, купленной на вторичном

Новости ТЭС

Почему не рекомендуется снимать жилье в Екатеренбурге https://etagiekb.ru/realty_rent/ в новостройках. Новостройки— это свежий ремонт,

Галогенные лампы — универсальный источник света с большой яркостью и качественной цветопередачей. Сферы применения

Зарубежные ТЭС

Многие предприятия продолжают усердно работать над усовершенствованием разработки осовремененных приборов для диагностики. Так, например,

Новости

Сегодня интернет открывает невероятно огромные возможности своим пользователям в плане заработка. К примеру, совершать

Как выбрать лучший онлайн-курс английского Решили начать изучать английский онлайн? Хотите, чтобы все ваши

Трансформаторы – это устройства, которые преобразуют электрическую энергию и обычно устанавливаются в общественных зданиях,

ООО “Сервомеханизмы” предлагает технику линейного перемещения, а кроме того все сопутствующие товары – двигатели

Что нужно знать о ленточной библиотеке Объемы информационных данных возрастают в геометрической прогрессии ежеминутно.

Уже давно человечество ведёт поиск альтернативных источников энергии. Одно из самых эффективных изобретений в

Большинство преимуществ Onecoin на фоне остальных криптовалют основаны на том, что их разработчики постарались

В последние годы наша страна активно развивается. Вместе с ней развиваются компании с мировым

Уже многие десятилетия электродуговая сварка остаётся оптимальным способом создания неразборных стальных конструкций. При этом

HangzhouHideaPowerMachineryCo., Ltd или сокращенно Hidea (Хайди) – это один из наибольших создателей моторов для

В сфере энергетики изменения не наступают мгновенно, однако замещение ископаемого топлива уже началось. В

Вроде на дворе уже давно как двадцать первый век, цивилизации развиваются, прогресс мчится паровозом

Благодаря появлению в жизни современного человека мобильного телефона теперь мы всегда можем оставаться на

  Что такое бонг и для чего создан этот занимательнейший агрегат, объяснять, вероятно, необходимости

Исследования и опыты электроустановок напряжением до 1000 Вольт В современном мире преимущественное количество техники

Общеизвестным является факт высокой значимости бухгалтерии для успешной работы любой из коммерческих структур в

Свои первые кроссовки компания Найк создала в 1964 году. Но стоит помнить, что задолго

Трубы из керамики представляются под видом глиняного изделия, которое обожжено как снаружи, так и

Расчет тепловой мощности для обогрева помещения

Прежде чем выбирать обогреватель, необходимо рассчитать минимальную тепловую мощность, необходимую для вашего конкретного помещения.

Обычно для приблизительного расчета достаточно объем помещения в кубических метрах разделить на 30. Таким способом обычно и пользуются менеджеры, консультируя покупателей по телефону. Такой расчет позволяет быстро приблизительно прикинуть какая совокупная тепловая мощность может понадобиться для прогрева помещения.

Например, для выбора тепловой пушки в комнату (или офис) площадью 50 м? и высотой потолков 3 м (150 м?) потребуется 5.0 кВт тепловой мощности. Наш расчет выглядит так: 150 / 30 = 5.0

Такой вариант расчетов в основном используется для расчетов дополнительного обогрева в те помещения, где уже есть какое-то отопление и необходимо просто догреть воздух до комфортной температуры.

Однако, такой способ расчета не подойдет для неотапливаемых помещений, а также если необходимо помимо объема помещения учесть разницу температур внутри-снаружи, и конструктивные особенности самого здания (стены, изоляцию и т. п.)

Точный расчет тепловой мощности обогревателя.

Для расчета тепловой мощности, учитывающего дополнительные условия помещения и температурные режимы, используется следующая формула:

V *T * K = ккал/час, или

V *T *K / 860 = кВт, где

V — Объем обогреваемого помещения в кубических метрах;

T — Разница между температурами воздуха внутри и снаружи. Например, если температура воздуха снаружи -5 °C, а необходимая температура внутри помещения +18 °C, то разница температур составляет 23 градуса;

K — Коэффициент теплоизоляции помещения. Он зависит от типа конструкции и изоляции помещения.

K=3.0–4.0 — Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. Без теплоизоляции.

K=2.0–2.9 — Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши. Небольшая теплоизоляция.

K=1.0–1.9 — Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. Средняя теплоизоляция.

K=0.6–0.9 — Улучшенная конструкция здания, кирпичные стены с двойной изоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала. Высокая теплоизоляция.

При выборе значения коэффициента теплоизоляции обязательно нужно учитывать старое это здание или новое, т. к. старые здания требуют большего количества тепла для прогрева (соответственно, значение коэффициента должно быть выше).

Для нашего примера, если учесть разницу температур (например, 23 °C) и уточнить коэффициент теплоизоляции (например, у нас старое здание с двойной кирпичной кладкой, возьмем значение 1.9), то расчет необходимой тепловой мощности обогревателя будет выглядеть так:

150 *23 *1.9 / 860 = 7.62

Т. е., как видите, уточненный расчет показал, что для прогрева данного конкретного помещения понадобится большая тепловая мощность обогрева, чем была рассчитана по упрощенной формуле.

Подобный способ расчета применим к любым видам теплового оборудования, за исключением, возможно, инфракрасных обогревателей, т. к. там используется принцип ощущаемого тепла. Для любых других видов обогревателей — водяных, электрических, газовых и жидкотопливных, он подходит.

После вычисления необходимой тепловой мощности можно приступать к выбору типа и модели обогревателя. Компания Будпрокат предоставляет в аренду широкий ассортимент нагревателей: газовых, электрических, дизельных.

Какая мощность печи нужна для отопления. Как рассчитать тепловую мощность печи

При выборе дровяной печи каждый покупатель должен учитывать ряд важных характеристик, Ключевой, важной характеристикой для правильного выбор печи для вашего дома является выбор размер тепловой мощности, которая измеряется в киловаттах (кВт) и колеблется от 3 кВт до более 15 кВт.

Важно – выбирать печь оптимальной мощности для вашего дома!

Если Вы выберете печь недостаточной мощности для отопления вашего дома, такая печь просто не сможет отдавать необходимое количество тепла, что бы обогреть помещения Вашего дома. Так же печь малой мощности, Вам придется эксплуатировать под максимальной нагрузкой, на приделе её возможностей. Это конечно негативно скажется на её качестве и сроках использования.

Если вы купите печь, которая имеет слишком большую мощность для вашего дома, в конечном итоге вы придется постоянно открывать окна, чтобы обеспечить доступ воздух для комфортного дыхания и остудить помещения. В результате вы будете неэффективно расходовать топливо, отапливая воздух на улице. Кроме того, если Вы постоянно будите использовать печь на низком уровне горения, вы получите большое количество сажи, так как тяга дымохода и температура в топки будут недостаточными для удаления и прогорания сажи. Результатом будет постоянно закопченное стекло, а в долгосрочной перспективе испортите дымоход, так как большое количество сажи и копоти, оседая на стенках дымохода, смешиваясь с влагой от конденсата, образует кислотную среду, разрушающую дымоход.

Печи работают в диапазоне мощности от минимального до максимального

Печи камины, в зависимости от размеров топки, могут вмещать различное количество дров, и соответственно отдавать различное количество тепла. При этом печи с герметичными топками, могут регулировать доступ кислорода в камеру сгорания, и таким образом регулировать тепловую мощность печи.

В любом случае, при выборе печи следует опираться на среднее значение — оптимальную мощность печи.

Обычно производители и продавцы указывают в каком диапазоне мощности работает печь. Однако при выборе и покупке печи необходимо быть осторожным и внимательным, так как многие не добросовестные производители и продавцы печей каминов бывает указывают только максимальный уровень мощности. Принимать во внимание при покупке печи эти показатели не стоит. Рекомендуем выбирать проверенных временем производителей, и покупать печи, только у продавцов которые смогут не только дать полную достоверную информацию о печах но и обеспечат гарантийные обязательства.

Размер, который вам нужен, может зависеть от:

  • Размер помещения. Вам нужно измерить высоту, ширину и длину.
  • Планировка вашего дома. Например, наличие этажей, перекрытий для доступа теплого воздух в соседние комнаты.
  • Возможные тепло потери и энргоэффективность дома. К примеру размеры окон и есть ли у вас стеклопакеты, есть ли в помещении какая-либо изоляция, например, изоляция стен.

Чтобы обогреть Ваше жилое помещение до 21 ° C, когда на улице 1 ° C, вам потребуется 1 кВт тепловой мощности на каждые 14 кубических метров пространства. В качестве приблизительного ориентира, умножьте высоту, ширину и длину комнаты в метрах, а затем разделите это на 14.

Формула расчета тепловой мощности печи от объема помещения.

Тепловая мощность печи (кВт) = Высота * Ширина * Высота / 14

Вы можете использовать наш инструмент ниже, чтобы сделать это. Это даст вам оценку того, какой размер печи вам нужен в кВт.

Калькулятор мощности печи

Используйте наш инструмент, чтобы определить, какой размер мощности печи вам понадобится. Помните, что это приблизительная оценка, которая также зависит от того, насколько энергоэффективен ваш дом.

Размеры помещения (длина/ширина/высота):

Те не менее, и мы рекомендуем использовать эти данные в качестве только в качестве руководства, и прежде чем покупать печь получить консультацию специалиста, например в магазинах Тульского Печного Центра.

Дело в том, что каждый дом индивидуален, и условия использования и установки печей различны. Помимо мощности и цены печи-камина есть ряд других факторов, которые помогут сделать Вам оптимальный выбор и купить печь лучше всего подходящую для отопления Вашего дома, при этом сэкономить на установке и дымоходе.

Производство тепловой энергии находится в невыгодном положении в условиях потепления в мире

Человечество должно срочно перевести энергетические системы с ископаемого топлива, чтобы сократить выбросы парниковых газов [1–3]. Тем не менее, большая часть мировой электроэнергии по-прежнему производится путем сжигания угля, природного газа и нефти или производится с использованием ядерного топлива [1]. Например, в США в 2018 году 83% электроэнергии было произведено с использованием тепловых технологий (в первую очередь, природного газа, угля и атомной энергетики) [4]. Кроме того, во многих быстрорастущих странах планируется или строится значительное количество новых электростанций, работающих на ископаемом топливе [5].Эта тепловая генерирующая инфраструктура, вероятно, будет существовать в течение десятилетий [6, 7], вызывая дополнительное изменение климата, а также обеспечивая энергию, необходимую людям для устойчивости к климатическим воздействиям. Но насколько уязвимо само производство тепловой электроэнергии к глобальному потеплению?

Тепловые электростанции зависят от воздуха и воды для функционирования: эти станции используют источник топлива (например, ископаемое топливо, ядерный материал) для выработки пара для привода электрогенератора. При этом растения производят большое количество тепла, которое необходимо отводить через воздушные или водяные системы охлаждения.Существует три основных типа систем охлаждения: (а) прямоточные системы охлаждения, в которых вода проходит через систему охлаждения, а затем выбрасывается в реку или ручей; (б) системы рециркуляции воды; и (c) системы сухого охлаждения, в которых не используется вода. Хотя эти системы отличаются друг от друга с точки зрения эксплуатации, все они становятся менее эффективными при более высоких температурах окружающей среды. Когда температура окружающего воздуха или воды теплая или когда доступность воды низкая [8], тепловые электростанции должны сокращать выработку электроэнергии или останавливаться из-за своей неспособности достаточно быстро рассеивать тепло.Кроме того, местные правила, ограничивающие тепловое загрязнение — часто означающее температуру отбракованной охлаждающей воды — могут привести к сокращению, хотя предприятия могут потребовать отказ от теплового режима для продолжения работы во время засухи или волн тепла [9]. Тем не менее, сокращение потребления тепла по-прежнему происходит, и это наиболее вероятно в самые жаркие дни года, когда спрос на электроэнергию самый высокий и когда ожидается, что спрос будет больше всего расти в будущем, в основном из-за расширения использования систем кондиционирования воздуха [10–13] . Недавние периоды сильной жары привели к сокращению генерирующих мощностей в Европе [14, 15], и более жаркое и засушливое будущее может сделать такие случаи сокращения более распространенными, создавая императив для компенсации результирующего сокращения выработки электроэнергии.

