Съвременна топлотехника и енергетика

Предлаганата книга "Съвременна топлотехника и енергетика" е предназначена за встъпително учебно пособие на всички, които изучават академични специалности по Организация и управление на промишлени и транспортни компании (индустриален и транспортен мениджмънт), студенти от Електрическите факултети на техническите университети (напр. по Енергетика и електрообзавеждане или Електрически централи, мрежи и системи), както и на тези които са изкусени от предизвикателствата на енергийната ефективност, вкл. енергийните супервайзори, извършващи обследвания на промишлени инсталации и сгради ( в т.ч. архитекти, строителни конструктори, строителни предприемачи и инвеститори). Книгата е насочена и към любознателните читатели на инженерно - техническа литература, които са свързани непосредствено с инвестиционния процес в нови енергийни технологии, като предприемачи, служители в държавната и общинска администрация, банкови проектни супервайзори и всички други, за които енергийната тематика е интелектуално предизвикателство. В книгата се въвеждат основните понятия и закономерности при превръщането на енергията от една форма в друга, но от инженерна гледна точка и приоритетно в транспортните и индустриални приложения.

Известно е от физиката, че съществуват над двадесет процеса, в които се извършва преобразуване на енергия (вж. Табл.1 - Приложението). В ежедневието обаче, "търговско" признание са получили само четири от тях, а именно:

• окисление на химически вещества и съединения (в т.ч. и "контролирано окисление" в процеса на Шонбайн/Гроув)
• електромагнитна индукция
• вътрешна йонизация (фотоволтаичен ефект)
• ядрено разпадане

В първата част на книгата се разглеждат основните понятия и закономерности от учението за енергийните превръщания - термодинамиката. Например, дават се характеристиките на ”идеалния газ” и "идеалното твърдо тяло на Айнщайн", служещи като работна среда, в която протичат енергийните преобразувания. Детайлно са представени законите за съхранение на енергията и за посоката на протичането на енергийните превръщания. Обяснени са и видовете термодинамични процеси. Разгледани са основните изисквания, предявявани към енергийните машини, дадена е също тяхната класификация от функционална гледна точка. Тук се обсъждат също и проблемите на енергийната ефективност, като за целта се използва идеалната термодинамична машина на Николáс Сади Карно като енергиен еталон.
В допълнение на всичко казано, в първата част на книгата се изясняват особеностите, които възникват при енергийните превръщания в реална среда. Например, обсъждат се детайлите на протичането на тези процеси при работна среда, в която се извършват фазови превръщания или се отчита свиваемостта на работните тела (газове) и влиянието на междуатомните сили, вихровите ефекти на Ранке и инверсните температури на Джаул-Томсън и прочие.

Във втората част се разглеждат някои основни видове енергийни преобразувания, наречени енергийни технологии, като:

• превръщане на топлината в механична енергия
• превръщане на топлинната енергия в електрическа
• регенерация и рекуперация на топлинната енергия

В тази втора част също се разглеждат и технологиите за предаване и акумулиране (натрупване) на енергията. В края на тази част са обсъдени необходимите енергийни преобразувания в технологиите за постигане на подходяща вътрешна среда в обитаемите зони на сградите, пасажерските салони на транспортните средства и компонентите на транспортната инфраструктура. Тук също така са разгледани някои нови, модерни технологии за получаване на електрическа енергия като осмотичната, технологията на Зеебек, на соларните концентратори и нискотемпературни плазмени МДГ, както и технологиите с класически горивни клетки и с фотоволтайчни соларни панели. В раздела са обсъждани достойнствата на когенерационните процеси и устройства, работещи в правия цикъл на Дж.Брейтън и приспособимостта им за приложение в домакинската енергетика.

В третата част на книгата се обсъждат енергийните ресурси, с които разполага нашата страна и тяхното използване в светлината на "Стратегията на Правителството 2020 г.", насочена към намаляване на импортните енергоносители, чрез повишаване ефективността на използваните енергийни технологии и редуциране на енергийните разходи с прилагане на енергоспестяващи мерки в основните направления на икономиката - транспорт, индустрия, услуги и домакинства. На последно място в тази част се разглеждат проблемите при ефективното използване на първичните енергоресурси и опазването на околната среда.

Доцент д-р Александър Димитров е инженер по топлотехника и доцент по Топло-газоснабдяване, отопление, вентилация и климатизация. Той е професионален лектор в областта на топлотехника, енергетика и енергийната ефективност в сградите с повече от тридесет годишен стаж. Преподавал е в три университета по различни дисциплини, като е написал няколко книги и учебници в своята научна област, в това число и монография на тема "Енергийна ефективност на сградите, техните системи и инсталации". Преподавал е в курсовете за обследване на енергийната ефективност в сградите към АЕЕ. Има девет годишен опит в областта на експерименталната аеродинамика и над петнадесет годишен опит в инженерните системи на сградите (получил е докторска степен в тази област и има повече от 70 научни статии). Работил е по повече от 44 изследователски и проектантски договора-проекта (за 25 от тях е научен ръководител). Той има значителен опит в моделирането на топлообмена и проектирането на HVAC системи, като е участвал в повече от 10 проектантски екипа. Проектирал е както отоплителни централи, магистрални тръбопроводи така и вътрешни инсталации, в т.ч. отоплителни, вентилационни и климатични системи. Участвал е изследвания на сгради с нулево енергийно потребление. Има опит в областта на инвеститорския контрол и контролен инженер на строителна документация. Член е ASHRAE и публикува резултатите от свойте изследвания в престижни наши и чужди списания.

Теоретични основи на топлотехниката
Енергия, енергийни преобразувания и обобщени работи
Основни закони на термодинамиката
Термодинамични процеси в идеална среда
Енергетични машини и техните термодинамични цикли. Еталон за енергийна ефективност - цикъл на Карно
Особености на енергийните процеси в реални условия
Енергийни технологии
Превръщане на топлинната енергия в механична работа (топлинни двигатели)
Топлинноелектрически и когенерационни технологии
Директни и индиректни топлинно електрически технологии
Индиректни топлоелектрически технологии
Приложение на топлоелектрическите и когенерационни технологии в хибридните задвижвания на транспортните средства
Енергийни трансформации (регенерация и рекуперация)
Енергийни трансформации в светлината на термодинамичните закони
Регенеративни технологии
Рекуперативни топлинни технологии за отпадна топлинна енергия и енергия на околната среда
Предаване и акумулиране на енергия
От спонтанните към контролираните преноси и акумулиране на топлинна енергия (тенденции в развитието на топлопреносните технологии)
Управление на преноса на топлина в енергийните обекти и техните компоненти
Енергия и вътрешна среда
Необходимост от създаване на комфортна вътрешна среда
Енергия, необходима за създаване на топлинен комфорт в обитаваната зона
Енергия и чиста въздушна среда
Енергия и светлинен комфорт в сградите
Ролята на енергийния мениджър за определяне на индивидуалните индикативни цели за енергоспестяване
Енергийни ресурси
Структура на потреблението на енергия и ресурсното ù осигуряване
Енергийните стратегии и новата енергийна рамка
Ресурс на възобновяеми енергийни източници за понижаване на енергийната зависимост
Повишаване на енергийната ефективност чрез нови уреди и технологии - компонент на ресурсно обезпечаване
Аргументи за и срещу използването на ВЕИ
Сградата и нейната енергийна система
Заключителни бележки
Приложение