БЕСПРЕРЫВНЫЙ ЦИКЛ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛА ВЫХЛОПА ГАЗОВЫХ КОТЛОВ

CONTINUOUS CYCLE OF USE OF EXHAUST HEAT USAGE

Nikita Skolota

student, department of DGaG, St. Petersburg mining university,

Russia, St. Petersburg

Zlata Tretyakova

research supervisor, cand. of tech. sciences, associate professor, DGaG, St. Petersburg mining university,

Russia, St. Petersburg

Victoria Merkulova

research supervisor, cand. of tech. sciences, associate professor, DGaG, St. Petersburg mining university,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

В последние десятилетия тепловое загрязнение окружающей среды привело к глобальному изменению климата и всей биосферы Земли. Это отрицательно сказывается на экологии и дальнейшем здоровом существовании планеты, в целом. В статье рассматривается и предложена система вторичного использования тепловой энергии выхлопных труб газового отопления на примере одного домовладения.

ABSTRACT

In recent decades, thermal pollution has led to global climate change and the entire Earth's biosphere. This negatively affects the environment and the future healthy existence of the planet as a whole. The article discusses and proposes a system for the secondary use of thermal energy of gas heating exhaust pipes using the example of one household.

Ключевые слова: экология; экономия энергии; «умные» технологии; вторичное использование выхлопа.

Keywords: ecology; energy savings; «smart» technologies; secondary use of exhaust.

Согласно научным исследованиям, ежедневно окружающая среда подвергается колоссальному тепловому загрязнению, так как в экосистему выделяется невероятно большое количество энергии. Это отрицательно воздействует на ее состояние и плохо сказывается на окружающей среде. Тепловое загрязнение – это выбросы отходов повышенной температуры в атмосферу, а именно: СО₂, Н₂О, NO/No₂ + то, что находится в воздухе изначально. Ученые выделяют два источника тепловых загрязнений: естественные и антропогенные. Как правило, указанные источники действуют отдельно друг от друга и их совместное влияние на окружающую среду минимально.

Естественными источниками тепловых отходов считаются различные природные процессы, возникающие без вмешательства человека, при которых выделяется большое количество теплоты. К ним относятся лесные пожары (около 5% по естественным причинам), извержения вулканов, гейзеры, биоразложения растений и животных и т.п.

Антропогенные источники теплового загрязнения вызваны результатами деятельности человека: работа промышленных и производственных предприятий, выбросы от выхлопных газов транспортных средств, отходы от нефтедобычи и нефтепереработки, воздействия от эксплуатации атомных электростанций, испарения и продукты горения от свалок бытовых и сельскохозяйственных отходов и многие другие виды жизнедеятельности человека. Все вредные выбросы от указанных источников, накапливаясь в атмосфере, оседают на почву, попадают в биосферу, и, таким образом, постепенно разрушают ее. Именно антропогенные факторы появления термических отходов наносят наибольший вред водным ресурсам, почве, воздуху, биосфере, да и всей окружающей среде в целом [1].

Регулярное тепловое воздействие на гидросферу, атмосферу и литосферу приводит к постепенному повышению средней температуры на Земле - глобальному потеплению, которое влияет на климат и природные условия существования планеты. По разным оценкам, за последние 100-150 лет средняя температура Земли выросла на 1-3 °C, что является критичным значением. Было подсчитано, что при сохранении тенденции температурного загрязнения атмосферы, к концу XXI века средняя глобальная температура воздуха может повыситься еще на 4°C. Последствия глобального потепления: таяние полярных ледников, затопление прибрежных и низменных районов Земли из-за повышения уровня Мирового океана, и, одновременно, опустынивание из-за засухи. Более высокие влажность и температуры приводят к росту заболеваемости всех живых организмов, в т.ч., и людей. Таким образом, нарушается баланс в экосистеме: многие животные, рыбы и птицы заболевают, а потом и вовсе исчезают с лица Земли.