Предыдущие исследования выявили потенциальную уязвимость производства тепловой и гидроэлектроэнергии к изменению климата [5, 15–21]. В этих исследованиях используются комбинации моделей климата, гидрологии и энергетической системы, чтобы заявить о себе. Однако такие результаты, полученные на основе модели, трудно воспроизвести и оценить в сравнении с реальной производительностью предприятия. В то же время данные наблюдений за ежедневными операциями завода ограничены, особенно по разным типам электростанций и систем охлаждения, что затрудняет оценку столь необходимых эмпирических моделей.

Несмотря на эти проблемы, есть некоторые наблюдения ежедневных отключений тепловых электростанций, доступных для атомных станций в Соединенных Штатах (США) и угольных, газовых и нефтяных заводов в Европейском союзе (ЕС). Используя эти данные, мы можем получить некоторые важные сведения о реальной чувствительности производственных мощностей предприятия к экстремальной жаре. Здесь мы собираем все доступные данные о сокращении выбросов на уровне тепловых электростанций в суточном масштабе из США и ЕС. и объединить эти данные с историческими суточными температурами и ежемесячными стоками, чтобы обеспечить первую наблюдательную оценку чувствительности мощности тепловых электростанций к доступности тепла и воды.Мы явно контролируем характеристики оборудования, включая возраст, тип топлива и систему охлаждения, а также неявно учитываем местоположение, фоновый климат и местные правила. Наконец, мы объединяем нашу модель наблюдений с прогнозами будущего роста инфраструктуры производства электроэнергии, чтобы оценить кумулятивные эффекты сокращения с течением времени в условиях потепления в мире. Наши результаты являются первыми, которые связывают наблюдаемое воздействие климата на сектор электроэнергетики с целями политики в области энергетики и климата, демонстрируя структуру риска постоянной зависимости от энергии, получаемой на ископаемом топливе: большее потепление, больший спрос на электроэнергию и большее сокращение производства.

Мы объединяем данные о температуре и стоке с данными о простоях электростанций в ежедневном масштабе и данными о спросе на электроэнергию, чтобы оценить взаимосвязь между климатом, производством электроэнергии и спросом на электроэнергию. Мы ограничиваем наш анализ двумя летними месяцами — июлем и августом — поскольку это, как правило, самые жаркие (и часто самые засушливые) месяцы года, и отключения, происходящие в эти месяцы, скорее всего, будут незапланированными. Сосредоточение нашего анализа на июле и августе также позволяет нам использовать тот факт, что в эти месяцы спрос на электроэнергию является самым высоким, а отключение электростанций — минимальным, что означает, что сбои, которые действительно происходят, с меньшей вероятностью связаны с плановым обслуживанием и с большей вероятностью будут вызваны. заводить перегрев.

2.1. Температура

Максимальные суточные температуры из ERA-Interim [22], CPC [23] и NCEP II Reanalysis [24] получены для каждого местоположения завода для моделирования сокращения. Для моделирования спроса на электроэнергию на подсетевом уровне эти данные о температуре усредняются по каждому подсетевому региону электросети. Подсетевые регионы электроэнергетики определяются как все штаты, которые полностью или большей частью покрываются подсетью, как указано Управлением энергетической информации США (EIA) [25] и определено в Разделе 2.3 «Спрос на электроэнергию». При оценке сокращения и спроса мы усредняем три набора данных наблюдаемой температуры, чтобы получить наилучшую оценку суточной максимальной температуры. Средняя корреляция между тремя наборами данных о суточной температуре по всем расположениям АЭС составляет 0,96 или выше.

2.2. Сток

Ежедневные данные о стоке поступают из Глобального центра данных по стоку (GRDC), которые охватывают годы с 2007 по 2018 [26] на большинстве водомеров. Станции стока выбираются на основе того, попадают ли они в те же гидрологические бассейны, что и электростанции (на основе Моделируемой топологической сети-30p [27]).Наблюдения за стоком доступны в течение 49% дней на всех предприятиях, для которых доступны данные о простоях и температуре. Несмотря на отсутствующие данные, сток является важным предиктором отключений электростанций (см. Ниже Раздел 2.8 «Оценка сокращения»). Распределение наилучшего соответствия для каждой станции стока определяется путем вычисления суммы квадратов ошибок (SSE) после подбора каждого из 88 стандартных статистических распределений и выбора распределения с наименьшим SSE (см. Таблицу 1 SI (доступную онлайн в стеках.iop.org/ERL/16/024043/mmedia) для получения списка лучших дистрибутивов для каждой станции стока). Все данные по стоку сглаживаются с использованием 30-дневного скользящего среднего, чтобы дать оценку доступности воды в месячном масштабе. Аномалии стока для каждой станции рассчитываются для июля и августа путем вычитания среднего стока за июль – август из каждого дневного значения июля – августа и деления на стандартное отклонение июля – августа, рассчитанное с использованием наиболее подходящего распределения для станции. Данные стока используются для сравнения с прогнозами модели CMIP5.

2.3. Спрос на электроэнергию

Данные о спросе на электроэнергию в почасовом масштабе за 2015–2018 гг. Предоставлены EIA для следующих операторов подсетей США: Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCO; покрывает большую часть штата Техас), Независимого системного оператора Новой Англии (ISNE; охватывает CT, RI, MA, NH, VT и ME), Независимый системный оператор Нью-Йорка (NYIS; охватывает Нью-Йорк), PJM Interconnection (PJM; охватывает Огайо, Пенсильвания, Нью-Джерси, Мэриленд, округ Колумбия, Вирджиния, Западная Вирджиния и небольшая часть IN ), Southwest Power Pool (SWPP покрывает OK, KS, NE, SD, части ND и небольшую часть северного TX) и California Independent System Operator (CISO; покрывает большую часть CA) [25].Мы анализируем только данные о спросе в США, но предыдущие исследования показали, что аналогичные зависимости между спросом и температурой существуют в ЕС. [13].

2.4. Отключение электричества

Ежедневные данные об отключении электричества для 61 атомной электростанции США с 2007 по 2018 год предоставлены EIA (EIA-860; средняя доступная мощность станции в день). Данные, описывающие события отключения электричества для 52 ЕС. Тепловые электростанции в период с 2015 по 2018 годы получены от Европейской сети операторов систем передачи электроэнергии (ENTSOE) и объединены с U.Данные об отключении S. [28].

2,5. Климатические модели

Используются прогнозы суточной максимальной температуры (tasmax), суточной минимальной температуры (tasmin) и месячного общего стока (mrro) из 15 моделей CMIP5. Все модели используют элемент ансамбля r1i1p1 , работают в рамках RCP 4.5 (сильное смягчение, показано на рисунке 4) и RCP 8.5 (наихудший случай, показано на рисунке 1 SI) и охватывают 1981–2100 годы. Список моделей приведен в таблице 2 SI.

2.6. Глобальные данные по электростанциям

Мы используем тип топлива для электростанций, мощность и местоположение, предоставленные в Глобальной базе данных по электростанциям Институтом мировых ресурсов [29].

Используя доступные данные наблюдений и многомерный регрессионный анализ, мы оцениваем чувствительность спроса на электроэнергию к температуре для подсетей США, а также чувствительность сокращения электричества к температуре и стоку в доступных США и ЕС. площадки электростанций.

2.7. Оценка спроса

Форма сезонного цикла спроса на электроэнергию зависит от дохода, проникновения на рынок кондиционеров, использования электрического отопления и температуры воздуха [11]; в тропическом климате или местах с меньшим количеством кондиционеров эти циклы, вероятно, будут смягчены, а в южном полушарии они обратятся.

Аномалии спроса рассчитываются для каждой подсети США путем вычитания среднего спроса по набору данных из каждого дневного значения. Затем эти аномалии спроса нормализуются для каждой подсети, что позволяет сравнивать подсети разных размеров и в разных климатических условиях. Суточные максимальные температуры из ERA-Interim, CPC и повторного анализа NCEP II усредняются по каждой подсеточной области. Затем три набора данных о наблюдаемой температуре усредняются для получения наилучшей оценки региональной суточной максимальной температуры.Наконец, зависимость спроса на электроэнергию от температуры, представленная на рисунке 1 (D), моделируется с использованием нелинейной регрессии 2-го порядка, определяемой как:

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1. Климат и электроэнергетика. (A) Электростанции в США и ЕС. предоставление ежедневных данных об отключениях. (B) Максимальная месячная температура за доиндустриальный период (1850–1900 гг., Синий), в 1981–2018 гг. (Черный) и прогнозируемые сценарии потепления на 2 ° C (оранжевый) и 4 ° C (красный).(C) Аномалия среднемесячного стока (в стандартном отклонении (SD) от исторического среднего, основанная на наиболее подходящем распределении для каждой станции стока, см. Данные и методы) за 1981–2018 гг. (Черный цвет) и прогнозируемая ниже 2 ° C ( оранжевый) и сценарии потепления на 4 ° C (красный). (D) Максимальный месячный спрос на электроэнергию за 1981–2018 гг. (Черная линия) и прогнозируемый при сценариях потепления на 2 ° C (оранжевый) и 4 ° C (красный). (E) Среднее количество отключений электростанции по месяцам в процентах от общей мощности станции. Планки погрешностей показывают одно стандартное отклонение для всех заводов (см. Данные и методы).Красные столбцы указывают месяцы года, используемые в нашем анализе. В (B) — (D) сплошные оранжевые и красные линии показывают многомодельное среднее, а пунктирные линии показывают самую высокую (самую теплую или самую сухую) модель из CMIP5.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

, где T — это наилучшая оценка суточной максимальной температуры, усредненной по каждой подсети, и прогнозируемая потребность. Эта модельная форма была выбрана как простейшая нелинейная форма, учитывая известную нелинейную зависимость между температурой и потреблением электроэнергии [11, 12].Модель R 2 — 0,56. Значимы как линейный, так и квадратичный температурные члены ( p <0,001). Эта модель отражает температурную зависимость спроса на электроэнергию из-за как интенсивной (существующие кондиционеры используются больше), так и обширной (больше кондиционеров покупается) маржи [11].

2,8. Оценка сокращения

Суточная рабочая мощность завода рассчитывается путем вычитания простоя из максимальной мощности завода и деления на эту максимальную мощность.Включены все ежедневные отключения в июле и августе, когда спрос на электроэнергию высок и станции работают почти на полную мощность (рисунок 1 (E)). Летом более вероятно, что отключение будет связано с климатом, чем в другие периоды года, когда планируется больше отключений. Каждая электростанция связана с наиболее точными временными рядами максимальных суточных температур на основе наблюдений в ячейке сети, ближайшей к местоположению станции. Каждая электростанция сопоставлена ​​со станцией стока GRDC, ближайшей к станции, которая также находится в том же гидрологическом бассейне, что и станция, как определено набором данных протяженности бассейна STN-30p [27].Временные ряды аномалий стока с июля по август рассчитываются для каждой выбранной станции стока, как описано выше в Разделе 2.2 «Данные по стоку». Временные ряды для каждого завода ограничены днями, когда доступны данные о простоях, температуре и стоках. Суточная производительность предприятия подвергается нелинейной регрессии по отношению к максимальным суточным температурам и аномалиям суточного стока с использованием следующей модели:

где — расчетная мощность на каждом предприятии, — фиксированный эффект предприятия, — фиксированный эффект по времени, — фиксированный эффект, классифицирующий год постройки предприятия (до 1980, 1980–1989 или после 1990), — фиксированный эффект, определяющий Тип системы охлаждения станции (прямоточная или рециркуляционная) — это фиксированный эффект, определяющий тип топлива станции (ядерное, газовое, угольное или нефтяное), максимальная дневная температура на каждой станции и стандартизованная аномалия дневного стока на каждой станции. растение.Фиксированный эффект станции учитывает изменения максимальной генерирующей мощности, географического положения, исходного климата, рабочих процедур и экологической политики, которые могут повлиять на взаимосвязь между производительностью станции, температурой и стоком. Все условия модели значимы ( p ⩽ 0,01), а коэффициенты регрессии и статистика представлены в таблице 3 SI.

