Мобильная тепловая станция «Гравитон» — автономная система теплоснабжения на период чрезвычайных ситуаций.

Исследования, проведенные в рамках энергетической стратегии России на период до 2020 года показывают, что около 55% теплосетей по всей стране находится в ветхом и не менее 15%  в аварийном состоянии (по статистике, в течение отопительного сезона происходит 1 авария на 1 км сетей). Потери при доставке тепла от источника к потребителю достигают 50%.

Несанкционированные перерывы в теплоснабжении могут произойти не только из-за выхода из строя тепловых сетей, но по ряду сопутствующих причин: временного перерыва в электроснабжении, водоснабжении, поставке топлива, выхода из строя котельного оборудования и т.п.

На ликвидацию аварий привлекается значительное количество техники, людей и, как правило, работы выполняются в авральном режиме. На ликвидацию аварий уходит в лучшем случае несколько суток.
В этот период времени объекты остаются без тепла: при этом температура в жилых домах, больницах, школах, детских садах и т.п. снижается, система отопления размораживается. Люди, находящиеся в этих помещениях, напрямую сталкиваются с проблемой выживания.

Для этой цели используют подручные средства (электрические печи, газ, буржуйки и т.п.), а где это сделать невозможно, людей эвакуируют, в том числе из больниц, родильных домов, школ и т.п. В условиях значительного и все возрастающего износа всей инженерной инфраструктуры теплового хозяйства частота аварий будет возрастать.

Для организаций, занимающихся теплоснабжением, аварии на тепловых сетях являются рядовой проблемой, хотя и в круглосуточном режиме, но для людей, оставшихся без тепла на несколько суток — это стрессовая ситуация. Этой проблеме, к сожалению, достаточного внимания не уделяется. Однако эта ситуация является грубейшим нарушением прав потребителей.

Восстановительные работы сопровождаются огромными финансовыми затратами, как со стороны эксплуатационных организаций, так и со стороны жильцов. Эти проблемы создают нестабильность в обществе и негативное отношение к властям.

Всего этого можно избежать, если предусмотреть варианты резервного теплового источника для объектов. Тепловой источник должен быть мобильным, простым в применении, абсолютно автономным, эффективным. Подход к оценке тепловой мобильной станции должен быть аналогичен дизельным электростанциям, пожарным автомашинам и т.п.

Анализ проблемы выбора мобильного источника показал следующее:

по основным показателям — оперативности установки, надежности, легкости обслуживания, экономичности, экологичности, безопасности применения — на первое место выдвигаются разработки, связанные с получением тепла с помощью вихревых теплогенераторов.

Принцип работы мобильной тепловой станции

Основным элементом тепловых установок является жидкостной вихревой теплогенератор, в котором происходит ускоренное вихревое движение жидкости по энергетическому кольцу, состоящему из насоса, струйного аппарата и теплообменника.

Нагрев жидкости происходит за счет разрыва межмолекулярных связей жидкости в области разряжения энергетического кольца с генерированием тепловой энергии и восстановлением структуры воды в области повышенного давления струйного аппарата за счет гравитационного энергетического потока, приводящего также к повышению температуры жидкости.

На базе изобретений «Теплогенератор» (патент № 2161289) и «Теплогенерирующее устройство» (патент № 46839) сконструирована мобильная тепловая станция (МТС «Гравитон»), представляющая собой автомобильный прицеп, на котором смонтирован утепленный металлический контейнер («кунг»), в котором размещен теплогенератор «Гравитон», состоящий из дизеля ЯМЗ-238, насоса ЦНСГ 300-120, струйного аппарата «Гравитон» — 300 кВт, теплообменника – 300 кВт.

Кроме теплогенератора, в МТС предусмотрена утилизация в тепловую энергию собственного тепла дизеля и его выхлопных газов.

Общая выходящая тепловая мощность составляет 340 кВт, достаточная для отопления объектов в аварийном режиме объемом не менее 15000 м3 (жилой 100 квартирный, школа на 1000 человек, больница на 1000 коек и т.п.).

