Александр Проценко - Энергетика сегодня и завтра
Все это говорится для того, чтобы было понятно, что только регулированием расхода горячей воды, отпускаемого котельной или теплоэлектростанцией, создать нужное распределение тепла невозможно. Квартиры находятся в разных условиях.
Решение как будто бы лежит на поверхности. Нужно установить регулятор расхода горячей воды в каждой квартире, а еще лучше — в каждой комнате: ведь иногда в квартире одни окна выходят на юг, а другие на север.
Такой регулятор должен состоять из регулирующего вентиля, его электропривода, датчика температуры и релейного устройства, дающего команду на включение и выключение двигателя. Перечислен, конечно, очень упрощенный набор. Создать его нетрудно даже из выпускаемых нашей промышленностью узлов.
Необходимость установки автоматических регуляторов в некоторых странах уже диктуется законом.
Несколько лет назад в Москве в Доме дружбы с народами зарубежных стран проходил советско-итальянский симпозиум по энергетике. На одной из секций речь шла об энергетической политике в странах, в частности об экономии энергии. Итальянские коллеги познакомили нас с вышедшим в Италии законом по экономии энергии при отоплении помещений. Передо мной этот документ: закон № 373 от 30 апреля 1976 года. Вот два пункта из этого закона.
«Проектируемая температура воздуха в отапливаемых помещениях не может превышать 20 градусов, за исключением помещений, предназначенных для специального использования, где требования к более высокой температуре должны быть тщательно обоснованы в проекте».
Пункты, подобные этому, существуют и в нашем законодательстве для проектантов — СНИП (строительные нормы исправила). Этими же правилами оговариваются и требования к тепловой изоляции зданий различного назначения.
Но вот следующего пункта, содержащегося в итальянском законодательстве, у нас пока нет. Звучит он так:
«Осязательное (!) автоматическое регулирование тепла, подаваемого в использующие приборы, чтобы его количество соответствовало наружной температуре. Такое автоматическое регулирование обязательно для новых устройств с тепловой мощностью топки не менее 50 тысяч ккал в час и для существующих устройств с мощностью не менее 100 тысяч ккал в час».
В этой статье закона очень важное место — число «50 тысяч ккал в час». В чем смысл этого предела?
А вот в чем. Скажем, на обогрев одной комнаты при мощности радиаторов 1500 ккал в час в год будет истрачена одна тонна условного топлива. Установив регулятор, мы сэкономим 20 процентов топлива, то есть 5- 10 рублей в год. А регулирующее устройство обойдется в несколько сот рублей. Такая дорогостоящая экономия топлива нецелесообразна. Выход, хотя и частичный, все же есть. Проводить регулирование не для одной комнаты или квартиры, а для нескольких квартир. Скажем, для одной стороны дома — южной — один регулятор, для другой — северной — другой. Большая часть экономии может быть получена даже при подобном коллективном регулировании.
Примерно такой подход к экономии топлива за счет автоматического регулирования принят и в нашей стране. В Москве уже действуют более 100 автоматизированных центральных тепловых пунктов отопления и пунктов пофасадного регулирования.
А как же быть с отдельными квартирами, комнатами? Пока использовать автоматическое регулирование невыгодно, а вот обычное, ручное, необходимо. И то, что этого мы делать не можем из-за плохого качества регуляторов на батареях отопления или даже отсутствия их в новых конструкциях, не украшает ни проектантов, ни строителей.
Насколько разнообразны источники потерь тепла, настолько и различны пути его экономии. Иногда они неожиданны и требуют технических средств, а иногда почти беззатратны.
Обнаружено, что в больших по площади и высоких помещениях (залах, библиотеках, кинозалах, театрах) прохладно, несмотря на, казалось бы, достаточное количество источников тепла. Происходит это по понятной причине — горячий воздух уходит вверх. Разница температур внизу и под потолком достигает 10 градусов.
Если организовать циркуляцию воздуха с помощью специальной системы вентиляторов, можно сэкономить до 30 процентов энергии.
