Аквапарк — это сложное
обособленное инженерное сооружение с высоким энергопотреблением.
Выберем на стадии проектных работ наиболее оптимальную схему
энергоснабжения здания аквапарка на основе технических и экономических показателей.
Проектируемая установленная мощность электропотребителей составляет
1850 кВА. При коэффициенте одновременной работы оборудования к = 0,6 мощность
потребителей
составляет 1110 кВА. Минимальная нагрузка потребителей электрической энергии
составляет 350 кВА. Максимальная часовая нагрузка потребителей тепловой энергии
аквапарка составляет 4 Гкал/час, из них: 1,3 Гкал/час — на отопление; 0,9
Гкал/час — на горячее водоснабжение; 1,8 Гкал/час — на вентиляцию. Годовые
потребности
в энергоресурсах аквапарка составляют: электрическая энергия — 7238000 кВт•час,
тепловая энергия — 12240 Гкал.
Сравним следующие варианты энергоснабжения аквапарка.
- Автономное энергоснабжение на базе мини ТЭЦ.
- Автономное энергоснабжение на базе мини ТЭЦ и газовой котельной.
- Автономное теплоснабжение на базе газовой котельной и централизованное
электроснабжение. - Централизованное энергоснабжение.
В первом варианте, в качестве источника электро- и теплоснабжения,
предлагается использовать мини ТЭЦ на базе когенерационной газопоршневой
установки
(когенерация — совместная выработка электрической и тепловой
энергии). На рис. 1 приведена
схема энергоснабжения на базе мини ТЭЦ.
Разберем подробнее состав оборудования, предлагаемого к установке.
Основу когенерационной газопоршневой мини ТЭЦ составляют два
газогенераторных модуля марки JMS-616
фирмы Jenbacher (Австрия).
Электрическая мощность двух агрегатов составляет 3892 кВт,
тепловая мощность — 3,75 Гкал/час.
 |
| Рис. 1 Схема энергоснабжения на базе газопоршневой мини ТЭЦ |
Таким образом, общая тепловая и электрическая мощность двух
установок составляет 8044 кВт. Общая потребная тепловая
и электрическая мощность аквапарка составляет
5761 кВт, максимальная установленная мощность потребителей
электрической
и тепловой энергии составляет 6501 кВт. Коэффициент загрузки
при номинальной нагрузке составляет
0,71, при максимальной загрузке — 0,81.
Газогенераторный модуль поставляется в следующей комплектации:
газопоршневой двигатель с электрогенератором; катализатор;
система утилизации тепла
(70/90°С); насосное оборудование; система аварийного
охлаждения, состоящая из пластинчатого
теплообменника, "сухой" градирни и система управления.
Для обеспечения требуемого давления газа модуль комплектуется
газовым компрессором.
Генератор вырабатывает
электрическую энергию напряжением 6,3 кВ (10 кВ). Для
снабжения потребителей электроэнергией напряжением 400 В необходима
трансформаторная подстанция.
 |
| Рис. 2 Комбинированная схема энергоснабжения на базе газопоршневой мини ТЭЦ и газовой котельной |
Из схемы теплоснабжения видно, что максимальная тепловая
нагрузка потребителей тепла складывается из Q1тепл
и Q3тепл. Это связано
с тем, что в установках
данного типа вырабатываемое количество тепла напрямую
зависит от количества вырабатываемого
электричества. Поскольку в данной статье рассматривается
только вариант обеспечения собственных нужд аквапарка,
для покрытия
максимальной тепловой нагрузки необходимо
часть произведенной электрической энергии преобразовать
в тепловую энергию. Для этого в схеме энергоснабжения
предусмотрена система
электрических водонагревателей, например, гидродинамические
генераторы.
В летний период, когда тепловая нагрузка минимальная
(только на нужды горячего водоснабжения), избытки
тепла Q2тепл
отводятся в
окружающую
среду в "сухой"
градирне.