Автомобильным тягачом МТС «Гравитон» транспортируется к аварийному объекту, с помощью штатных трубопроводов подключается к тепловому узлу объекта. Работы могут быть выполнены за 2-3 часа. Запускается дизель, и МТС принимает объект под нагрузку.
Обслуживающий персонал — моторист, сантехник.

Запас топлива — 500 л.
Расход топлива — 20 л/час.
Температура теплоносителя на номинальной нагрузке — 70°С.

Теплогенератор не требует обслуживания в процессе работы, так как не имеет прямых нагревательных элементов и не нуждается в регулярной замене частей. 

Пожаробезопасность МТС «Гравитон» соответствует пожаробезопасности дизельной установки. Взрывоопасность исключена из-за обязательного использования в системе расширительного бака, сообщающегося с атмосферой. При установке МТС нет необходимости строить специальный фундамент. Для профилактического обслуживания МТС требуется лишь квалифицированный моторист, сантехник.

Экономическая составляющая

Экономия при использовании МТС достигается за счет нескольких факторов:

1. высокого коэффициента превращения механической энергии в тепловую;
2. дискретного (прерывистого) режима работы МТС. В момент, когда температура в помещении достигает нужного уровня, дизель глушится. Когда температура падает — дизель заводится;
3. нагрева теплоносителя в системе не выше +70°С. Устройство не содержит греющих элементов, непосредственно контактирующих с теплоносителем, поэтому вода в системе не требует специальной подготовки, следовательно, увеличивается срок службы труб и радиаторов отопления.

Преимущества МТС

1. мобильность, маневренность;
2. минимальные затраты при эксплуатации;
3. коэффициент преобразования энергии не менее 98%;
4. полная автономность;
5. высокая экономичность (по стоимости тепловой энергии);
6. долговечность (ресурс работы определяется сроком службы ДВС до капитального ремонта 12000 моточасов);
7. простота эксплуатации (завел, заглушил);
8. безопасность работы;
9. минимальные выбросы;
10. не требуется водоподготовка.

Практические примеры

1. Мобильная тепловая станция «Гравитон» на базе автомобильного прицепа КАМАЗ подключена 27.11.2003 г. к 75-квартирному жилому дому по адресу Самарская область, г. Сызрань, ул. Карбышева, дом 25 через трубопроводы, выходящие из колодца в 15 м от жилого дома с помощью штатных труб Æ50.
   Испытания производились в течение суток. Температурный режим в жилом доме поддерживался в штатном режиме t под.= 58°С, t обр.= 40°С. Зафиксирована теплопроизводительность МТС 314 кВт.
2. Испытания МТС «Гравитон» на объекте «Ангар», принадлежащего «Мостеплоэнерго» г. Москва, Митино. Объем здания 2800 м3, зафиксирована теплопроизводительность – 149 кВт., t под.= 71°С, t обр.= 66°С. Работа проводилась 30.09.2005 г. Испытания были прекращены из-за недостаточной нагрузки.
3. Объект в стадии строительства АТИ «Мерседес» г. Краснознаменск, Московская область. Объект не имеет замкнутого теплового контура. После 1 часа работы t под.= 70°С, t обр.= 62°С. Работы проводились 30.09.2005 года.

Рыночные тенденции

Мобильная тепловая станция «Гравитон» по своему конструктивному решению не имеет аналогов. Ближайшие конкуренты, где в качестве источника тепла является сжигаемое топливо (мазут, дизельное топлива, уголь и т.п.) требуют склады для топлива, соответствующие аттестации в органах надзора, сети, фундамент, трубы дымовые, планировочные согласования, водоподготовку и т.п. Для оперативного применения такие установки не годятся.

Возможный рынок по применению МТС невероятно большой:

1. Муниципальные образования — поселки, районные центры, города в виде дежурных средств.
2. Учреждения, предприятия, где не допускается перепад температур (больницы, роддома, жилье и т.п.)
3. Воинские части на временной дислокации.
4. Комплектация служб МЧС.
5. Строительные организации (временное теплоснабжение) и др.
коэффициент преобразования энергии  не менее 98%.