Эта форма нелинейной модели была выбрана как на теоретических, так и на эмпирических основаниях. Во-первых, ожидается, что эффективность систем водяного охлаждения будет нелинейно зависеть от температуры [30] из-за нелинейной зависимости скорости испарения от температуры.Во-вторых, среднее скорректированное значение R 2 (для 1000 бутстрэп-моделей) этой модельной формы составляет 0,077, что указывает на то, что около 7,7% суточной изменчивости мощности завода можно объяснить изменчивостью температуры и стока в июле и августе. Модель, включающая только линейные переменные температуры и стока, имела скорректированное среднее значение R 2 , равное 0,073, что позволяет предположить, что квадратичная модель является более подходящей. Условия взаимодействия не были включены в модель, поскольку они не повлияли существенно на поведение модели и не скорректировали R 2 (0.078), но усложняют интерпретацию коэффициентов модели. Данные, на которых обучается модель, представлены на рисунке 6 СИ.

2.9. Прогнозы сокращения

Мы используем нашу эмпирически оцененную модель сокращения, чтобы спрогнозировать глобальное сокращение производства для различных уровней потепления, характерного для конкретных растений, используя четырехкратную стратегию: во-первых, мы корректируем данные климатической модели смещения, как описано ниже; во-вторых, мы оцениваем распределение суточных температур по моделям и соответствующие значения среднемесячного стока на производственных площадках как функцию среднего глобального потепления; в-третьих, мы оцениваем простои на уровне завода как функцию среднего глобального потепления, используя нашу модель сокращения, а также ежедневные значения температуры на уровне завода и ежемесячные значения стока из каждой климатической модели; и, наконец, распространить сокращение от U.S.–E.U. Чтобы оценить, как различные портфели энергетических технологий влияют на сокращение производства электроэнергии в глобальном масштабе из-за потепления, мы включаем несколько сценариев изменения глобальной энергетической системы в глобальном масштабе в течение ближайшего столетия.

2.10. Коррекция смещения CMIP5

Чтобы учесть систематические температурные смещения в моделях CMIP5, мы применяем процедуру коррекции смещения смещения децилей [31] на каждом участке электростанции. Во-первых, мы вычисляем среднюю температуру в каждом дециле исторического распределения температуры на каждой электростанции в наборе данных о температуре на основе наблюдений с наилучшей оценкой (описанном выше в разделе 2.7 «Оценка спроса») и в каждой модели CMIP5. Затем коррекция смещения вычисляется как:

где — поправка на смещение для каждого дециля, d, и модели, m, — это средняя температура, основанная на наблюдениях, o, для каждого дециля, d, и — средняя температура для каждого дециля и модели за исторический период. Коррекция смещения применяется к модельным прогнозам как:

где — единственная скорректированная модельная температура для дня, попадающая в дециль d в распределении модели. См. Рисунок 7 для результатов этой процедуры коррекции смещения.

2.11. Изменение глобальной средней температуры (GMT)

2.12. Сценарии глобальной энергосистемы

Оцениваются четыре сценария роста глобальной энергосистемы. (a) Постоянно: количество, мощность и расположение электростанций остаются такими же, как в 2018 году; (b) Срок службы 40 лет: предполагается, что срок службы каждой электростанции составляет 40 лет, и разрешается вывод из эксплуатации через 40 лет после даты строительства. Новых заводов не строят. (c) Устойчивость Международного энергетического агентства (МЭА): прогнозы, взятые непосредственно из сценария МЭА до 2040 года.После 2040 года темпы глобального снижения мощности тепловых электростанций, прогнозируемые МЭА в период между 2017 и 2040 годами, будут применяться к каждой глобальной электростанции пропорционально мощности этой станции, пока общая тепловая мощность не достигнет нуля около 2100 года. (D) МЭА заявленная политика: прогнозы взяты непосредственно из сценария МЭА до 2040 года. После 2040 года такая же скорость глобального увеличения мощности тепловых электростанций, как прогнозируется МЭА в период с 2017 по 2040 год, применяется к каждой глобальной электростанции пропорционально мощности этой станции, через 2100 г.

2.13. Прогнозы модели сокращения

Урезание рассчитывается в почасовом масштабе с использованием исторической или смоделированной температуры и стока. Ежемесячные и годовые совокупные простои рассчитываются с использованием модели сокращения для расчета мощности каждой электростанции в США и ЕС. региона в 2018 г. Эти вычисления выполняются для каждого часа за исторический период (1981–2005 гг.) и для каждого часа во все выбранные годы на каждом уровне потепления по Гринвичу для каждой модели CMIP5. Временные ряды почасовой температуры для каждой модели вычисляются путем линейной интерполяции между минимальной и максимальной температурами каждого модельного дня, а затем каждая часовая температура сопоставляется с соответствующей месячной аномалией стока.Процент простоя станции умножается на общую мощность станции, чтобы получить простои в ГВт. Затем этот сбой в GW умножается на период времени, чтобы получить сбой в ТВтч. Отключения суммируются и делятся на общую мощность всех сетей США — ЕС. заводов, чтобы указать количество отключений как долю от общего количества отключений в США — ЕС. мощность в 2018 году.

Сокращение рассчитывается для четырех сценариев энергосистемы, определенных выше, путем расчета сокращения на каждой глобальной электростанции в каждый год между 2020 и 2090 годами в самый жаркий день в году на каждой электростанции.Сокращение рассчитывается с использованием каждой климатической модели CMIP5 и каждой эмпирической оценки сокращения (10-й, 50-й, 90-й процентиль), а также вычисляется среднее сокращение по моделям CMIP5. Неопределенность в климатических результатах может быть представлена ​​диапазоном уровней ограничения по моделям CMIP5, работающим в рамках RCP 4.5 [33]. Мы показываем этот диапазон на рисунке 4 (C) в 2040 году, который является конечной точкой прогнозов МЭА, а также в то время, когда сценарии более высоких и низких выбросов еще не существенно отличаются друг от друга.

Стоимость сокращенной генерации рассчитывается путем умножения глобально оцененных нормированных затрат на электроэнергию [34] в размере 0,1–0,2 доллара за кВтч (в долларах 2019 года) на совокупное сокращение до 2080-х годов по каждому сценарию энергосистемы. Диапазон стоимости включает как диапазон приведенных оценок стоимости электроэнергии, так и диапазон результатов сокращения по моделям CMIP5.

Наблюдаемая температура воздуха и сток для конкретных станций (рисунки 1 (A) — (C)), потребность в электроэнергии (рисунок 1 (D), полученные из U.S. subgrids [25]), и отключения электростанции (рисунок 1 (E)) тесно связаны на всех площадках тепловых электростанций с доступными данными о ежедневных отключениях [28, 35] (рисунок 1 (A)). В США спрос на электроэнергию достигает пика летом и зимой из-за использования энергии для отопления и охлаждения зданий [12, 13]. Отключения электростанций в США и ЕС. (рисунок 1 (E)) имеют отчетливую сезонность, которая обратно пропорциональна спросу на электроэнергию и температуре: большинство отключений запланированы (например, для обслуживания или из-за того, что их мощность не нужна) и происходят осенью и весной, когда спрос на электроэнергию самый низкий.

Зимой и особенно летом, когда электроэнергия необходима больше всего, отключения обычно составляют менее 5% для обеспечения пиковой нагрузки (рис. 1 (E)). Важно отметить, что многие сети чрезмерно наращивают объемы электроснабжения, чтобы удовлетворить этот пиковый спрос [36]; однако это означает, что существует значительно меньшая терпимость к незапланированным отключениям в летние месяцы, когда температура потенциально слишком высока или уровень воды слишком низок для эффективного охлаждения станции. Поскольку в летнее время спрос на электроэнергию высок, ежедневные отключения, которые происходят летом, в основном являются незапланированными и могут быть связаны с погодными или техническими проблемами — и, как мы выяснили, их можно спрогнозировать по суточной температуре воздуха и ежемесячным стокам.

Прогнозы глобальной средней температуры (GMT) на 2 ° C и 4 ° C выше доиндустриальных эталонных значений 1850–1900 годов усиливают эти современные закономерности: температура на конкретных предприятиях растет во все месяцы (рисунок 1 (B)), тогда как сток в теплое время года, характерный для конкретных растений, уменьшается (рисунок 1 (C)). Смоделированный сезонный пик стока смещается весной в будущем раньше, возможно, из-за более раннего таяния снега и смены типа осадков со снега на дождь. Основываясь на исторической связи между температурой воздуха и U.S. спроса на электроэнергию, одного потепления достаточно для увеличения пикового спроса на электроэнергию в США на 10–20 и 30–50 процентных пунктов при потеплении на 2 ° C и 4 ° C соответственно (рисунок 1 (D)). Этот рост соответствует другим недавним оценкам влияния потепления на спрос на электроэнергию, в значительной степени обусловлен увеличением использования кондиционеров [11–13, 37–39] и потребует новых генерирующих мощностей даже в отсутствие экономического роста или увеличения численности населения. [37]. Более того, рост спроса на электроэнергию, вероятно, будет намного больше в некоторых частях развивающегося мира, особенно в тропиках, где изменение климата, рост населения и рост доходов будут сходиться, чтобы стимулировать повсеместное расширение использования электроэнергии [11].

