Как известно, у человечества имеется 2 основные и взаимозависимые проблемы — нищета и стремительное изменение климата. Для того, чтобы их искоренить, человечеству может потребоваться один из основных ресурсов — энергия, необходимое количество которой долгое время не знал ни один специалист в мире. Как сообщает портал techxplore.com, в своей новой работе исследователи IIASA попытались выяснить, действительно ли удовлетворение самых основных потребностей каждого человека является препятствием для стабилизации изменения климата.
Мировая энергетика является одной из основных причин выбросов углекислого газа в атмосферу планеты
Содержание
Сколько энергии потребляет человечество?
Как известно, экономическое развитие и смягчение последствий изменения климата являются несовместимыми между собой понятиями, так как человечеству для его развития требуется все больше и больше энергии, которая могла бы поддерживать его рост. Сокращение вредных выбросов в атмосферу могло бы стабилизировать климат нашей планеты, однако до сих пор еще не придуман универсальный способ отделения энергетических потребностей бедных слоев населения от общего роста спроса в развитых странах мира, что ставит крест на постепенном переходе человечества к экологически чистой энергии. Наиболее значительный рост потребления электроэнергии на сегодняшний день приходится на такие страны, как США и Китай, потребляющие наибольшее количество энергии в мире. Для того, чтобы увидеть зависимость материальных потребностей человечества от энергетических ресурсов, исследователи проанализировали три развивающиеся страны на предмет необходимости удовлетворения их энергетических запросов в контексте культуры и климата. Бразилия, Южная Африка и Индия стали «подопытными странами” в теоретическом эксперименте ученых, которые разработали новый способ получения спроса на энергию не благодаря общему экономическому росту, но исходя из наиболее привычных, базовых потребностей населения развивающихся стран.
Читайте также: «Второе солнце Земли»: термоядерное будущее Китая и неограниченная энергия
Бразилия — одна из наиболее быстро развивающихся стран мира
Результаты исследования показывают, что потребности в энергии для обеспечения достойного уровня жизни для всех слоев населения в выбранных странах значительно ниже их текущего национального энергопотребления, а также значительно ниже среднего глобального уровня использования электрической энергии на душу населения. Энергии, требующейся для обеспечения хорошего уровня здравоохранения и образования, необходимо гораздо меньше, чем в настоящее время используют современная инфраструктура, транспорт и здания. Кроме того, эти потребности в энергии могут быть сокращены еще больше в том случае, если страны обеспечат повсеместное применение доступного общественного транспорта и будут использовать местные материалы при строительстве зданий.
Полученные результаты также свидетельствуют о том, что спрос на энергию определяется не только основными потребностями, но и ее излишком, который используется при удовлетворении потребностей среднего и высокообеспеченного классов.
Исследователи считают, что основная часть будущего энергетического роста в развивающихся странах будет направлена не на искоренение нищеты, но на поддержание именно благополучных слоев населения. Из-за различий между социальными группами, развивающиеся страны рискуют столкнуться с различными издержками и проблемами, связанными с увеличением количества выбросов парниковых газов в результате повышения качества жизни граждан выше базового уровня. Столь неоднозначный результат может говорить о том, что мировая экономика уже в самое ближайшее время может начать нуждаться в настоящей технической революции для обеспечения человечества новым чистым и постоянным источником энергии.
Если вы планируете строительство бассейна и не занимаетесь «моржеванием”, без подогрева воды не обойтись. Прийти вечерком с работы и искупаться в чаше с теплой водой — вот настоящее наслаждение. Но такому мероприятию предшествует решение инженерной задачи — как организовать подогрев и какой выбрать нагреватель для бассейна.
Теория
Одни из характеристик воды, касательно решения задачи по ее нагреву, это высокие теплоемкость и температура испарения. 4,2 кДж/(кг*К) — удельная теплоемкость воды. Джоуль равен ватт в секунду. Исходя из того, что 1 куб воды равен 1000 кг, 1 час = 3600 секунд, получаем что на нагрев одного кубометра воды на 1 градус тратится 1,17 кВт*час энергии. Это является основой при расчете мощности оборудования для подогрева воды в бассейне. Например, для первичного нагрева от температуры 8 град.С до 28 град.С одного куба воды за 2 суток потребуется мощность 0,48 кВт. Нужно нагревать быстрее, устанавливается оборудование большей мощности, медленнее — меньшей. Конкретная мощность теплообменника обеспечивает нагрев воды только до определенной температуры. Далее теплопотери уравниваются с производительностью нагревателя и температура воды в бассейне устанавливается на определенной точке.
Из-за высокой теплоты испарения воды, около 75% теплопотерь происходит именно с ее поверхности. На скорость испарения воды из бассейна влияет много факторов, в первую очередь, ее температура, относительная влажность воздуха у поверхности. Учитывается, что вода и воздух постоянно перешиваются, влажность воздуха у поверхности уменьшается, а разность температур между жидкой и газообразной средой увеличивается. Перемешивание способствует еще большему испарению воды из бассейна, а значит и более быстрому охлаждению. На примере чая или борща, всем известно, что если дуть на поверхность и мешать, продукт остывает намного быстрее. Это значит что и для нагрева бассейна в котором циркулирует и перемешивается вода, в помещении перемещается воздух, потребуется большая мощность нагревателя.