Достоинства схемы энергоснабжения на базе мини ТЭЦ.
1. Обеспечивает полное автономное снабжение электрической
и тепловой энергией комплекс аквапарка.
Недостатки схемы энергоснабжения на базе мини
ТЭЦ.
- Невысокий КПД установки.
- Большая потребность в тепловой энергии требует
установки агрегатов с большой электрической
мощностью. - Для обеспечения потребности в тепловой
энергии требуется установка электрических
водонагревателей
для преобразования
части произведенной
электрической энергии
в тепловую, что приводит к удорожанию
комплекса и снижению КПД. - Требуется трансформаторная подстанция
большой мощности. - Комплекс имеет сложное инженерное
оборудование и, как следствие,
требует большого количества
высококвалифицированного персонала. - В летний период КПД установки
уменьшается из-за сброса части
тепловой энергии
в окружающую среду. - Шум при работе установки.
Во втором варианте, в качестве
источника электро- и теплоснабжения,
предлагается
использовать мини ТЭЦ
на базе когенерационной
газопоршневой установки
совместно с газовой котельной.
Принципиальное отличие от первого
варианта заключается
в том, что мини ТЭЦ предназначена
для покрытия потребности комплекса
аквапарка,
в первую
очередь,
в электрической
энергии, а газовая
котельная обеспечивает
потребность
комплекса в тепловой энергии.
На рис. 2 приведена комбинированная
схема энергоснабжения
аквапарка
на базе мини ТЭЦ совместно
с газовой котельной.
 |
| Рис. 3 Схема энергоснабжения на базе газовой котельной и централизованного электроснабжения |
Основу когенерационной газопоршневой
мини ТЭЦ составляет два газогенераторных
модуля
марки
JMS-320 фирмы
Jenbacher (Австрия).
Электрическая мощность двух
агрегатов составляет 1946
кВт, тепловая
мощность — 2,26 Гкал/час.
Для обеспечения
потребности
в тепловой
энергии комплекса
аквапарка предусматривается
сооружение газовой котельной
мощностью 2,58
Гкал/час. Базовая
комплектация мини ТЭЦ аналогична
комплектации, рассмотренной
в первом варианте. "Сухая"
градирня в этом варианте
сохраняется как
система
аварийного охлаждения.
В газовой котельной предполагается
установка двух жаротрубных
водогрейных котлов фирмы
Vissmann (Германия)
марки
Vitoplex 100 c системой
управления Vitotronic
333 мощностью 1750 кВт
каждый. Кроме того, в
состав газовой
котельной входит: насосное
оборудование
фирмы Grundfos
(Германия); запорно-регулирующая
арматура;
система управления и
автоматика безопасности.
КПД
котельной составляет
92%.
 |
| Рис. 4 Схема централизованного энергоснабжения |
Потребность в тепловой
энергии комплекса аквапарка
обеспечивается
теплом вырабатываемым
мини ТЭЦ
(Q1тепл) и теплом,
вырабатываемым газовой котельной
(Q4тепл).
Достоинства комбинированной
схемы энергоснабжения
на базе мини
ТЭЦ и газовой котельной.
- Обеспечивает полное
автономное
снабжение электрической и
тепловой энергией
комплекс аквапарка. - Комбинированная
схема сбалансирована,
то есть
количество
выработанной тепловой энергии
не зависит
от количества
выработанной
электрической энергии.
Недостатки комбинированной
схемы энергоснабжения
на базе мини
ТЭЦ и газовой
котельной.
- Газовая котельная
эксплуатируется
только
в отопительном сезоне. - В летний
период
КПД установки
уменьшается
из-за
сброса части тепловой
энергии
в окружающую среду. - Комплекс
имеет
сложное инженерное
оборудование
и,
как следствие, требует большого
количества
высококвалифицированного
персонала. - Шум
при
работе установки.