Помимо растущего спроса, высокие температуры представляют системный риск для тепловых электростанций, особенно в периоды пикового спроса на электроэнергию (рисунок 2; необработанные данные, использованные при подгонке модели, показаны на рисунке 6 SI). На всех станциях, для которых доступны данные о ежедневных отключениях, выработка электроэнергии максимальна вблизи современной средней суточной высокой температуры воздуха для конкретных станций (∼27 ° C) и месячной аномалии стока (∼0 SD), что позволяет предположить, что станции в хорошем состоянии. -оптимизированы под средние исторические климатические условия.Однако мощности заводов в США и ЕС. нелинейно снижается при температуре воздуха выше средней (рисунок 2 (A)) и при более низких (и более высоких) уровнях стока (рисунок 2 (B)) в летние месяцы, явно учитывая тип системы охлаждения станции (рециркуляционная или однократная). через), дату строительства станции и индивидуальные характеристики станции, включая местный климат, географию, правила и рабочие процедуры (влияние типа системы охлаждения станции и даты строительства показано на рисунке 5 SI).Совпадение наблюдаемой температуры и стока подчеркивает, что производительность установки быстро снижается при температуре независимо от стока (рис. 2 (C)). Кроме того, среднегодовая максимальная дневная температура и реакция среднего летнего стока на глобальное потепление на всех участках (знаки ‘+’ на рисунке 2 (C)) показывают, что, хотя растения оптимизированы для нынешнего климата, они не в более теплом будущем. климат.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Наблюдаемая взаимосвязь между сокращением выбросов на уровне завода и климатом. (A) Самостоятельные оценки влияния суточной максимальной температуры на мощность электростанции при допущении климатологических аномалий среднего стока. (B) Оценки влияния суточного стока на мощность электростанции при допущении средней климатологической температуры. Распределения внизу (A) и (B) показывают наблюдаемые суточные максимальные температуры и аномалии стока для всех электростанций, используемых в эмпирической модели. На (A) и (B) серые линии показывают 1000 бутстрепных регрессий, а красные, черные и синие линии показывают бутстрапы 90-го, 50-го и 10-го процентилей соответственно.(C) Зависимость между температурой, аномалией стока и производительностью завода, усредненная по моделям с бутстрепом. Черные вертикальные и горизонтальные линии показывают наблюдаемые максимальные годовые значения температуры и средние летние значения стока, усредненные по всем растениям (горизонтальные и вертикальные линии показывают сток и температурную аномалию, использованные в (A) и (B), соответственно). Стипплинг показывает наблюдаемые комбинации температуры и стока в исторических записях. Размер каждой точки указывает относительную частоту наблюдений.Оранжевый и красный знаки «+» показывают среднегодовую максимальную дневную температуру и аномалию среднего летнего стока, усредненные по всем растениям при потеплении на 2 ° C и 4 ° C, соответственно.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Наша эмпирическая оценка связи сокращения выбросов с климатом основывается на том факте, что отключение электроэнергии в летнее время, как правило, является незапланированным (рис. 1 (E)), поскольку спрос на электроэнергию наиболее высок в самые жаркие дни, когда сокращение выбросов наиболее вероятно.Кроме того, наша модель напрямую учитывает изменение системы охлаждения предприятия (прямоточной или рециркуляционной) и возраста растений, а также косвенно учитывает географическое положение, а также режимы регулирования и обеспечения соблюдения через фиксированные эффекты для конкретных предприятий. Кроме того, требования к охлаждению зависят от теплового КПД электростанции, который больше зависит от возраста станции, чем от типа топлива станции [40], а это означает, что большое количество атомных станций в нашем наборе данных вряд ли существенно повлияет на наши оценки температурного ограничения. отношение.Вместе эти факторы позволяют распространить нашу оценку сокращения на будущее и на тепловые электростанции по всему миру (рисунки 3 и 4). Однако, поскольку новые газовые электростанции с комбинированным циклом требуют меньшего охлаждения, чем другие тепловые электростанции, и становятся все более распространенными [41], сокращение потребления тепла на этих станциях может быть меньше, чем оценивается нашей моделью. В то же время солнечные фотоэлектрические и концентрированные солнечные электростанции (CSP) также подвержены потере эффективности, связанной с нагревом, и эти потери не учитываются в нашем анализе, что потенциально увеличивает общий риск снижения выработки электроэнергии из-за потепления.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. Влияние свертывания на простои станции из-за потепления. (A) Средняя потеря мощности завода в 113 США и ЕС. тепловые станции в самый жаркий день каждого месяца за исторический период (1981–2018 гг.) и при потеплении ниже 2 ° C и 4 ° C по сравнению с доиндустриальным базисным периодом (1850–1900 гг.), показаны черным, желтым и красным , соответственно. Аномалия спроса на электроэнергию в США в процентах отклонения от среднегодового значения показана на панели (A).(B) Общее количество отключений за каждый месяц, показанное в тераватт-часах (ТВтч) (слева и по оси) и как процент от общего количества отключений в США за 2018 год. тепловая генерирующая мощность (правая y — ось). (C) Суммарное количество отключений за год, показанное в ТВтч (слева и по оси) и как процент от общего количества отключений в США за 2018 год. тепловая генерирующая мощность (правая y — ось). В (A) — (C) сплошные линии показывают многомодельное среднее, а пунктирные линии показывают самую теплую модель. Все результаты показаны с использованием бутстрапированной модели сокращения 50-го процентиля.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Сокращение в соответствии с будущими сценариями развития энергетики. (A) Мощность производства тепловой энергии с течением времени и в соответствии с четырьмя будущими сценариями изменения технологий: срок службы станции 40 лет без нового строительства (зеленый цвет), постоянная мощность с течением времени (серый цвет), сценарий устойчивости МЭА (синий) и МЭА заявило сценарий политики (красный).Сценарии МЭА определены до 2040 года. Пунктирные красные, серые и синие линии указывают на экстраполяцию каждого сценария, предполагающую постоянную скорость изменения мощности. Черный маркер указывает на установленную МЭА мощность тепловой генерации в 2018 году. Зеленая заштрихованная область указывает общую генерирующую мощность за каждый год при условии, что срок службы каждой станции составляет 40 лет, а даты строительства станции взяты из базы данных WRI Power Plant [29]. Вертикальные черные пунктирные линии обозначают многомодельный средний год, в котором каждый порог глобального среднего потепления (относительно 1850–1900) достигается в соответствии с RCP 4.5 (для моделей, которые в конечном итоге достигают каждого порога до 2100 года; многие модели не достигают 3 ° C или 4 ° C согласно RCP 4.5). (B) МЭА заявило сценарии политики (вверху) и устойчивости (внизу) с разбивкой по предполагаемой генерирующей мощности по типу топлива. (C) Глобальные прогнозы сокращения в самый жаркий день года в историческом периоде (черный цвет; полосы ошибок обозначают модели сокращения от 10-го до 90-го процентиля) и по каждому из четырех будущих сценариев, определенных в (A). Климатические прогнозы соответствуют RCP 4.5 (см. Рисунок 1 SI для результатов по RCP 8.5). Заштрихованные области показывают диапазон между проекциями сокращения с использованием модели 10-го процентиля и модели 90-го процентиля. Горизонтальные пунктирные линии показывают многомодельное среднее сокращение в 2040 году. Столбики ошибок указывают диапазон прогнозов сокращения в 2040 году по климатическим моделям CMIP5. (D) Глобально, ежегодно агрегированное сокращение в течение 2080-х годов с использованием бутстрепной модели 50-го процентиля сокращения. Результаты показаны для прогонов моделей, где все заводы в мире используют прямоточное охлаждение (крестики) или рециркуляционное охлаждение (кружки).Горизонтальные линии показывают среднее сокращение по системам охлаждения. Планки погрешностей показывают диапазон для моделей CMIP5. Суммы в долларах означают потерянный доход в год из-за сокращения, исходя из предположения, что глобально усредненная приведенная стоимость электроэнергии составляет от 0,1 до 0,2 кВтч −1 .

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

В будущем потепление климата усилится США– ЕС. свертывание тепловых электростанций, создающее дефицит электроснабжения, который необходимо будет заполнить за счет дополнительного (и неучтенного [15]) производства электроэнергии.С потеплением мощность электростанций в самый жаркий летний день во всех США и ЕС. тепловые электростанции падают в среднем на 2,0 процентных пункта при потеплении на 2 ° C и на 3,1 процентных пункта при потеплении на 4 ° C (рисунок 3 (A)). Эти результаты согласуются с региональными исследованиями, в которых используются подходы к моделированию электростанций для оценки воздействия изменения климата на тепловые станции [5, 15, 16, 20]. В то время как острые последствия сокращения выбросов для стабильности сети будут ощущаться в почасовом масштабе, экономические потери электростанций будут суммироваться в течение года; соответственно, мы показываем накопление расчетных сокращений, связанных с теплом, за год.Летом наша эмпирическая модель прогнозирует ежемесячное агрегированное сокращение выбросов, увеличивающееся на 100–300% при потеплении на 2 ° C и 4 ° C, соответственно, что приводит к общему снижению на 0,6–1,5% (по сценариям потепления и моделям бутстрепного сокращения) от общего количества США – ЕС тепловые генерирующие мощности в июле – августе (рисунки 3 (Б) и (В)). Этот процент потерь не зависит от установленной мощности: общая сокращаемая мощность (в ГВт) будет увеличиваться в будущем по мере роста глобальной установленной мощности.

Мы применяем нашу эмпирическую модель сокращения ко всем глобальным тепловым электростанциям, используя данные по электростанциям из Института мировых ресурсов [29], скорректированные на смещение климатические прогнозы из ансамбля CMIP5 и четыре сценария будущего развития энергетической системы, включая два из МЭА, начиная от быстрого вывода из эксплуатации тепловых электростанций и заканчивая их продолжающимся ростом (рисунки 4 (A) — (C)).Сочетание технологий производства электроэнергии, развернутых во всем мире, в значительной степени определяет степень и стоимость сокращения выбросов в будущем (диаграмма 4 (D)). Поскольку данные о глобальных системах охлаждения электростанций недоступны, мы проверяем чувствительность наших прогнозов к типу системы охлаждения, запустив нашу модель один раз в предположении, что все станции имеют прямоточное охлаждение, и снова в предположении, что все станции имеют рециркуляционное охлаждение (рисунок 4 (D). ), обнаружив, что рециркуляционные системы приводят к ежегодному усредненному сокращению выбросов примерно на 25 ТВтч в 2080-х годах.Несмотря на то, что экономика электростанций сложна и зависит от цен на электроэнергию, затрат на строительство и эксплуатации, мы представляем простую оценку потенциальных глобальных потерь из-за сокращения потребления тепла. При нормированной стоимости электроэнергии в диапазоне от 0,10 до 0,20 доллара США за кВтч [34] прогнозируемое совокупное сокращение приводит к упущенной выручке в размере до 47 миллиардов долларов в год к концу столетия в соответствии со сценарием политики, заявленным МЭА, когда мощность тепловых электростанций будет продолжать расти. увеличится по сравнению с 1 миллиардом долларов в год, если мир будет следовать сценарию устойчивого развития МЭА и в основном прекратить производство тепловой энергии к 2100 году.

В то время как нормативные и технологические изменения могут изменить фундаментальную взаимосвязь между температурой и мощностью выработки тепловой энергии, многие существующие электростанции будут работать в течение десятилетий по мере потепления климата [6], что делает важным понимание факторов неопределенности в ограничениях, связанных с климатом. . В этой неопределенности доминируют три фактора: наблюдаемая неопределенность эмпирической модели (в рамках бутстрепных оценок, с учетом технологии, географии, операционных процедур и регулирования), неопределенность в отношении потепления (в рамках климатических моделей в одном сценарии выбросов) и траектория топливной смеси энергосистемы. (по сценариям энергосистемы).К концу века сценарий энергосистемы вносит наибольший вклад в неопределенность в прогнозах сокращения, поскольку он определяет количество тепловых электростанций, на которых может потребоваться сокращение. Кроме того, на будущее сокращение будет влиять несколько факторов, которые здесь не учитываются. Во-первых, траектории энергосистемы и потепление связаны. При сценарии быстрого вывода из эксплуатации тепловых электростанций, вероятно, будет меньше потепления, чем если бы тепловые генерирующие мощности продолжали расти, смягчая сокращение.Во-вторых, наша модель учитывает средний ответ по растениям; поскольку такие отдельные станции могут в большей или меньшей степени пострадать от экстремальной жары, чем те, которые предоставляют данные о ежедневных отключениях. В-третьих, существует значительная неопределенность в прогнозах стока, созданных моделями CMIP5. Сток для конкретных растений может развиваться иначе, чем предполагают модели, из-за изменения землепользования, изменения климата и относительно простых схем моделирования стока в современных моделях системы Земли [42, 43]. Кроме того, в более теплом и засушливом климате тепловые электростанции могут быть модифицированы для более эффективной рециркуляции охлаждающей воды или поиска альтернативных источников воды во время засухи [17], уменьшая сокращение потребления тепла, связанного с теплом.