Во многих административных зданиях существенной экономии тепла можно добиться, ограничивая подогрев помещения ночью и восстанавливая его к утру. Более того, на субботу и воскресенье можно снижать подачу тепла и в некоторые неработающие предприятия. Подсчеты показывают, что так можно сэкономить до 15 процентов топлива. Разработаны микроэлектронные устройства, которые должны управлять регуляторами тепла по заданной программе.
Древнегреческому драматургу Эсхилу принадлежат слова о том, что цивилизованные народы отличаются от варваров тем, что их дома «обращены лицом к солнцу».
Способов использования солнца для того, чтобы в доме было тепло и прохладно, — множество. О части из них мы уже говорили. Для получения горячей воды такие системы используются сейчас довольно широко.
Во многих зонах страны полезно сочетание котельных установок с солнечными водонагревателями. В симферопольской гостинице «Турист» солнечные водонагреватели на 40 процентов сократили расход топлива.
В США таких солнечных коллекторов смонтировано около двух миллионов квадратных метров. А чтобы система работала и в пасмурные дни, в индивидуальных домах монтируют аккумуляторы тепла. Это баки с водой емкостью 1–2 кубических метра. Накопленного в них тепла хватает на несколько дней. Такие системы существуют и у нас в стране.
И все же использование солнечной энергии для отопления довольно сложно. Главная проблема очевидна: солнечная энергия нужна для отопления не летом, а зимой, когда солнце светит слабо и тепла его не хватает.
Значит, трудности в том, чтобы отыскать экономичный способ длительного хранения тепла: от жарких летних дней до зимних.
Рассматриваются различные системы аккумулирования тепла: горячую воду закачивают в скальные пещеры, бурятся скважины, и в них закачивается вода, которая разогревает скальные породы, или закачивается в водоносные горизонты, подогревая в них воду летом и отбирая зимой. Предлагается также использовать стальные теплоизолированные баки с водой. В общем, в разных условиях могут оказаться выгодными различные системы.
Нужно сказать, что перечисленные проекты существуют не только на бумаге. В Швеции построено и эксплуатируется около 15 таких систем сообщил делегат этой страны на заседании рабочей группы по аккумулированию солнечного тепла, действующей под эгидой ЮНЕСКО. Эта встреча проходила в 1985 году в Институте высоких температур Академии наук СССР.
Среди этих систем: скальная пещера объемом 100 тысяч кубических метров для теплоснабжения 500 домов; заполненный водой теплоизолированный котлован, обеспечивающий 65 жилых домов; на крышке теплоизолятора, плавающего на воде, расположены параболоцентрические коллекторы, отслеживающие положение солнца и нагревающие воду. По подобному проекту намереваются построить и в нашей стране (в городе Судаке) станцию теплоснабжения жилого дома.
В Физико-техническом институте Академии наук Узбекской ССР исследуются водоемы, заполненные рассолами разной концентрации. Самый плотный и тяжелый раствор располагается у дна. Температура воды в нем поднимается до 90–95 градусов. Если отделить этот нижний слой прозрачной пленкой, то температура его поднимется еще на 5 градусов. Такие солнечные бассейны могут сохранять тепло несколько месяцев. Воду из них можно направлять как на отопление, так и на абсорбционную холодильную машину.
Кроме воды, в качестве теплоаккумулирующего вещества предлагается использовать другие материалы, в которых можно использовать теплоту фазового перехода.
Например, в США были проведены исследования по применению глауберовой соли, которая, плавясь при 38 градусах, поглощает энергию, а кристаллизуясь — отдает ее. Однако оказалось, что глауберова соль после многих циклов «плавление — затвердевание» меняет в худшую сторону свои теплофизические свойства.
Поиски лучшей системы продолжаются. Большой интерес вызывают у исследователей системы хемотермической аккумуляции. Тепловая энергия здесь используется для проведения химических реакций с поглощением тепла. Полученные вещества могут долго храниться, а затем реакцию можно провести в обратном направлении с образованием исходных веществ и выделением энергии.
Один из возможных вариантов — растворение аммиака в воде (выделение тепла), а затем разгонка раствора аммиака (поглощение тепла).
Еще одна область применения энергии Солнца — солнечные кондиционеры. Пока они не распространены.
Американские исследователи полагают, что до 1990 года они не будут достаточно экономичными.
