За понятията икономичност и ефективност

Каква е разликата между регенерация и рекуперация на топлина

Уважаема редакция,
В последните месеци публикувахте поредица от материали, посветени на оползотворяването на топлината от различни топлотехнически процеси и инсталации. По този повод си позволих да ви предложа професионален анализ на понятията в това направление, с оглед на правилната им техническа и лингвистична употреба.
Неправилното използване на топлотехнически термини води до технически и икономически недомислия и влошени икономически резултати. На различно ниво в стопанския живот, на основата на подобни грешки се формират принципно неправилни технически решения, концепции и стратегии.

Смисъл на термините икономичност и ефективност
Нека започнем анализа с понятията икономичност и ефективност. Според Български тълковен речник, смисълът на понятията “икономия, икономичен, икономичност” е качество на пестеливост, спестяване, намалени разходи, евтино. А смисълът на понятията “ефект, ефективен, ефективност” се изразява действие, водещо до положителен резултат; по-добър резултат с по-малки разходи при базова сравнимост.
Международният технически комитет на ISO по терминология в топлотехниката обръща специално внимание на изискването да се спазват международно утвърдените понятия и наименования за всички явления в техниката. Двете понятия “икономичност” и “ефективност” в българския език са от международен произход и означават:
Economy - икономична, икономически, икономисване, икономия; пестеливост и стопанство. В българският език се използва и синонимното им значение на пестеливост, евтино, спестяване.
Effective - действителен; резултатен; ефектен, ефективен, ефикасен, резултатен, действен. В българския език има същото значение.
Следователно, двете понятия могат да се дефинират както следва:

Икономичността е компромис
“Икономичност” - ограничаване на разходите, свързано със спестовност и намаляване на разходите на вложения труд, енергия и материали. Проявява се главно като стремеж за минимални разходи. Това е основната задача и тя не се свързва с постигането на целта. Икономичността е компромис, който цели непременно намаляване на разходите, независимо от крайния резултат. Понятието икономичност има определен финансово-икономически смисъл - абсолютно намаляване на капиталовите вложения и експлоатационните разходи.
В топлотехниката се говори за икономичност, когато се цели намаляване на разходите: спиране на определен консуматор, намаляване броя на потребителите, намаляване разхода на топлоносител, с което се редуцира производителността на агрегата; понижават се параметрите на една инсталация, при което се понижават качествата на топлоснабдяване и други подобни дейности. „Икономията” е следствие от недостатъчни финансови възможности, липса на капиталови вложения или експлоатационни средства:
Математическият израз на икономичността е: Ик = DРазх = (Е1-Е2 ).Ц = Р1-Р2, където Е1 и Е2 са енергията преди и след; Р1 и Р2 - разходите преди и след; Ц - цената на енергията.

Ефективността е стремеж към максимум полезен резултат
“Ефективността” е резултат от вложен труд, енергия и материали, тяхното оптимизиране и използване за постигане целите на производството. Поставя се като стремеж за получаване на възможен максимум полезен резултат с възможен минимум разходи, т.е. относително намаляване на капиталните вложения и експлоатационните разходи. Ефективността се оценява в зависимост от степента на постигането на целта. Следователно, понятието е свързано непременно с качеството на процеса, с пълното задоволяване на нуждите, с рационалното използване на входящите производствени ресурси. Казано по друг начин, това е съотношението между изхода и входа на топлотехническата система.
Математическият израз на ефективността е:
Ef=E2/E1=(Eизх/Eвх)100%.
Ефективността е понятие за правилно управление на финансовите средства, т.е. това е начин за умножаване на капиталите.
Следователно, в заключение би могло да се обобщи, че:
“Икономичността” е минимализиране на разходите, независимо от крайния резултат, и се измерва с абсолютната стойност на намалените разходи. Затова си позволявам да кажа, че “икономичността” е философия на бедността и води до задълбочаването й.
“Ефективността” е максимум полезен краен резултат с минимални разходи и се измерва като отношение на резултата към разходите. Ефективността е професионален подход за решаване на технико-икономически проблеми.