Важно отметить, что существует неопределенность в отношении того, как электростанции, работающие в разных климатических условиях, с разными типами топлива, системами охлаждения, мощностью и режимами регулирования, будут по-разному реагировать на высокие температуры. Поскольку ежедневные данные о простоях электростанций очень ограничены, мы оцениваем эту взаимосвязь, используя все доступные данные, которые в основном поступают с атомных станций США и некоторых угольных, нефтяных и газовых заводов из ЕС. В этом наборе данных представлен широкий диапазон мощностей электростанций в разных климатических условиях.Однако эти ограниченные данные могут переоценить или недооценить глобальные последствия сокращения выбросов из-за тепла. Примечательно, что отсутствуют данные по развивающимся странам, где будет проходить большая часть строительства электростанций в будущем. Соответственно, наш анализ — и наше понимание воздействий изменения климата на энергетический сектор — можно расширить, а наши прогнозы — улучшить за счет получения дополнительных ежедневных или субдневных данных о простоях электростанций с различных наборов электростанций по всему миру.

Наши результаты показывают, что сокращение производства электроэнергии на тепловых электростанциях может оказать существенное влияние на глобальные производственные мощности по выработке электроэнергии в самые жаркие периоды года, что потребует дополнительной перестройки глобальной электроэнергетической системы на 1–7% с учетом текущего сочетания генерирующих технологий. В то же время масштабы этого воздействия зависят от наших адаптационных решений: если мы быстро переведем электроэнергетический сектор на нетепловые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, сокращение объемов может быть значительно сокращено, хотя гидроэнергетика может столкнуться со значительным будущим риском из-за сокращения речного стока. [17].Наши результаты подчеркивают двойную выгоду от нетеплового производства электроэнергии в более теплом мире: меньше ограничений и меньше выбросов.

Мы благодарим Рабочую группу по совместному моделированию Всемирной программы исследований климата, которая отвечает за CMIP, и мы благодарим группы моделирования климата за подготовку и предоставление результатов своих моделей. Поддержка набора данных версии 3 Проекта реанализа двадцатого века обеспечивается Министерством энергетики США, Управлением научных, биологических и экологических исследований (BER), Управлением климатической программы Национального управления океанических и атмосферных исследований и Лабораторией исследования системы Земли NOAA. Отделение наук.Мы благодарим Dartmouth’s Research Computing and Discovery Cluster за вычислительную поддержку и Институт вычислительных наук Neukom. Данные о глобальной температуре CPC предоставлены NOAA / OAR / ESRL PSL, Боулдер, Колорадо, США, с их веб-сайта https://psl.noaa.gov/.

Тепловая электростанция — обзор

3 Косвенное использование воды для производства электроэнергии: термоэлектрические электростанции

Помимо прямого производства электроэнергии, вода косвенно способствует выработке электроэнергии посредством охлаждения, которое она обеспечивает для ТЭЦ, работающих в паровом цикле ( также известный как цикл Ренкина).Термоэлектрические электростанции используют тепло для производства электроэнергии и отвечают за более 90% электроэнергии, вырабатываемой в Соединенных Штатах (примерно 3500 из 4000 миллионов МВт-ч, вырабатываемых ежегодно). Большинство этих электростанций, удовлетворяющих 75% потребностей в электроэнергии, используют паровой цикл, который требует интенсивного охлаждения. Электростанции также используют воду для производства топлива в шахте или на месте добычи и для контроля выбросов на электростанции. Горнодобывающий сектор, который включает в себя добывающие отрасли для производства топлива, требует еще 4 миллиарда галлонов в день, а промышленный сектор, который включает нефтеперерабатывающие заводы и другие объекты для улучшения топлива, отвечает за еще 14 миллиардов галлонов в день забора в Соединенных Штатах. Штаты (USGS, 2014).

Как отмечалось ранее, электроэнергетика является основной причиной забора воды, но сельскохозяйственный сектор является крупнейшим потребителем воды. Такое явление происходит из-за того, что большая часть воды, забираемой для электростанций, возвращается к источнику, хотя и с другим качеством (в основном, с другой температурой). Энергетический сектор в основном забирает поверхностные воды, хотя в некоторых местах он также забирает подземные воды. Около трети поверхностных вод — это соленая вода. Большая часть забираемой соленой воды используется для охлаждения электростанций, расположенных на побережье (хотя на некоторых электростанциях для охлаждения используются солоноватые грунтовые воды).

В секторе термоэлектрической энергии на национальном уровне забирается примерно 15 галлонов воды, и на каждый киловатт-час вырабатываемой электроэнергии потребляется менее 1 галлона. Плотины гидроэлектростанций связаны с потреблением почти 20 галлонов воды на киловатт-час, прежде всего потому, что увеличенная площадь искусственных водохранилищ за пределами номинального русла реки увеличивает скорость испарения из речных бассейнов (Torcellini et al., 2003).

Количество воды, забираемой и потребляемой тепловыми электростанциями, в основном определяется сочетанием факторов:

топливо : уголь, природный газ, биомасса, нефть, атомная энергия, солнечная энергия;

энергетический цикл : цикл Ренкина (паровой), цикл Брайтона (открытый, простой или сгорания), комбинированный цикл;

технология охлаждения : мокрое охлаждение разомкнутого цикла, охлаждение пруда, замкнутое (рециркуляционное) влажное охлаждение, гибридное влажно-сухое охлаждение, сухое охлаждение;

метеорологические условия : температура, влажность, скорость ветра.

Цикл Ренкина, названный в честь знаменитого термодинамика Уильяма Ренкина, также известен как паровой цикл. Он использует тепло для создания пара, который приводит в движение турбину, которая вращает генератор для производства электричества. Паровой цикл используется для выработки примерно 75% всей электроэнергии в Соединенных Штатах. Ключевым этапом парового цикла является охлаждение для конденсации пара в жидкую воду, чтобы его можно было снова использовать в непрерывном цикле. Это охлаждение может осуществляться с помощью различных жидкостей, но из-за высокой теплоемкости воды, ее относительного обилия и широкого распространения это самая распространенная охлаждающая жидкость в мире.

Другие энергетические циклы включают цикл Брайтона, который также известен как открытый цикл, простой цикл или турбина внутреннего сгорания. В этих системах часто используются турбины, которые объявляются «авиационными производными» из-за их родства с турбинами, которые используются для приведения в движение самолетов. Комбинированный цикл назван так потому, что он объединяет цикл Ренкина и цикл Брайтона для работы с более высокой эффективностью.

Три наиболее распространенных метода охлаждения — это открытый, закрытый и воздушный (рис.4). Гибридные влажно-сухие системы также существуют, но не получили широкого распространения. Метеорологические условия, такие как преобладающая температура, влажность, скорость ветра и т. Д., Также важны, поскольку они влияют на общую эффективность установки и эффективность охлаждения атмосферных и водных поглотителей тепла. Значения забора и потребления воды электростанциями см. В Таблице 1 с типичной разбивкой по циклам мощности, топливу и типу охлаждения. Вода также необходима для производства топлива.

Рисунок 4.Существует три основных метода охлаждения: открытый, закрытый и воздушный.

Предоставлено Stillwell, A.S., 2010. Связь энергии и воды в Техасе (магистерская диссертация). Техасский университет в Остине.

Таблица 1. Использование воды на электростанциях зависит от топлива, энергетического цикла и технологии охлаждения (перечислены типовые значения) (Stillwell et al., 2011)

0,3
Топливо и энергетические циклы Технологии охлаждения
Закрыто -Контур (градирня) Открытый контур (прямоточный)
Отвод (галлон / кВтч) Потребление (галлон / кВтч) Отвод (галлон / кВтч) Потребление (галлон / кВтч)
Концентрация солнечной энергии 0.8 0,8
Ядерная 1,0 0,7 42,5 0,4
Уголь / природный газ (паровой цикл) 0,5 0,5 0,5
Природный газ (комбинированный цикл) 0,23 0,18 13,8 0,1
Природный газ (открытый цикл) Пренебрежимо мала Пренебрежимо мала Пренебрежимо PV Незначительное Незначительное Незначительное Незначительное
Ветер Незначительное Незначительное Незначительное Незначительное

, отводится через большие объемы 90 -339 вода, пресная и соленая, для одноразового использования и возвращает почти всю воду в Источник с небольшим потреблением воды из-за испарения.Хотя охлаждение с открытым контуром является энергоэффективным и требует низких затрат на инфраструктуру и эксплуатацию, сбрасываемая вода теплее окружающей воды, вызывая тепловое загрязнение, которое может убить рыбу и нанести вред водным экосистемам. Таким образом, природоохранные агентства регулируют температуру нагнетания с учетом теплоотдачи водоема.

Охлаждение с замкнутым контуром требует меньшего забора воды, так как вода рециркулирует с помощью градирен или прудов-испарителей (которые представляют собой резервуары, предназначенные для охлаждения электростанции).Однако, поскольку охлаждение в основном достигается за счет испарения, охлаждение с замкнутым контуром приводит к более высокому потреблению воды. Альтернатива, воздушное охлаждение, не требует воды, а вместо этого охлаждается с помощью вентиляторов, которые перемещают воздух над радиатором, как в автомобилях. Однако эффективность электростанции для охлаждения воздуха ниже, первоначальные капитальные затраты выше, а требования к недвижимости иногда выше, что часто делает этот вариант менее привлекательным с экономической точки зрения, если не хватает водных ресурсов.

Несмотря на то, что электростанции возвращают большую часть воды, которую они забирают, потребность в таком большом количестве воды нужной температуры для охлаждения создает уязвимости для электростанций. Если сильная засуха или аномальная жара уменьшают доступность воды или ограничивают ее эффективность для охлаждения из-за препятствий теплопередаче или пределов теплового загрязнения, тот факт, что электростанция потребляет так мало воды, становится менее важным, чем тот факт, что ей нужна вода в воде. первое место.

На электростанциях, построенных более 50 лет назад, почти исключительно использовались системы охлаждения с открытым контуром, которые имеют очень высокий водозабор. Когда были построены эти электростанции, считалось, что воды в изобилии, а экологические нормы практически не существовали. В течение 1960-х и 1970-х годов экологические опасения по поводу воды усилились, положив начало эре нормативного давления, направленного на сокращение использования воды на электростанциях.

Ключевым законодательным актом был Закон о чистой воде (CWA), который, согласно Агентству по охране окружающей среды (EPA), «… устанавливает основную структуру для регулирования сбросов загрязняющих веществ в воды Соединенных Штатов и регулирования стандартов качества для поверхностные воды » (EPA CWA Summary, EPA CWA History).Федеральный закон о контроле за загрязнением воды 1948 года послужил основой для нормативной базы, которая позже стала в народе CWA в 1972 году после значительной реорганизации и расширения. CWA дает EPA полномочия по осуществлению программ контроля загрязнения, включая установление стандартов сточных вод для промышленности и стандартов качества воды для поверхностных вод.

CWA объявил вне закона неразрешенный сброс любого загрязняющего вещества из точечного источника в судоходные воды, что привело к созданию программы разрешений Национальной системы ликвидации сбросов загрязняющих веществ (NPDES) Агентства по охране окружающей среды для контроля сбросов.Точечные источники (т. Е. Отдельные участки, такие как трубы или искусственные канавы) регулируются CWA. Хотя дома, как правило, не нуждаются в разрешении NPDES для сброса сточных вод в канализацию или септические системы, промышленные, муниципальные и другие предприятия должны получать разрешения на сбросы в поверхностные воды. Таким образом, CWA регулирует выбросы электростанций. Они также регулируют требования к поступлению.

