Альтернативные виды энергообеспечения и энергосбережения в ЖКХ

Продолжение, начало в № 3 (17) Предпочтительным нетрадиционным вариантом для энергосбережения является использование В�Э в системах проекта «АЭ» следующим образом: • летом: использование разности температур (потенциалов) между двумя искусственно созданными аккумуляторами теплоты и холода, которые представлены в виде солнечного соляного пруда, расположенного с южной стороны отдельно стоящего здания, и обыкновенного теплоизолированного котлована со льдом, расположенного с северной стороны этого же здания; • зимой: использование низкопотенциальной тепловой энергии остывающего солнечного соляного пруда и талой воды котлована. Летом аккумулированная солнечным соляным прудом солнечная энергия используется: • либо для преобразования со сверхвысоким КПД в водомёте (первой ступени теплового привода) вначале в энергию потока жидкости, затем в гидромоторе энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию, а далее механическая энергия при необходимости посредством электрогенератора преобразуется в высоколиквидную электрическую энергию: • или в хладомёте (тепловом приводе) компрессорной холодильной установки преобразуется в поток хладагента, обеспечивающего выработку летом высоколиквидного среднетемпературного холода. При этом в обоих случаях тепловая энергия подается из солнечного соляного пруда к водомёту (хладомёту) гравитационной тепловой трубой (системой труб), а не использованная в термодинамическом цикле преобразователей теплота солнечного соляного пруда отводится другой тепловой трубой (системой труб) в котлован со льдом, обеспечивая его таяние, аккумулирование оставшейся низкопотенциальной солнечной энергии для зимнего использования на отопление. Кроме того, аккумулируемая прудом солнечная энергия может использоваться для нагрева до +70—80 °С воды или воздуха, а холод котлована может использоваться для охлаждения воздуха, подаваемого в помещения во время летнего зноя. Эффективность аккумулирования летом среднепотенциальной солнечной энергии прудом основывается на том, что в нем отсутствует всплытие нагретого придонного рассола за счет подавления гравитационной конвекции в пруду при поглощении придонным слоем также и солнечной энергии, отраженной в пруд от южной стены здания. А сверхвысокий КПД водомёта обеспечивается как за счет понижения температуры нижней границы термодинамического цикла до +10 °С при использовании для охлаждения радиатора водомёта энергии (холода) льда котлована, так и за счет использования нового рабочего тела — декафторбутана, благодаря которому в диапазоне рабочих температур 10—70 °С КПД водомёта составляет 31,4%. На зиму солнечный соляной пруд изолируется от окружающей среды и его теплота вместе с теплотой талой воды котлована используется в качестве источника низкопотенциальной энергии, преобразуемой теплоприводным тепловым насосом в тепловую энергию более высокого потенциала, пригодную для отопления зданий и помещений. В процессе изъятия теплоты из котлована вода превращается в лед, котлован «готовится» к летней работе. Значительно снижается и температура рассола солнечного соляного пруда. Кроме генерированных от В�Э летом механической и электрической энергии, тепла и искусственного холода, а зимой тепловой энергии, малые объекты нуждаются и в узкофункциональных видах энергии, не требующих для генерации кардинального изменения существующих систем энергообеспечения, выработка которых была бы связана как с минимальным использованием привозного топлива, так и со значительным уменьшением использования самого дорогого вида энергии — электричества. Всегда востребованными являются также технологии и установки энергосбережения, повышающие энергетический суверенитет пользователей. Эти вопросы также возможно решать, с параллельным использованием «бросовой» низкопотенциальной теплоты, посредством нетрадиционных установок проекта «АЭ». Так, например, для циркуляции теплоносителя (горячей воды) водогрейного котла по системе локального теплоснабжения можно использовать теплоприводной водяной насос, а для рекуперации теплоты санитарно-бытовых стоков, покидающих здание, актуально использование теплоприводного теплового насоса. Для локализации и тушения пожаров можно использовать оригинальную теплоприводную установку, а для выработки электроэнергии зимой – электростанцию, упомянутую ранее. Гарантированного летнего водоснабжения можно добиваться, используя солнечную систему водоснабжения, Предлагаемые альтернативные источники энергоснабжения за счет жесточайшей экономии могут гарантировать бесперебойное энергообеспечение в малых и средних объемах, что полностью согласуется со сложившейся практикой в обеспечении человечества пищей при сохранении плодородия почвы. Например, если мы обратимся к мировому и отечественному опыту производства