В третьем
варианте,
в качестве
источника
тепловой
энергии,
предлагается
использовать
газовую
котельную.
Принципиальное
отличие
от
первого и второго
вариантов
заключается
в том,
что
потребность
комплекса
в электрической
энергии
обеспечивается
электрическими
сетями
Мосэнерго,
а
потребность
в тепловой
энергии
обеспечивается
газовой
котельной.
На
рис.
3 приведена
схема
энергоснабжения
аквапарка
от
электросетей
Мосэнерго
и газовой
котельной.
В газовой
котельной
предполагается
установка
двух
жаротрубных
водогрейных
котлов
фирмы
Viessmann
(Германия)
марки
Vitomax
300
c
системой управления
Vitotronic
333
мощностью
2900
кВт
каждый.
Состав
вспомогательного
оборудования
котельной
аналогичен
оборудованию,
рассмотренном
во
втором
варианте.
Потребность
в
тепловой энергии
комплекса
аквапарка
обеспечивается
теплом,
вырабатываемым
газовой
котельной
(Q1тепл).
Достоинства
схемы энергоснабжения
на базе
газовой котельной
и централизованного
электроснабжения.
-
Обеспечивает автономное
снабжение тепловой
энергией комплекс
аквапарка.
-
Круглогодичное обеспечение
тепловой энергией
потребителей.
-
Отсутствует шум
при работе
установки.
-
По сравнению
с мини
ТЭЦ, требует
меньшего количества
обслуживающего персонала.
Недостатки
схемы энергоснабжения
на базе
газовой котельной
и централизованного
электроснабжения.
1.
Зависимость от
электросетей
Мосэнерго.
В
четвертом варианте
предлагается
использовать
полное энергоснабжение
от сетей
Мосэнерго.
На
рис. 4
приведена схема
энергоснабжения
аквапарка
от электросетей
Мосэнерго и
газовой котельной.
Для
обеспечения
трансформации
и распределения
энергии
в
данном варианте
предусматривается
сооружение
трансформаторной
подстанции
и
индивидуального
теплового
пункта (ИТП).
Оборудование
ИТП
включает в
себя узел
учета тепловой
энергии,
пластинчатые
теплообменники,
насосное
оборудование,
систему
управления
и
автоматики.
Для
обеспечения
комплекса
аквапарка
на
период профилактических
работ на
тепловых сетях
предусматривается
устройство
электрического
водяного
нагревателя.
Достоинства
схемы
энергоснабжения
на базе
газовой
котельной
и централизованного
электроснабжения.
-
Наиболее
простая
схема
энергоснабжения.
-
Требует
минимального
штата
для
обслуживания,
по
сравнению
с
предыдущими
рассмотренными схемами.
Недостатки
схемы
энергоснабжения
на
базе
газовой
котельной и
централизованного
электроснабжения.
1.
Зависимость
от
сетей
Мосэнерго.
Для
рассмотренных
четырех
вариантов
энергоснабжения
аквапарка
проведем сравнительный
экономический
анализ.
Экономический
анализ
будет
выполнен
без
учета
капитальных вложений
в
наружные
коммуникации
и,
соответственно,
без
учета
расходов
на
их
эксплуатацию.
Для
расчета
стоимости
энергоресурсов
использовались
данные
Мосэнерго
по
состоянию
на
1
августа
2002
года
(табл.
1).
|
Таблица 1. Стоимость энергоресурсов
|
Таблица 2. Экономические показатели вариантов энергоснабжения
Из
анализа
экономических
показателей
(табл.
2)
видно, что
наименьшие
затраты
на
энергоснабжение
комплекса
аквапарка
обеспечивает
третий
вариант
автономного
теплоснабжения
на
базе
газовой
котельной
и
централизованного
электроснабжения.
Стефанчук В.И., к.т.н.,
Колыхалов В.В.,
группа компаний
"Термоинжениринг"