По результатам исследования специалистов в бассейновом деле были получены следующие показатели при температуре воды в бассейне 28 ℃:
- в помещении теплопотери составляют около 0,2 кВт/кв. м
- на улице летом при незначительном ветре — около 0,3 кВт/кв. м
При пересчете на глубину 1,5 м, которая является наиболее распространенной, получается соответственно 0,13 и 0,2 кВт на м. куб.
По результатам наблюдений на первичный подогрев воды для бассейна за короткий временной период нужен нагреватель с мощностью примерно в 2-4 раза больше, чем для последующего поддержания температуры.
На практике, учитывая оптимальную скорость первоначального нагрева и последующего поддержания температуры, часто при подборе мощности теплообменника (нагревателя) исходят из цифр 0,2-0,5 кВт на 1 куб. метр воды в бассейне.
Для подогрева воды в бассейне может применяться несколько типов оборудования и указанная номинальная мощность выдается только при определенных условиях. Рассмотрим типы нагревателей поподробнее.
Нагреватели для бассейнов
На сегодняшний день для подогрева воды в бассейнах наиболее широко применяются:
- электрические водонагреватели
- кожухотрубные теплообменники
- тепловые насосы
Изделия сильно разнятся по принципу работы, производительности, экономичности, источнику нагрева.
Электронагреватель
Электрический нагреватель нагреватель для бассейна по принципу действия и конструкции подобен электрокотлу или проточному водонагревателю. В корпусе расположен ТЭН. Омывая ТЭН в потоке вода забирает тепло и нагревается. Изделие обязательно оснащено защитой от перегрева, датчиком протока. КПД таких устройств высокое, чуть меньше 1, поэтому при подборе электронагревателя для бассейна ориентируются на его номинальную мощность. Все бы хорошо, но сложности с подключением мощного электрооборудования и высокая стоимость электроэнергии склоняют чашу весов при выборе оборудования для подогрева воды в сторону…
Теплообменник для бассейна
Кожухотрубный теплообменник — наиболее оптимальное оборудование на сегодня для подогрева бассейна. Снаружи кожух, внутри — пучок трубок. Проходя по межтрубному пространству теплоноситель передает тепло воде из бассейна, которая протекает внутри трубок. Для подогрева теплоносителя может использоваться котел системы отопления дома, солнечные панели или он берется непосредственно из центральной системы отопления. Теплообменник для бассейна — инструмент для передачи тепла, а теплоноситель может нагреваться от любого доступного источника.
Чаще всего, ввиду присутствия в воде фтора, хлора, другой химии, теплообменники для бассейна изготавливают из нержавейки. Для особых случаев, например для бассейна с морской водой, их изготавливают из титана.
Производители обычно указывают номинальную мощность теплообменника, которая выдается только при определенных условиях. Скорость потока теплоносителя и воды из бассейна, температуры на входе и выходе указываются в спецификации. Подбирать мощность теплообменника нужно исходя из реальных условий его работы. Если они являются переменными, то следует выбрать наиболее неблагоприятные. Также нужно учесть что со временем на поверхности труб могут появляться наслоения, внутри кожуха могут иногда образовываться воздушные пробки, поэтому специалисты рекомендуют купить теплообменник для бассейна с запасом процентов на 20-30.
Оптимальное решение — обратиться к менеджерам нашего интернет-магазина UniDim, которые на основании предоставленных данных подберут нужное изделие.
Тепловой насос
По принципу работы, тепловой насос — холодильник наоборот. Забирает тепло от сред с низкой температурой, например от наружного воздуха, грунта или подземных вод, и передает его теплоносителю или в помещение. Тепловой насос работает от электричества, но потребляя 2 кВт электроэнергии в виде тепла может отдавать и 10 кВт, и даже 12 кВт. Суть его работы не в производстве тепла — в нем ничего не сгорает, а именно в переносе от природных источников к потребителю. Такое оборудование отличается высокой экологичностью, но его производительность сильно зависит от наружной температуры воздуха, подземных вод, грунта. За короткое время получить от теплового насоса большое количество тепла не получится, поэтому такое оборудование целесообразно использовать для поддержания температуры воды в бассейне. А первоначальный нагрев проводить с помощью теплообменника или электроподогревателя.
Вывод
Из вышеперечисленного можно сделать заключение — наиболее оптимальным на сегодняшний день является подогрев воды в бассейне с помощью кожухотрубного теплообменника. Есть такие и в ассортименте нашего интернет-магазина UniDim. Рекомендуем обратить внимание на кожухотрубные теплообменники SECESPOL серии B-Line — отличное решение подогрева воды в бассейне.