Наиболее эффективным способом борьбы с тепловым загрязнением является отказ от использования традиционной топливной энергии и переход к другим видам энергии, источниками которых могут являться вода, солнце, ветер и другие природные ресурсы. В последние годы ученые всего мира активно занимаются данной проблемой. Однако, до окончательного прорабатывания и внедрения этих экологичных источников энергии в эксплуатацию, необходимо решить насущную проблему нейтрализации или, хотя бы, ослабления негативного воздействия повсеместно используемых энергоносителей. Более того, из-за роста численности населения сокращение объемов производства и деятельности человека, невозможно, поэтому актуальной проблемой остается разработка и внедрение новых технологий, уменьшающих вредное воздействие на экосистему планеты.

Что привело к обозначенным исследованиям по снижению отрицательного теплового воздействия? Как бы это ни звучало банально - случайность: в ходе хозяйственных работ в частном доме, рядом с дымоходом (или, попросту говоря, трубой выхлопа) газового котла было замечено, что температура уходящих газов (или выхлопа) превышает 50°С, а порой доходит до 80-90°С, в зависимости от режима работы отопительного оборудования. Был сделан вывод, что КПД газового котла, хотя и считается большим, но все равно далек от идеала. А выходящее из него тепло можно использовать вторично, чтобы повысить пользу и снизить выброс в атмосферу нагретого воздуха.

Поэтому была поставлена задача: разработать систему, которая позволит оптимально использовать выходящее тепло. Возможны два варианта: либо использовать выходящий воздух для уменьшения энергопотребления приточно-вытяжной установки вентиляции воздуха, либо применить горячий воздух в качестве отопления домовых пристроек, находящихся на незначительном удалении от дома (главного источника выброса тепла).

Рассмотрим систему отопления пристроек. Для отопления нужно обеспечить выхлопную трубу канальным радиатором. Проходя через него воздух будет нагревать жидкость-теплоноситель, которая посредством утепленных труб и установленного циркуляционного насоса будет передавать свое тепло на радиатор, установленный уже в том помещении, где нужно поддерживать положительную температуру.

Таким образом, мы получаем замкнутый контур. Повышение полезного действия системы достигается путем установки в отапливаемом помещении на радиатор вентилятора, который, в свою очередь, включается посредством термореле при достижении температуры, допустим, в 20°С, для равномерного прогрева помещения. На канальном радиаторе в выхлопе котла, также устанавливается температурный датчик с реле, который, в свою очередь, будет предотвращать постоянную работу циркуляционного насоса, а включать его, только при достижении температуры в 50-60°С.

Принципиальная схема системы отопления представлена на рис. 1.

Рисунок 1. Схема системы отопления

Эффективность системы можно повысить, путем установки «пакета» радиаторов в выхлопной трубе котла, чтобы эффективно использовать каждый градус выхлопного воздуха. Также полезное действие можно увеличить путем установки теплообменника большего размера, допустим, в гараже, так как чем больше размер теплообменника, тем помещение будет лучше прогреваться. Трубки от котла желательно погрузить в землю на глубину не менее глубины промерзания грунта в регионе, дабы избежать теплопотерь из-за образования конденсата, и, более того, грунт будет выступать в качестве дополнительного теплоизолятора.

Таким образом, благодаря предложенному способу, можно одновременно решить три задачи:

1. Эффективное использование тепловой энергии, которая обычно остается без внимания и просто «улетучивается в трубу»;
2.  Экономия средств на дополнительное отопление придомовых пристроек;
3. Уменьшение теплового загрязнения атмосферы, тем самым сохранность экосистемы.

Казалось бы, описанный метод показан на примере одного частного домовладения. Однако, не стоит спешить с выводами: мол, что может изменить один человек и его система борьбы за сохранение экосистемы в масштабном плане? Но не следует забывать, что в вопросе улучшения экологии как никогда злободневно и метко звучат слова Конфуция: «Если хочешь изменить мир, начни с себя». И если внедрить подобную систему вторичного использования тепла и уменьшения его вредного воздействия на окружающую среду повсеместно, то итог очевиден: каждый из нас малыми силами может помочь нашей планете и спасти ее от катастрофы.

Список литературы:

1. Вред теплового загрязнения. Альтернативные источники энергии. [электронный ресурс] — Режим доступа. — https://eet-msk.ru/posts/20.