Труды КНЦ (Технические науки вып. 6/2023(14))

Существует ряд факторов, благоприятствующих использованию энергии ветра на нужды отопления: 1. Продолжительный отопительный сезон. 2. Повышенный потенциал ветра в зимнее время, когда потребность в тепловой энергии максимальна. 3. Ветер является вторым после наружной температуры воздуха параметром, определяющим объёмы теплопотребления. Применение ВЭУ позволяет превратить ветер из климатического фактора, определяющего повышенные теплопотери, в полноценный источник энергии, обеспечивающий именно в ветреные периоды активное поступление энергии на нужды отопления. 4. При использовании энергии ветра на нужды отопления не обязательны высокие требования к качеству энергии, вырабатываемой установкой. 5. При использовании ВЭУ для теплоснабжения не столь критичным становится основной недостаток ветровой энергии — непостоянство во времени. Кратковременные секундные и минутные изменения мощности ВЭУ сглаживаются за счёт аккумулирующей способности самой системы теплоснабжения и отапливаемых зданий. Сглаживание более продолжительных затиший возможно за счёт подключения специальных аккумулирующих устройств или дублирующих источников тепла на органическом топливе. На рис. 7 приведена зависимость роста тепловых потерь здания от скорости ветра, показывающая, что при высоких скоростях ветра (10­ 18 м/с) теплопотери возрастают в 1,4­ 1,8 раза. Потребность здания в тепловой энергии определяется выражением Q = qBku ^в - tH), (3) где q — удельная тепловая характеристика здания, ккал/м3-ч-°С; В — наружный объём отапливаемого здания, м3; ku — коэффициент, учитывающий рост тепловых потерь от ветра (см. рис. 7); tв и tH— внутренняя и наружная температура воздуха, °С. Объём и тепловая характеристика здания — величины постоянные, поэтому потребление тепла зависит только от перепада внутренней и наружной температур At = ^в - ^ ) и от поправки на ветер, учитываемой коэффициентом ku. Если наряду с котельной для отопления использовать ВЭУ соизмеримой мощности, то часть графика отопительной нагрузки будет покрываться от установки, а часть — от котельной. В периоды сильного ветра ВЭУ может в значительной мере или полностью обеспечить потребности в тепле, а иногда даже создать избыток энергии, зато в периоды холодной маловетреной погоды почти вся нагрузка ложится на котельную. Всё сказанное можно проследить по рис. 8, на котором представлен фрагмент хронологического хода возможного участия ВЭУ в покрытии графика отопительной нагрузки. Расчёты выполнены для случая, когда мощность котельной и ВЭУ равны (Рт = Лвэу/Л = 1). Кривая с чёрными точками представляет собою график потребности в тепловой энергии при температуре tв, равной 20 °C, и отсутствии ветра. Если учесть влияние ветра, то реальный график теплопотребления будет выше, на рисунке он обозначен утолщённой ступенчатой линией 1. На деле предложение со стороны ВЭУ редко будет точно совпадать с потребностью со стороны потребителя. Чаще либо выработка ВЭУ, отмеченная на рис. 8 позицией 2, будет превышать потребности и создавать избытки энергии (область 3), либо её будет не хватать для полного покрытия потребностей и придётся часть графика нагрузки (область 4) покрывать за счёт котельной. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 6. С. 13-28. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 6. P. 13-28. кѵ 2,0 1,8 1 fi 1,4 u 1,0 0 4 8 12 16 20 V . м / с Рис. 7. Относительный рост тепловых потерь здания вследствие увеличения скорости ветра [8-10] Fig. 7. The relative growth of the building heat losses from the wind speed [8-10] © Минин В. А., Кривцов С. И., 2023 20