Подходи за постигане на “икономичност” и “ефективност”
В топлотехниката намират място и двете понятия, които определят различни технико-икономически подходи:
“Икономичността” се постига чрез:
- Периодично спиране (намаляване) на консумацията ”по време”. Спазване на определен режим.
- Изключване от потребление на елементи, инсталация или на цял обект;
- Намаляване на параметрите на системата (температура, налягане, дебит и т.н.);
Често срещан начин на управление, водещ до “икономичност” е въвеждането на лимит - пределна норма за разход за определен период от време.
Подходи за постигане на ефективност са:
- Технологично усъвършенстване на процеси, системи и съоръжения;
- Автоматично управление и регулиране на топлотехническите процеси при качествено поддържане на технологичните параметри;
- Оптимизиране на параметрите при производство, транспортиране, преобразуване, съхранение и потребление на топлина;
- Максимално оползотворяване на всички топлинни ресурси;
- Безотпадни технологии в топлинните системи и инсталации.
В заключение, бихме могли да направим извода, че правилното използване на понятията „икономичност” и „ефективност” е предпоставка за изграждане на правилен технико-икономически подход в топлотехниката.

За разликата между рекуперация и регенерация
В стремежът за ефективно оползотворяване на топлина (студ) се използват различни схеми и различни съоръжения. В повечето случаи неправилно се коментират процесите и съоръженията за рекуперация и регенерация на топлина.
Общото наименование утилизация е чуждица - синоним на оползотворяване. В този смисъл всяка отпадна, вторична или възобновяема топлина може да се утилизира. За тази цел се използват стандартни съоръжения - топлообменници, котли, термопомпи, обемни резервоари, акумулатори и т.н. С други думи, всяко оползотворяване е утилизация и всяка утилизация - оползотворяване.

Рекуперация
При рекуператорите двата потока - постъпващият и изхвърляният, обтичат едновременно двете страни на топлообменната повърхност, в едно и също реално време. Между тях има делителна стена, която се изработва от метал, стъкло или керамика.
Рекуператорите не позволяват смесването на двата потока, които са напълно разделени и се движат в различни канали. Рeкуператорите въздух - въздух (фиг. 1) са изпълнени обикновено от успоредни алуминиеви ламели, разположени кръстосано една спрямо друга, което осигурява протичането на двата въздушни потока без смесване. Тези за течности ( фиг. 2 и фиг. 3) се изпълняват от неръждаема стомана или инокс. Рекуперацията може да бъде топлинна (променя се температурата) или енталпийна (променят се температурата и влагата).

Регенерация
Регенераторът е съоръжение, при което задължително се използва акумулираща маса и топлообменът протича в две различни времена. В първия период от време, първичният флуид предава топлина на акумулиращата маса, а във втория период протича топлоотдаване от акумулиращата маса към вторичния флуид. Може да има частичен обмен на влага, но е възможно и да няма такъв.
При регенераторите двата въздушни потока се движат в едни и същи канал в две различни времена. В този смисъл регенераторите могат да бъдат топлинни или енталпийни.
Регенераторите за въздух са от алуминий или полимерни материали, а високотемпературните регенератори са керамични и намират приложение в индустрията. Акумулиращата маса обикновено е два типа - подредена и неподредена. Някои от основните недостатъци на регенераторите са:
- Наблюдава се минимум 10% смесване на двата въздушни потока, което в много случаи е недопустимо;
- Подлежат на замръзване през зимата;
- Функционирането им е свързано с допълнителни разходи за ел. енергия.
От гледна точка на топло- и влагообмена регенераторите и рекуператорите имат ефективност от един и същи порядък с коефициент на оползотворяване к = 0.4 ё 0.6.

Проф. д-р инж. Димитър Киров,
катедра “Топлинна и хладилна техника”, ТУ - София

Източници на илюстрациите: Бизнес-група “Екотоп”, Тангра, ДамВент, Студио B project, XeteX