сельскохозяйственной продукции, то какой бы регион мы не рассматривали, каждый из них стремится максимально обеспечить себя такой продукцией, которая хотя бы и со значительными издержками давала урожай. � только по результатам уборки урожая производят закупки со стороны. При этом не используемые в питании людей, на корм скоту и птице «бросовые» отходы компостируются с последующим внесением в виде удобрений в почву — для повышения ее плодородия. Также нужно поступать с выработкой энергии и ее «отходами» на местах. Ведь энергия — это основа механизации любого процесса в производстве и быту. В настоящее время для обеспечения своих производств энергией малые предприятия, как правило, приобретают топливо по розничным ценам, которые намного выше оптовых и поэтому несут большие расходы. Существующее сегодня централизованное производство электрической и тепловой энергии из органического топлива и последующее ее использование для совершения потребителем необходимых ему видов работ сопряжено с большими издержками и загрязнением окружающей среды из-за высоких температур, давлений, напряжений и отходов в энергогенерирующих установках и при передаче энергии на большие расстояния (используемые в «большой» энергетике технологические переделы наиболее подходят для крупных производств). Точно так же как большие города из-за невозможности переработать горы разнообразного мусора окружаются свалками — рассадниками всевозможных зараз, точно так же окружены омертвляющими золоотвалами ТЭЦ, чего не скажешь о небольших поселениях с прогрессивными инженерными системами жизнеобеспечения быта и производства. �сходя из результатов семи лет работы, считаем, что гарантированный минимум удобной для потребителя энергии — потока воды, механической и электрической энергии, тепла и искусственного холода — надо генерировать, используя В�Э без какой бы то ни было деградации на месте потребления, тем более что в качестве преобразователей тепловой энергии в установках и системах используются водомёты, хладомёты со сверхвысоким КПД. На данном этапе развития производства, оказания услуг, когда механизация связана с преобразованием тепловой энергии, а эффективность энергогенерирующих установок и систем напрямую зависит от КПД термодинамических циклов, следует: чем выше КПД преобразования и если отсутствует инволюция энергии и ее рассеивание, тем меньше топлива нужно для выработки одного и того же объема, необходимого конечному потребителю вида энергии, в том числе при изготовлении самих установок и систем, тем меньше стоимость конечного вырабатываемого продукта или услуги, и наоборот. Если же в качестве первичного источника энергии используются В�Э, существующий в природе и созданный искусственно градиент температур, который также можно (необходимо) отнести к В�Э, то чем выше КПД преобразования, тем меньше нужны по размерам элементы, воспринимающие эту энергию (В�Э), т. е. при изготовлении производители будут нести меньше затраты. �стинная энергетическая безопасность возможна только за счет эффективного энергосбережения на всех участках производства и услуг, при применении нетрудоемких в изготовлении и эффективных преобразователей. При этом определяющим фактором является КПД и бездеградационная технология использования энергии. Надо с электрической энергией поступать так же, как поступают с вечерним платьем: его не носят в повседневной жизни и тем более не используют в качестве рабочей одежды. Электрическая энергия должна, образно говоря, стать вечерним платьем систем жизнеобеспечения возведенных объектов. Поскольку летом для организации гарантированного водоснабжения, производства среднетемпературного холода и механической энергии для стационарных машин и механизмов, нагрева воды и воздуха, а зимой теплоснабжения можно обойтись без использования высоколиквидной электрической энергии, то потребности в ней в эти периоды и на эти цели будут сведены до минимума, что будет служить одним из основных критериев эффективности энергообеспечения и энергосбережения. Если же в качестве преобразователей низкосортного топлива (сланцы, бурые угли, торф) использовать многоступенчатый преобразователь тепловой энергии, то, как показывают расчеты, эффективный КПД для интервала рабочих температур 10—290 оС может превысить 60% при теоретическом 80%. �зменение подхода к философии (приоритету) энергообеспечения и энергосбережения приводит нас к таким нетрадиционным решениям по преобразованию тепловой энергии, в том числе «бросовой», которые обеспечивают так необходимую любой городской и сельской организации, любому жилью сверхвысокую эффективность производства дифференцированных видов энергии даже при работе от В�Э и на низкосортном органическом топливе, что открывает новые перспективы в проектировании и строительстве современных зданий даже в суровых климатических условиях.