На электростанциях, построенных с тех пор, почти исключительно использовались конструкции с замкнутым контуром с градирнями в качестве способа удовлетворения многих экологических интересов за счет значительного уменьшения уноса (рыба и водные организмы удаляются из окружающей среды в объект электростанции) и столкновения ( рыбы и водные организмы прижаты к водозаборным сеткам) водных животных.Это означало, что водозабор уменьшился в соответствии с §316 (b) Закона о водной среде, принятом в 1972 году.

Они также предотвращают искусственное нагревание водной среды, которое является формой теплового загрязнения и регулируется §316 (a ) CWA. Традиционно считается, что градирни менее эффективны, чем системы охлаждения с открытым контуром, потому что они забирают меньше воды, даже если градирни потребляют больше воды, как отмечалось ранее.

В первое десятилетие 21 века 43% термоэлектрических электростанций США были крупными энергетическими объектами с генерирующей мощностью более 100 МВт.Из этих крупных электростанций 42% использовали градирни с мокрой рециркуляцией (т. Е. Замкнутый контур) и 14,5% использовали охлаждающие резервуары. Остальные 43% этих крупных электростанций использовали прямоточное охлаждение, и чуть менее 1% использовали сухое охлаждение (King et al., 2013). Большинство этих заводов с прямоточными системами охлаждения были построены до вступления в силу CWA или были унаследованы после принятия закона. Многие из них — это те же заводы, которые были построены до строгого контроля выбросов. Это означает, что большинству из них уже несколько десятилетий, и они одновременно грязны и хотят пить (за исключением тех, которые добавили скрубберы), и вопрос о том, будут ли они закрыты в обмен на более новые, чистые и экономные, остается предметом горячих споров о государственной политике.

В будущем новые гибридные и сухие системы могут получить более широкое внедрение из-за надвигающихся нормативных требований и конкуренции за воду. Например, Комиссия по земельным ресурсам штата Калифорния предложила мораторий на строительство новых электростанций с системами охлаждения с разомкнутым контуром, что противоречит отдельным усилиям по продвижению электростанций в прибрежные районы, где для охлаждения с разомкнутым контуром может использоваться морская вода для экономии внутренних пресных вод (CASLC). , 2006). Прибрежная вода имеет более высокие эксплуатационные характеристики, поскольку она имеет относительно более низкую температуру, что повышает эффективность электростанции.Однако экологические опасения по поводу океанической дикой природы находятся в прямом противоречии с экологическими проблемами, связанными с снабжением пресной водой внутренних водоемов.

Как отмечалось ранее, существуют более эффективные технологии охлаждения; однако у этих систем есть недостатки. Системы с сухим охлаждением забирают и потребляют менее 10% воды систем с влажным охлаждением. Однако системы сухого охлаждения имеют более высокие капитальные затраты и снижают общую эффективность установки, что увеличивает затраты и выбросы на единицу произведенной электроэнергии.Поскольку теплоемкость воздуха намного ниже, чем у воды, необходимо переместить гораздо больше воздуха, чтобы добиться такого же охлаждения, как и у воды. Это означает гораздо большие возможности для создания больших охлаждающих поверхностей в системах сухого охлаждения, что резко увеличивает капитальные затраты. Кроме того, электростанция с сухим охлаждением может терять 1% эффективности на каждый 1 ° F увеличения конденсатора, что ограничивает выработку электроэнергии в зависимости от температуры окружающего воздуха (Kutscher et al., 2006).

Поскольку они включают в себя как влажное, так и сухое охлаждение с замкнутым контуром, гибридные системы влажно-сухого охлаждения обеспечивают компромисс между системами влажного и сухого охлаждения.Таким образом, гибридные системы влажно-сухого охлаждения могут иметь низкое потребление воды в течение большей части года, работая в основном в сухом режиме, но обладают гибкостью для более эффективной работы во влажном режиме в самые жаркие времена года. К сожалению, в периоды пикового спроса водные ресурсы обычно менее доступны. Хотя системы сухого и гибридного охлаждения являются проверенными технологиями, низкие цены на воду и преимущественные права на воду для генераторов обычно не позволяют им быть экономически конкурентоспособными.Однако в регионах с ограниченным количеством воды, где вода не доступна для охлаждения, сухое охлаждение часто является единственной альтернативой. В таких случаях более оправданы первоначальные капитальные затраты и паразитные нагрузки на КПД.

Тепловые электростанции | Slovenské elektrárne

Тепловые электростанции играют очень важную роль в словацкой энергосистеме. Они обеспечивают надежное производство электроэнергии как для базовой, так и для пиковой нагрузки в сети передачи и распределения.Общая установленная мощность тепловых электростанций Slovenské elektrárne составляет 486 МВт.

Производство электроэнергии на тепловых электростанциях, если основным источником выработки является сжигание угля, газа или мазута или топочного мазута. Пар производится в котле, и он приводит в действие турбину, соединенную с генератором переменного тока. Тепловая энергия преобразуется в электрическую в так называемом паровом цикле. Тепловая установка обычно состоит из нескольких отдельных производственных единиц определенного размера и мощности.

Обычная электростанция состоит из котельной, машинного отделения, машинного отделения, выработки электроэнергии и вспомогательных операций (погрузка угля, водоподготовка, управление водой, обратный топливный цикл и т. Д.). Существуют следующие типы тепловых электростанций:

  • конденсационный, основным направлением деятельности которого является производство электроэнергии,
  • тепловая электростанция, основным направлением деятельности которой является комбинированная выработка электроэнергии и тепла.

На традиционной тепловой электростанции конденсационного типа в части производства электроэнергии преобладает размещение в производственных единицах.Каждая производственная единица электростанции представляет собой отдельный генерирующий объект — отдельную электростанцию. По способу сжигания твердотопливные котлы подразделяются на колосниковые, грануляционные, плавильные и с псевдоожиженным слоем. К вышеупомянутым котлам относятся котлы, работающие на твердом и газовом топливе.

Каждый энергоблок может эксплуатироваться независимо. Принцип работы довольно простой. Складской уголь забирается угольным конвейером в угольный резервуар, расположенный у каждого котла.Уголь постепенно сушится и измельчается в порошок, который затем сжигается в котле. Испарители трубчатого или мембранного типа располагаются в стенках котла; там вода превращается в пар, и образующийся пар (высокой температуры и давления) направляется в паровой цилиндр, откуда он направляется через подогреватели и подогреватели по парораспределительным трубам к лопаткам турбины. Турбина связана с генератором.

Турбина и электрогенератор составляют одну цепь — турбогенератор.В турбогенераторе тепловая энергия преобразуется в электрическую. Произведенная таким образом электроэнергия направляется конечным потребителям через систему трансформаторов и распределительную сеть. При прохождении турбины температура и давление пара снижаются. Доставив свою энергию на лопатки турбины, пар конденсируется в теплообменнике — конденсаторе. Пар меняет свое состояние и превращается в воду, называемую конденсатом. Для конденсации пара требуется большое количество охлаждающей энергии. Для охлаждения используется поверхностная вода из ручья или водоема.При большом количестве охлаждающей воды применяется проточная система охлаждения; циркуляционная система охлаждения охлаждаемой водой в градирнях применяется в местах с недостаточным запасом охлаждающей воды.

На пути к дымовой трубе дымовые газы, образующиеся при сжигании угля, нагревают воду в экономайзере, который представляет собой теплообменник для продуктов сгорания. Охлажденные дымовые газы затем проходят через электростатические фильтры, где улавливается зола, и попадают в дымовую трубу. Для уменьшения содержания оксидов азота и серы на обычных котлах устанавливается оборудование для обессеривания и денитрификации.Для котлов с псевдоожиженным слоем десульфурация и денитрификация решаются непосредственно с помощью котельной технологии.

Компоненты и принципы работы теплоэлектростанции

Пояснение по теплоэлектростанции

Тепловые электростанции также называются Тепловая электростанция или Тепловая электростанция. Тепловая мощность Завод / станция используется для преобразования тепловой энергии в электрическую / энергию для бытовых и коммерческих применений. В процессе выработки электроэнергии паровые турбины преобразуют тепло в механическую энергию и, наконец, электрическую энергию .

Определение тепловой электростанции / ТЭЦ

« Тепловая электростанция », как следует из названия, — это место механизма, преобразующего тепловую энергию в электрическую.

Как работает ТЭЦ?

На тепловых электростанциях тепловая энергия, полученная от сжигания твердого топлива (в основном угля), используется для преобразования воды в пар, этот пар находится под высоким давлением и температурой.

Этот пар используется для вращения лопатки турбины. Вал турбины соединен с генератором. Генератор преобразует кинетическую энергию рабочего колеса турбины в электрическую.

Компоновка и принципиальная схема электростанции

Тепловые электростанции и Thermodyne

Thermodyne Engineering Systems имеет большой опыт в производстве котлов, которые генерируют пар высокого давления и температуры, необходимый для вращения турбины и выработки электроэнергии.Наряду с паровым котлом у нас также есть опыт в предоставлении нашим клиентам энергетических решений, что позволяет значительно сэкономить на эксплуатационных расходах.

Мы также выполняем проекты котельных под ключ, включая монтаж и ввод в эксплуатацию котла и его принадлежностей.

Рабочие элементы тепловой электростанции

Тепловая электростанция состоит из целого ряда последовательных ступеней для производства электроэнергии.

Технологическая схема и схема ТЭЦ

Топливо транспортируется из шахт поездами в хранилище топлива на электростанции.Топливо, транспортируемое на установку, обычно имеет больший размер частиц, и перед подачей в топку котла оно разбивается на более мелкие части с помощью дробилок. Затем топливо подается в котел, выделяя большое количество тепла сгорания.

С другой стороны, очищенная вода, свободная от примесей и воздуха, подается в корпус котла, где теплота сгорания топлива передается воде для преобразования ее в пар высокого давления и температуры .

Обычно дымовые газы из выхлопных газов котла имеют высокую температуру, и если это тепло не используется, это приведет к большим потерям, что приведет к снижению эффективности котла.

Итак, как правило, это отходящее тепло утилизируется путем нагрева либо воздуха, необходимого для горения, либо предварительного нагрева воды перед отправкой в ​​котел.

Дымовые газы затем проходят через пылесборник или рукавный фильтр для улавливания частиц пыли и предотвращения загрязнения воздуха перед отправкой их в атмосферу через дымоход .

Завод по хранению и обращению с топливом

Самая важная часть любой электростанции — это безопасное хранение топлива в соответствующем количестве, чтобы станция могла бесперебойно работать в обычные дни, а также при подаче топлива из шахт. неподходящий.Таким образом, на заводе определяется хранилище топлива для хранения достаточного количества топлива.

В процессе тепловой электростанции первым шагом в процессе выработки электроэнергии является то, что топливо доставляется в дробильную камеру с помощью ленточного конвейера, при этом легкая пыль отделяется с помощью роторной машины за счет действия сила тяжести.

Далее он попадает в дробилку, где измельчается до размера примерно 50 мм.

Водоочистная установка

В тепловой энергии заводская вода используется в больших количествах, эта вода превращается в пар и используется для вращения турбины, так что эта вода и пар вступают в прямой контакт с котлом, трубами котла, принадлежностями котла , и лопатки турбины.

Обычная вода берется из реки, колодец содержит много грязи, взвешенных твердых частиц (SPM), растворенных минералов и растворенных газов, таких как воздух и т. Д. Если вода, подаваемая в котел, не подвергается обработке, это сокращает срок службы и эффективность оборудования из-за коррозии поверхностей и накипи оборудования , которое может привести к перегреву деталей, работающих под давлением, и взрывам.

Взвешенные вещества из воды удаляются путем добавления квасцов в резервуар для воды посредством гравитационного разделения.Добавление квасцов коагулирует взвешенные частицы и из-за увеличения плотности оседает на дно резервуара под действием силы тяжести.

После гравитационной сепарации умягчение воды производится ионообменным методом. Поскольку жесткость достигается за счет карбонатов и бикарбонатов натрия и магния, эти соли удаляются из процесса анионного и катионного обмена воды.

Вода также содержит растворенный кислород, что приводит к коррозии и загрязнению труб и поверхностей котла при их контакте.Таким образом, удаление растворенного кислорода из воды осуществляется путем добавления поглотителей кислорода и использования деаэраторного бака .

Бак деаэратора также действует как бак питательной воды для хранения питательной воды. При нагревании питательной воды в деаэраторном баке растворимость воздуха в воде уменьшается, тем самым удаляя растворенный воздух из воды.

«Thermodyne поставляет как Water Softeners , так и баки деаэратора, чтобы улучшить качество воды, подаваемой в котел, поскольку это увеличивает срок службы и эффективность вашего котла и его оборудования.”

Паровой котел

Котел — это сосуд высокого давления, который используется для выработки пара высокого давления при температуре насыщения. При таком высоком давлении и температуре обычно используются двухбарабанные водотрубные котлы.

Thermodyne Engineering Systems производит водотрубных котлов различных размеров и мощности, которые могут работать на различных видах топлива.

Паровой котел — основной компонент тепловых установок.

Водотрубный котел состоит из топки, заключенной в мембрану водяных труб.Измельченное топливо из дробилок через решетку подается в топку котла.

Горячий воздух от вентилятора с принудительной тягой (FD) смешивается с измельченным топливом, вызывая сгорание топлива.

При сгорании топлива выделяется много радиационного тепла, которое передается воде в мембранных трубках. Дымовые газы, образующиеся во время горения, перемещаются с высокой скоростью через конвекционный ряд труб, нагревая воду за счет конвекционной теплопередачи. Горячая вода подается в корпус котла под высоким давлением через насос питательной воды.

Также прочтите : Комбинированные котлы

Трубы котла, которые контактируют с низкой температурой, действуют как нисходящие трубы для циркуляции воды, а трубы, которые контактируют с высокой температурой, действуют как стояки для переноса пара.

Это приводит к эффективной циркуляции воды, предотвращая перегрев трубок.

Пар, выходящий из котла, имеет температуру и давление насыщения, но при его транспортировке к турбинам возникают большие потери тепла.

Таким образом, для повышения качества пара пароперегреватель устанавливается в радиаторной секции котла для увеличения его температуры и доли сухости без увеличения давления, а также для компенсации потерь температуры при транспортировке.

Выхлопные газы, выходящие из котла, обычно имеют высокую температуру, и это отработанное тепло извлекается путем установки экономайзера или подогревателей воды для подогрева питательной воды в котел и подогревателей воздуха для подогрева воздуха, поступающего из котла. Принудительный вентилятор необходим для сжигания топлива.

Установка этого оборудования помогает снизить температуру дымовых газов, тем самым повышая эффективность.

Дымовые газы, выходящие из котла, также содержат некоторые частицы золы, поэтому для уменьшения загрязнения воздуха дымовые газы могут проходить через пылеуловители и мешочные фильтры для удаления частиц золы из дымовых газов, а иногда и через пылесборники. прошел через мокрые скрубберы для уменьшения содержания серы в газах.

Дымовые газы отводятся через это оборудование с помощью вентилятора с принудительной тягой (ID), который рассчитан на фиксированную мощность и напор для предотвращения любого противодавления.После вентилятора внутреннего диаметра дымовые газы отводятся в атмосферу с помощью дымохода .

Турбина

Турбина — это механическое устройство, преобразующее кинетическую энергию и энергию давления пара в полезную работу. Из пароперегревателя пар поступает в турбину, где он расширяется и теряет свою кинетическую энергию и энергию давления и вращает лопатку турбины, которая, в свою очередь, вращает вал турбины, соединенный с ее лопатками. Затем вал вращает генератор, который преобразует эту кинетическую энергию в электрическую.

Другие компоненты тепловых электростанций

Ресурсы тепловых электростанций

Тепловые электростанции Вопросы и ответы по теме

👷 Какие компоненты тепловых электростанций?

Основные компоненты паровой электростанции: установка обработки топлива, установка очистки воды, вентилятор внутреннего сгорания, вентилятор PA, дымовая труба, установка водоподготовки, система парового котла, турбина, выключатель Mobrey, плавкая пробка, камера сгорания с псевдоожиженным слоем, APH, экономайзер, генераторы, зола. перегрузочная установка, система пылеуловителя, конденсатор, градирня, насос питательной воды.

👷 В чем преимущества ТЭЦ?

Паровые электростанции экономичны (изначально) по сравнению с электростанциями. Установки требовали меньшей площади для установки по сравнению с гидроэлектростанциями.

👷 Каков КПД паросиловой установки?

Общий КПД электростанций низкий — 35-40%.

👷 Как работает ТЭС?

Принцип работы ТЭЦ: «Тепло, выделяемое при сжигании топлива, которое образует (рабочую жидкость) (пар) из воды.Генерируемый пар запускает турбину, соединенную с генератором, который вырабатывает электроэнергию на тепловых электростанциях.

👷 Что такое тепловыделение?

Производство энергии паром возможно за счет сверхмощного пара (который производится водой). Для преобразования воды в пар требуется топливо, такое как тяжелая нефть, СПГ (сжиженный природный газ) или уголь.

👷 Какие тепловые электростанции являются лучшими в Индии?

Что такое ТЭЦ? | Агентство по охране окружающей среды США

ТЭЦ — это энергоэффективная технология, которая вырабатывает электричество и улавливает тепло, которое в противном случае было бы потрачено на производство полезной тепловой энергии, такой как пар или горячая вода, которую можно использовать для отопления, охлаждения, горячего водоснабжения и промышленных процессов.ТЭЦ может располагаться на отдельном объекте или в здании, а также быть районным энергоснабжающим или коммунальным предприятием. ТЭЦ обычно размещается на объектах, где есть потребность как в электроэнергии, так и в тепловой энергии.

Почти две трети энергии, используемой при традиционном производстве электроэнергии, тратится впустую в виде тепла, выбрасываемого в атмосферу. Дополнительная энергия тратится впустую при распределении электроэнергии конечным пользователям. Улавливая и используя тепло, которое в противном случае было бы потрачено впустую, и избегая потерь при распределении, ТЭЦ может достичь КПД более 80 процентов по сравнению с 50 процентами для типичных технологий (т.е., обычная выработка электроэнергии и собственный котел).

Общие конфигурации ТЭЦ

Две наиболее распространенные конфигурации систем ТЭЦ:

  • Турбина внутреннего сгорания или поршневой двигатель с рекуператором тепла
  • Котел паровой с паровой турбиной

Турбина внутреннего сгорания или поршневой двигатель с блоком рекуперации тепла

Турбина внутреннего сгорания или поршневой двигатель Системы ТЭЦ сжигают топливо (природный газ, нефть или биогаз) для включения генераторов для производства электроэнергии и используют устройства рекуперации тепла для улавливания тепла из турбина или двигатель.Это тепло преобразуется в полезную тепловую энергию, обычно в виде пара или горячей воды.

Паровой котел с паровой турбиной

В паровых турбинах процесс начинается с производства пара в котле. Затем пар используется для вращения турбины, чтобы запустить генератор для производства электроэнергии. Пар, покидающий турбину, можно использовать для производства полезной тепловой энергии. Эти системы могут использовать различные виды топлива, такие как природный газ, нефть, биомасса и уголь.

Каталог технологий когенерации включает исчерпывающий перечень технологий когенерации и предоставляет информацию об их стоимости и эксплуатационных характеристиках.

Применения ТЭЦ

ТЭЦ используется более чем на 4400 объектах по всей стране, в том числе:

  • Коммерческие здания — офисные здания, гостиницы, клубы здоровья, дома престарелых
  • Жилой —кондоминиумы, кооперативы, квартиры, спланированные сообщества
  • Учреждения — колледжи и университеты, больницы, тюрьмы, военные базы
  • Муниципальный — районные энергосистемы, очистные сооружения, школы К-12
  • Производители —химия, рафинирование, этанол, целлюлоза и бумага, пищевая промышленность, производство стекла

Ряд факторов, зависящих от конкретной площадки, определят, может ли ТЭЦ быть подходящей с технической и экономической точек зрения для вашего предприятия.Ответьте на несколько простых вопросов, чтобы определить, подходит ли ваше предприятие для ТЭЦ.

Несколько тепловых электростанций перезапускаются в Японии после останова из-за землетрясения

Особенности

Более 7 ГВт угля, газовые мощности отключены от землетрясения, для проверок

Снижение спотовых цен на электроэнергию на сутки вперед после резкого скачка

НПЗ ENEOS в Сендае закрывается в сезон спроса на керосин

Токио — Несколько тепловых электростанций на северо-востоке Японии перезапускаются после остановок с мощностью 7 баллов.Землетрясение №3 на шельфе Фукусимы 13 февраля сняло непосредственные проблемы с электроснабжением в регионе.

Не зарегистрированы?

Получайте ежедневные уведомления по электронной почте, заметки для подписчиков и персонализируйте свой опыт.

Зарегистрируйтесь сейчас

Землетрясение остановило в общей сложности 6,867 ГВт на 13 угольных и газовых электростанциях на северо-востоке Японии, и, согласно расчетам S&P Global Platts, 14 февраля должно было быть закрыто еще не менее 2 ГВт угольных мощностей для проверок. о Министерстве экономики, торговли и промышленности и информации о компаниях.НПЗ ENEOS в Сендае, производящий 145 000 баррелей в сутки, также был закрыт после землетрясения.

Отключение мощности тепловой электростанции и нефтеперерабатывающего завода в Сендае произошло в то время, когда северо-восток Японии все еще находится в разгаре зимнего сезона спроса на электроэнергию и отопление.

Согласно расчетам Platts, мощность отключения тепловой энергии составила 7,221 ГВт на полдень 15 февраля по местному времени (03:00 по Гринвичу), включая отключение угольных мощностей Tohoku Electric мощностью 2 ГВт в Харамачи, а также перезапуск 1.Мощность 046 ГВт на 3-1, 3-2 газовых блоках Шин Сендайской ТЭС.

JERA также планирует перезапустить свой угольный блок Hirono мощностью 600 МВт № 6 15 февраля и перезапустить свой угольный блок 600 МВт № 5 на ТЭС Hirono в Фукусиме 16 февраля.

Землетрясение произошло у побережья Фукусимы на глубине 55 км в 23:07 по местному времени, и по данным Японского метеорологического агентства, магнитуда была предварительно изменена до 7,3 с 7,1.

Воздействие электричества

После останова Tohoku Electric Power Network Co., общее подразделение по передаче и распределению электроэнергии Tohoku Electric, 14 февраля обеспечила подачу электроэнергии из других регионов через Организацию межрегиональной координации операторов передачи (OCCTO).

После перезапуска газовых энергоблоков Shin Sendai компания Tohoku Electric Power Network обеспечила 13,7 ГВт электрической мощности, что больше, чем в феврале.15 пиковый спрос составляет 11,7 ГВт в период с 9 до 10 часов утра, что свидетельствует о значительном улучшении его мощности предложения по сравнению с 10,51 ГВт по сравнению с пиковым спросом 14 февраля в 10,2 ГВт в период с 18 до 19 часов 14 февраля.

После землетрясения спотовая цена на электроэнергию на сутки вперед на Японской бирже электроэнергии (JEPX) на сутки вперед подскочила 15 февраля до 8,12 иены / кВтч, что на 58% выше с 5,14 иены / кВтч 14 февраля. , согласно JEPX.

В свете ослабления опасений по поводу электроснабжения, спотовая цена на электроэнергию на сутки вперед в течение 24 часов снизилась 9.5% с 15 февраля до 7,35 иен / кВтч на 16 февраля, согласно JEPX.

