Проблемы теплового загрязнения

Проблемы теплового загрязнения

А.П. Королев

(Московский государственный институт электронной техники)

 В данной работе сделана попытка рассмотреть основные вредные и опасные факторы, влияющие на состав окружающей среды вследствие выделения промышленными предприятиями большого количества тепловой энергии.

Тепловое загрязнение происходит вследствие несовершенства технологических процессов, невысокого коэффициента полезного действия энергетических агрегатов, при этом огромное количество тепла тратиться на подогрев воды, почвы, атмосферы. Зимой количество искусственного тепла на единицу площади города почти равно теплу, получаемому от солнечной радиации. Кроме локального теплового загрязнения существует еще и глобальное повышение температуры на поверхности земли вследствие парникового эффекта. Особенно высоких значений тепловое загрязнение достигает на отдельных участках гидросферы вследствие охлаждения водой агрегатов ГРЭС, АЭС или других промышленных установок и сбросом горячей воды в водоемы. Повышение температуры в водоемах приводит к изменениям химических и биологических параметров среды - уменьшает содержание в воде кислорода, доступ солнечного света к водным растениям и повышает токсичность загрязнений и скорость развития вредных сине-зеленых водорослей.

Описана возможность терморегулирования процесса рассеивания тепла в почве, воде и воздухе при помощи применения тепловых насосов. Проведен оценочный расчет от внедрения последнего в жизнедеятельности человека.

                                                                                   

Проблемы теплового загрязнения.

Экологические проблемы, связанные с тепловым загрязнением и теплопотерями, обсуждались в научной литературе довольно редко, однако, вред, наносимый данным фактором окружающей среде довольно значителен. Несомненно, так же остро стоит и вопрос теплопотерь на предприятиях, в жилых массивах и на транспорте. Тепловое загрязнение происходит вследствие несовершенства технологических процессов, невысокого коэффициента полезного действия энергетических агрегатов, при этом огромное количество тепла тратиться на подогрев воды, почвы, атмосферы. Зимой количество искусственного тепла на единицу площади города почти равно теплу, получаемому от солнечной радиации. Кроме локального теплового загрязнения существует еще и глобальное повышение температуры на поверхности земли вследствие парникового эффекта. Особенно высоких значений тепловое загрязнение достигает на отдельных участках гидросферы вследствие охлаждения водой агрегатов ГРЭС, АЭС или других промышленных установок и сбросом горячей воды в водоемы. Повышение температуры в водоемах приводит к изменениям химических и биологических параметров среды - уменьшает содержание в воде кислорода, доступ солнечного света к водным растениям и повышает токсичность загрязнений и скорость развития вредных сине-зеленых водорослей.

Ускорение темпов роста экономики и народонаселения неизбежно сопровождается ростом мирового производства и потреблением энергии. По существующей статистике происходит удвоение добычи электроэнергии каждые 30 лет. Есть прогноз, что к 2350 году она сравнится с солнечной энергией достигающей земли. При этом 70% потребляемой человечеством энергии рассеивается в виде тепла в окружающую среду.

Подземные газопроводы промышленных предприятий, имеющие температуру 140-160С, теплотрассы (50-150С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45С) вызывают нагревание почвы. Сброс нагретых вод в водоемы обуславливает повышение в них температуры воды на 6-8 градусов, площадь нагретых вод может достигать 30 км2, что приводит к уменьшению содержания кислорода и снижению способности к самоочищению. Горячие газовые выбросы предприятий вызывают нагревание окружающего воздуха, повышение его влажности, образование туманов, выпадение осадков. Предельные нормы (экологические лимитирующие показатели) вредного воздействия бесконтрольно утекающей тепловой энергии, не проработаны. Тогда как она фактически является термальным загрязнением - формой физического загрязнения среды, характеризующейся периодическим или длительным повышением ее температуры против естественного уровня.  

Термальное загрязнение представляет особую и мало изученную опасность для экосистемы в местах размещения энергетического оборудования и систем транспортировки тепла. Зональные, высотные и глубинные факторы распределения тепла, с градиентами и закономерностями циркуляции  вызывают уже наблюдаемые перемены в средообразующих компонентах или их сочетаниях, которые, вполне вероятно, не могут быть компенсированы в ходе природных восстановительных процессов (необратимое изменение среды). Достаточно вспомнить, измененную вегетацию растительного покрова в близи теплотрасс. При этом не известно и не изучено смещение биогеоценозов на уровне микрофлоры. За последние пятьдесят лет фактически разрушена или неконтролируемо изменена биота большинства санитарно-защитных зон (полос, отделяющих промышленное предприятие от населенного пункта). Отсутствует исторически сложившийся комплекс живых организмов, обитающих на таких территориях, изменена совокупность организмов, населяющих регион, выбранный для размещения предприятий.

В данной статье рассмотрены возможности терморегулирования процессов рассеивания тепла в почве, воде и воздухе в течение холодного времени года с возвратом рассеянной энергии к источнику образования или потребителю. Особую роль в этом играет применение тепловых насосов. Эта отнюдь не новая технология практически не применяется, однако её возможности велики.

