Вы здесь

Система утилизации тепла сточных вод в жилых зданиях

Версия для печати

Источником серьезной экономии энергоресурсов в современных зданиях является утилизация тепла сточных вод с целью сокращения затрат на горячее водоснабжение [1].

В [2] исследован вопрос о потенциале канализационных стоков в жилых зданиях и их статистические характеристики. До настоящего времени устоявшиеся схемы и методы проектирования систем утилизации тепла сточных вод, подходы к выбору их параметров отсутствовали. Они предлагаются в данной статье.

Принципиальная схема утилизации

Известно несколько схем утилизации тепла сточных вод. В [3] описан утилизатор – комбинированный теплообменник и накопитель с трубой в цилиндрическом корпусе для подачи стоков и соединения их впуска в выпуск холодной воды таким образом, чтобы тепло сточной воды передавалось холодной. В цилиндрическом корпусе установлены перегородки, которые размещают трубу через отверстия, придавая жесткость системе во время наполнения жидкостью. Множество комбинированных теплообменников и накопителей может быть соединено последовательно в ряд или в несколько рядов.

Утилизатор тепла сточных вод [4] представляет собой теплообменник, состоящий из горизонтального контейнера для сточной воды, внутри которого расположена горизонтальная ребристая (для увеличения эффективности теплообмена) медная труба с холодной водой. Контейнер изготовлен из ABS-пластика. Если температура поступающей сточной воды ниже температуры воды в контейнере, открывается клапан и сточная вода протекает в обход контейнера.

К недостаткам указанных теплообменников можно отнести сравнительно небольшую площадь теплообменной поверхности трубы, следовательно, большие размеры утилизатора.

В [5] утилизатор состоит из фильтра, накопительной емкости, циркуляционного насоса и теплообменного контура, на первый вход которого поступает поток сточных вод, а на второй подается нагреваемая среда, один из выходов теплообменника связан с накопительной емкостью, другой – со сточной канализацией. Теплоноситель и водопроводная вода циркулируют в теплообменных контурах теплового насоса. В качестве теплоносителя используются сточные воды банно-прачечного хозяйства угольной шахты. Они аккумулируются в теплоизолированной емкости и многократно циркулируют в контуре испарителя теплового насоса до тех пор, пока не охладятся до 5–10 °С. Нагретая до 45 °С водопроводная вода направляется в расходную емкость для использования по назначению.

Данное изобретение позволяет создать более рациональный и эффективный способ утилизации тепла при малых объемах хозяйственно-бытовых сточных вод, но с относительно высокой остаточной температурой. Однако контроль за процессом их циркуляции не учитывает динамику изменения их количества, а также степень загрязненности фильтров на входе накопительной емкости, от чего зависит работоспособность системы в целом. Кроме того, управление задвижками, распределяющими канализационные потоки, осуществляется вручную, что снижает продуктивность работы системы.

Задача дальнейшего повышения эффективности процесса утилизации тепла сточных вод решена в [6]. Создана новая система, которая учитывает динамику изменения их количества и качества в ходе работы и обеспечивает автоматизированное управление распределением канализационных потоков (рис. 1).

Система работает следующим образом. Сточные воды от источника (1) через фильтр (2) поступают в аккумулирующую емкость – бак-аккумулятор (3). С помощью циркуляционного насоса (4) их поток направляется из бака-аккумулятора (3) на вход первичного контура насоса-теплообменника (6). Установленный в контуре циркуляции насоса счетчик расхода воды (5), выход которого соединен с входом блока обработки информации и управления (11), регистрирует количественные показатели потока. С выхода теплообменника (6) поток поступает на вход трехходового клапана (9) с целью дальнейшего распределения между баком (3) и канализацией (12). С выхода трехходового клапана сточные воды направляются в бак-аккумулятор (3) до тех пор, пока не сработает датчик верхнего уровня (7), сигнализирующий о заполнении бака.

Горячая вода (ГВ) со второго выхода теплообменника (6) поступает по назначению – для хозяйственно-бытовых нужд.

Возможно несколько режимов работы представленной схемы утилизации тепла сточных вод жилых зданий:

а) вода после насоса сразу уходит в канализационные стоки;

б) вода после циркуляционного насоса по показаниям датчика нижнего уровня через регулируемый трехходовой клапан возвращается в бак-аккумулятор. Данный режим характеризуется непрерывной работой циркуляционного насоса и потерями электрической энергии на циркуляцию воды в контуре «бак-аккумулятор + пластинчатый теплообменник + циркуляционный насос + бак-аккумулятор»;

в) циркуляционный насос по показаниям датчика нижнего уровня отключается. Данный режим характеризуется остановками в работе насоса, а это может сократить сроки его эксплуатации и надежность работы. Необходимо определить объем бака-аккумулятора и производительность циркуляционного насоса;

г) имеет место ограничение на размеры бака-аккумулятора при невозможности его установки кроме как в подвале дома, тепло стоков которого утилизируется. Для этого режима характерен слив избыточных сточных вод в канализацию, минуя систему утилизации тепла, что снижает ее эффективность;

д) вода после насоса непосредственно уходит в канализационные стоки;

е) утилизация тепла сточных вод жилого дома с использованием циркуляционного насоса с трехступенчатым регулированием.

В режимах а, в, д, е необходимо определить объем бака-аккумулятора и производительность циркуляционного насоса; в режиме г, поскольку объем бака-аккумулятора задан, – производительность циркуляционного насоса и потери сточных вод исследуемого здания, предназначенных для утилизации тепла горячего водоснабжения.

Проектные решения утилизации сточных вод по представленной выше схеме и с учетом принципов выбора бака-аккумулятора использованы в системах горячего водоснабжения экспериментальных энергоэффективных жилых домов № 36А в микрорайоне № 16 в г. Гомеле и № 14 в микрорайоне «Медцентр» в г. Витебске.

Читать дальше...


comments powered by HyperComments
Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 20 750
Целевые ориентиры. Многие малые и средние городские поселения Беларуси имеют богатую историю и обладают ценным историко-культурным наследием,...
23.07.2003 / просмотров: 15 785
Туризм – одно из наиболее динамичных явлений современного мира. В последнее время он приобрел колоссальные темпы роста и масштабы влияния на...
23.07.2003 / просмотров: 9 715
Гольшаны, пожалуй, единственное в Беларуси местечко, которое сохранило свое архитектурное лицо. Что ни дом — то бывшая мастерская, или лавка, или...