Блоки отсечки

  • угольные блоки № 5, № 6 компании JERA мощностью 600 МВт каждый на ТЭЦ Хироно в Фукусиме; Блок № 6 будет перезапущен 15 февраля, блок № 5 будет перезапущен 16 февраля
  • Блоки № 1 и № 2 Фукусимской газовой электростанции мощностью 590 МВт
  • Газовая мощность Tohoku Electric мощностью 1,046 ГВт на 3-1, 3-2 газовых блоках на Шин Сендайской ТЭС; оба перезапустились фев.14
  • Газовый блок № 4 Tohoku Electric мощностью 468 МВт на Сендайской ТЭЦ
  • Soma Kyodo Power’s Shinchi 1 ГВт № 1 и № 2 угольные электростанции
  • Угольная электростанция № 9 Накосо 600 Джобан Джойнт Пауэр; перезапущен в 3 часа ночи 14 февраля
  • Угольная электростанция Сендайской ГРЭС мощностью 112 МВт
  • Угольный блок Ishimaki мощностью 149 МВт компании Nippon Paper
  • Угольная электростанция Soma Energy Park мощностью 112 МВт
  • 1 ГВт Tohoku Electric No.Угольные электростанции №1 и №2 в Харамачи закрыты 14 февраля на профилактические осмотры

Воздействие на нефтеперерабатывающий завод

Все установки на НПЗ ENEOS в Сендае на северо-востоке Японии, производящем 145 000 баррелей в сутки, автоматически закрываются после землетрясения, сообщил 14 февраля представитель крупнейшего нефтеперерабатывающего завода страны.

Несколько неопознанных установок на НПЗ Negishi мощностью 270 000 баррелей в день ENEOS в Токийском заливе также были закрыты из-за отключения электроэнергии, вызванного землетрясением, добавил он.

Не сразу стало ясно, когда ENEOS сможет перезапустить нефтеперерабатывающие заводы в Сендае и Негиши, сказал представитель компании.

Остановка нефтеперерабатывающего завода в Сендае на северо-востоке произошла во время зимней потребности Японии в керосине для отопления. Запасы керосина в Японии упали еще на 9,8% за неделю до 11,70 млн баррелей 6 февраля, сообщила Нефтяная ассоциация Японии 10 февраля.

Согласно расчетам Platts на основе данных PAJ, еженедельные поставки керосина на внутренний рынок страны выросли на 14,8% за неделю до 4,16 млн баррелей за неделю до 6 февраля, а также на 2,6% по сравнению с прошлым годом. .

ТЭЦ — Изобретательность

Вода косвенно способствует выработке электроэнергии путем охлаждения электростанций, использующих тепло для производства пара, приводящего в действие паровую турбину. Эти термоэлектрические установки составляют около 75% мировых электростанций. Водяное охлаждение используется для защиты оборудования и повышения эффективности. В целом, энергетический сектор является крупнейшим пользователем воды в Соединенных Штатах, на него приходится почти половина всех водозаборов (более 606 миллиардов литров (161 миллиард галлонов) в день, включая морскую воду), в основном из поверхностных вод.Если рассматривать только забор пресной воды, то и электростанции, и сельское хозяйство забирают примерно по 435 миллиардов литров (115 миллиардов галлонов) в день. В сельском хозяйстве для орошения используется значительно больше грунтовых вод. Горнодобывающий сектор, который включает добычу для производства топлива, требует еще 19 миллиардов литров (5 миллиардов галлонов) в день, а промышленный сектор, который включает нефтеперерабатывающие заводы и другие объекты для улучшения топлива, отвечает за еще 61 миллиард литров (16 миллиардов галлонов). ) в день вывода.

Большая часть воды, забираемой для электростанций, возвращается в источник, хотя и с другой температурой и качеством. Количество воды, забираемой и потребляемой тепловыми электростанциями, определяется целым рядом факторов, в том числе топливом (уголь, газ, атомная энергия и т. Д.), Конструкцией турбины, технологией охлаждения и местной погодой. Атомным электростанциям требуется больше воды, потому что в отличие от электростанций, работающих на угле или природном газе, они не могут сбрасывать отработанное тепло в атмосферу через дымовые трубы.Преимущество этого сценария состоит в том, что на атомных электростанциях отсутствуют выбросы, но недостатком является то, что водные пути поглощают отходящее тепло.

Три наиболее распространенных метода охлаждения — это открытый, закрытый и воздушное охлаждение. В среднем забирается около 57 литров (15 галлонов) воды и чуть менее 4 литров (1 галлон) потребляется на каждый киловатт-час (кВтч) электроэнергии, вырабатываемой в Соединенных Штатах. Поскольку в типичных домах в США ежедневно используется от 10 до 40 кВт / ч электроэнергии, для выработки электроэнергии требуется от 1100 до 2300 литров (от 300 до 600 галлонов) охлаждающей воды в день.Тот же самый дом может потреблять дополнительно 570 литров (150 галлонов) в день на мытье, приготовление пищи, питье и благоустройство территории. Это означает, что мы косвенно используем в доме в два-четыре раза больше воды для освещения и розеток, чем непосредственно для наших смесителей и насадок для душа.

Открытое (прямоточное) охлаждение отбирает большие объемы пресной или соленой поверхностной воды, пропускает ее через электростанцию ​​за один раз и возвращает почти всю воду к источнику с небольшими количествами, потребляемыми по пути из-за испарения.Хотя охлаждение с открытым контуром является энергоэффективным и требует низких затрат на инфраструктуру и эксплуатацию, сбрасываемая вода теплее окружающей воды, вызывая тепловое загрязнение, которое может нанести вред водным экосистемам. В результате природоохранные агентства регулируют температуру нагнетания с учетом теплоотдачи водоема. Если операторы электростанции возвращают воду с температурой выше разрешенной, они несут штраф и могут быть вынуждены свернуть операции. Кроме того, водозаборные системы на электростанциях могут захватывать водные организмы и вредить им.

До закрытия в конце 2014 года разрешение на сбросы Vermont Yankee позволило им повысить температуру реки на целых 7 ° C (13 ° F) в зимние месяцы и на 3 ° C (5 ° F) в зимние месяцы. летом и осенью. Завод был способен выпускать до 2 миллиардов литров (543 миллиона галлонов) нагретой воды в день, причем некоторые из них имели температуру до 41 ° C (105 ° F). Этот нагретый шлейф воды может простираться на 89 километров вниз по течению.

Стереотипное изображение градирни с замкнутым контуром представляет собой бетонную обратную параболу с белыми облаками водяного пара, выходящими в атмосферу.Градирни забирают воду, а затем рециркулируют воду до тех пор, пока она не испарится, что имеет охлаждающий эффект. Поскольку испарение вызывает охлаждение, градирни с замкнутым контуром потребляют воду, которую они всасывают.

По состоянию на 2005 год 43% тепловых электростанций США были крупными энергетическими объектами с генерирующей мощностью более 100 МВт. Из этих крупных электростанций 42% использовали градирни с замкнутым контуром и чуть более 14% использовали охлаждающие резервуары. Остальные 43% этих крупных электростанций используют прямоточное охлаждение, и чуть менее 1% используют сухое охлаждение, также известное как воздушное охлаждение.Большинство этих заводов с прямоточными системами охлаждения были построены до принятия Закона о чистой воде в 1970-х годах. Многие из них также избегали строгого контроля за выбросами, потому что они были построены до того, как законодательство, регулирующее загрязнение воздуха электростанциями, стало законом. Вопрос о том, закрываются ли старые, более грязные и более голодные электростанции в обмен на новые, более чистые и экономные, остается предметом горячих споров о государственной политике.

По соображениям охраны окружающей среды Земельная комиссия штата Калифорния предложила ввести мораторий на строительство новых электростанций с системами охлаждения открытого цикла на побережье.Однако это предложение противоречит отдельным усилиям по продвижению новых электростанций в прибрежные районы, где для охлаждения с открытым контуром может использоваться морская вода, а не пресная вода внутренних водоемов. Другими словами, экологические проблемы, связанные с дикой природой океана, находятся в прямом противоречии с экологическими проблемами, связанными с снабжением пресной водой внутренних водоемов. Тем не менее, сохранение, эффективность и использование альтернативных, не требующих воды вариантов, возможно для одновременного достижения конкурирующих экологических целей.

АЭС Сан-Онофре за пределами Сан-Диего, Калифорния, использовала воду из Тихого океана для охлаждения своих систем.Владелец завода окончательно вывел предприятие из эксплуатации в 2013 году.

Существуют более водосберегающие технологии охлаждения; однако у этих систем есть недостатки. Системы с сухим охлаждением работают так же, как радиаторы в автомобилях, за счет циркуляции хладагента внутри ряда замкнутых труб вместе с воздухом, обдувающим систему для охлаждения труб. Системы с воздушным охлаждением забирают и потребляют менее 10% воды систем с влажным охлаждением. Однако системы сухого охлаждения имеют более высокие капитальные затраты и снижают общую эффективность установки, что увеличивает затраты и выбросы на единицу произведенной электроэнергии.Поскольку теплоемкость воздуха намного ниже, чем у воды, системам с воздушным охлаждением требуется гораздо больше воздуха, чтобы сравняться с водяным охлаждением. Следовательно, системы сухого охлаждения требуют гораздо более крупных помещений для создания больших охлаждающих поверхностей, что резко увеличивает капитальные затраты. Кроме того, электростанция с сухим охлаждением может терять 1% эффективности на каждый градус повышения температуры, что ограничивает мощность выработки электроэнергии в жаркую погоду.

Система с сухим охлаждением, такая как этот конденсатор, не требует воды, но более дорога в строительстве и эксплуатации, чем традиционная система влажного охлаждения с открытым или замкнутым контуром.

Поскольку они включают в себя как мокрые системы с замкнутым контуром, так и оборудование для сухого охлаждения, гибридные системы влажно-сухого охлаждения обеспечивают компромисс между системами влажного и сухого охлаждения. Гибридные системы влажно-сухого охлаждения могут потреблять небольшие объемы воды в течение большей части года, работая в основном в сухом режиме с гибкостью, позволяющей более эффективно работать во влажном режиме в самые жаркие времена года, когда дополнительное охлаждение увеличивает выходную мощность установки. К сожалению, в периоды пикового спроса водные ресурсы обычно менее доступны.Хотя системы сухого охлаждения и гибридные системы влажно-сухого охлаждения являются проверенными технологиями, они, как правило, более дороги. Однако в регионах с ограниченным количеством воды, где вода не доступна для охлаждения, сухое охлаждение часто является единственной альтернативой. В таких случаях более оправданы первоначальные капитальные затраты и снижение эффективности электростанции.

Почти все первые ТЭЦ использовали охлаждение с открытым контуром. Однако в течение 1960-х и 1970-х годов экологические опасения по поводу использования воды в энергетическом секторе усилились, что положило начало эре нормативного давления, направленного на сокращение использования воды на электростанциях.Одним из ключевых законодательных актов был Закон о чистой воде, который установил основу для регулирования сбросов химических и термических загрязнений в воды Соединенных Штатов.

Закон о чистой воде объявил вне закона неразрешенный сброс любого загрязняющего вещества из точечного источника в судоходные воды. В то время как законодательство регулирует точечные источники — отдельные участки, такие как трубы или искусственные канавы, — оно игнорирует более широкие источники загрязнения, такие как сток на обширной территории, включая фермы и другие сельскохозяйственные предприятия.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

ЮК «Эгида-Сочи» - недвижимость.

Наш принцип – Ваша правовая безопасность и совместный успех!

2021 © Все права защищены.