Тепловой насос - это холодильная машина, в которой тепло от среды с низкой температурой передается теплоносителю с высокой температурой за счет затраты энергии на преобразование рабочего тела машины. Процесс преобразования представлен на иллюстрации №1.

1 - контур подачи низкотемпературного тепла;2 - испаритель;3 - компрессор;4 - конденсатор;5 - контур подачи высокотемпературного тепла;6 - дроссельный клапан

Агрегат работает как перевалочная база между двумя тепловыми контурами: одним, нагревающим, на входе (на стороне испарителя) и другим, отопительным, на выходе (конденсатор). По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на шесть типов: "грунт-вода", "вода-вода", "воздух-вода", "грунт-воздух", "вода-воздух", "воздух-воздух". Тепловые насосы возможно применять для устранения некоторых загрязняющих факторов. Рассмотрим некоторые из них:

1. Горячие стоки, возможно, охлаждать, проводя непосредственно в сточной канализации трубки с теплоносителем. Иллюстрация 2. Стоки, омывая трубки с теплоносителем имеющие более низкую температуру, путем теплопередачи будут передавать часть энергии в контур системы теплового насоса.

1 – Сеть трубок с теплоносителем.

2 – К испарителю.

Полученная энергия может использоваться для парового отопления мегаполиса.

2. Аналогично можно поступать и с выбросами в атмосферу охлаждая газы.

3. Всевозможные трубопроводы создают вокруг себя нехарактерный температурный режим грунта, что пагубно сказывается на состоянии  окружающей среды (изменение грунта, грунтовых вод, флоры и фауны и т.д.). Этот температурный дисбаланс можно отрегулировать, проложив в непосредственной близости от магистрали трубы с теплоносителем, однако, КПД в этом случае будет ниже, чем в системе “вода-вода”. Описанная технология дает возможность плавного и одновременно точного регулирования температуры окружающей среды. Установка теплового насоса в настоящее время достаточно перспективна если например предприятие производит сброс воды с 15С(288 К), вода в системе горячего водоснабжения предприятия должна быть нагрета до температуры 50С(323К).

Рассчитаем идеальный коэффициент температурного преобразования

Реальный коэффициент, с учетом затрат на потери и использование перекачивающих насосов и компрессора, а также других компонентов теплового насоса, в половину меньше, т.е. . А это означает, что на 1 кВт затраченной энергии на обеспечение работы теплового насоса мы получаем примерно 4 кВт тепловой энергии, которая может быть израсходована в промышленности. Тепловой насос не только экономит деньги, но и сберегает здоровье людей. Агрегат не сжигает топливо, значит, не образуются вредные окислы, такие как CO, СO2, NOх, SO2 , PbO2. Потому на прилегающей к предприятию почве нет следов серной, азотистой, фосфорной кислот и бензольных соединений. Применение тепловых насосов и в глобальном масштабе способно принести не мало пользы. Ведь по большому счету на ТЭЦ сокращается расход топлива на производство электричества. Применяемые же в тепловых насосах фреоны не содержат хлоруглеродов и озонобезопасны. Тепловой насос обладает свойством обратимости (реверсивности). То есть в теплое время года систему можно использовать как мощный кондиционер. Тепловой насос может отбирать тепло из воздуха предприятия, охлаждая его. Летом избыточную энергию иногда отводят "на хранение" обратно в грунт, откуда вновь возьмут зимой. Или этим теплом можно аналогично подогревать воду или использовать в технологических процессах.

По моему глубокому убеждению, тепловой насос является перспективной машиной и вероятно в будущем будет внедрен на всем земном шаре.

Литература:

  1.  Газета Холодильщик, выпуск 9, сентябрь, 2005г.
  2.  Журнал Идеи Вашего Дома, №6(85), июнь 2005г./ Техника и оборудование.
  3.  Материалы с сайта .
  4.  Исаченко В.П. Теплопередача. Учебник для вузов, Изд. 3-е, “Энергия”, 1975.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

Статья. Проблеммы теплового загрязнения.doc

Статья. Проблеммы теплового загрязнения.doc
Размер: 91.5 Кб

.

Пожаловаться на материал

В данной работе сделана попытка рассмотреть основные вредные и опасные факторы, влияющие на состав окружающей среды вследствие выделения промышленными предприятиями большого количества тепловой энергии.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Знакомство с работой приемного отделения. Санитарная обработка пациентов. Обработка на педикулез

Дневник. Содержание практики

1901-1914 роки

ДМИТРО ДОРОШЕНКО Мої Спомини Про Давнє-Минуле (1901-1914 роки) НАКЛАДОМ ВИДАВНИЧОЇ СПІЛКИ ТРИЗУБ Винипеґ, Манітоба 1949

Экономическая сущность финансов

Признак финансов. Распределение и перераспределение стоимости. Финансовые отношения. Функции финансов. Сущность финансов проявляется в их функциях.

Управление финансами, цель и методы финансового регулирования

Управление финансами осуществляется через сложившуюся систему отношений. Органы управления финансами. Государственные доходы воздействуют на ценообразование.

Методика разведки месторождений полезных ископаемых

Кафедра геологии Поиски и методика разведки месторождений полезных ископаемых Краткий конспект курса лекций Методика разведки МПИ

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok