Технологии энергосбережения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологии энергосбережения

Очередное повышение цен на тепло с целью приведения их в соответствие к "мировому" уровню еще раз больно ударило по карману рядового украинского потребителя. В счетах за отопление и горячую воду стали появляться суммы, которые стали приводить в уныние уже не только самых бедных людей. Впрочем, все это известно Вам и так. А эта статья посвящена тому, что можно предпринять для того, чтобы снизить этот груз.

Если Вы экономите электроэнергию - ситуация проста: подключенный к электросети без счетчика абонент сегодня просто немыслим, а необходимость выключать ненужные лампочки, является уже даже просто привычкой. Когда же речь заходит об экономии тепла, то здесь дела обстоят совершенно иным образом.

Практически весь отечественный жилой фонд строился во времена, когда тепловая энергия стоила копейки и о будущей необходимости считать и оплачивать тепло никто не задумывался. Советские здания спроектированы и построены так, что учесть реально потребляемое тепло можно, в лучшем случае, только на все многоквартирное здание целиком. А установка «выключателей ненужного тепла», с помощью которых можно было бы тепло сэкономить, без существенной модернизации системы отопления, вообще в принципе невозможна - это нарушит качество снабжения теплом и, в конечном итоге, приведет только к убыткам. С другой же стороны - стоимость тепла сегодня настолько высока, что вложение средств в модернизацию тепловой системы здания для приведения ее к требованиям мировых стандартов энергосбережения, способно окупить себя за 3-4 года эксплуатации. Вопрос «выгодно или не выгодно сегодня вкладывать деньги в технологии экономии тепла?» сегодня не стоит. Это однозначно выгодно. Актуальна другая проблема: можно ли провести модернизацию «по частям» так, чтобы сэкономленные на каждом шаге средства направить на дальнейшее усовершенствование? Это возможно: представленная ниже статья описывает как это сделать. Прежде всего, нужно начать с учета тепла...

Шаг №1. Учет потребления тепла. Теплосчетчик.

Технологии для измерения теплового потока существовали давно, но их техническая реализация была достаточно дорогой. Появление на рынке сравнительно дешевого, надежного и компактного прибора для учета тепла, предназначенного для бытового применения, произошло только в 90х годах прошлого столетия. Из за особенностей проектирования советских зданий, а также из-за своей, относительно высокой стоимости, имеющиеся на рынке счетчики тепла рассчитаны, в основном, на отдельное многоквартирное здание и устанавливаются в его теплопункте. Сами же приборы для учета тепла различны по своей конструкции, стоимости и удобству в обслуживания и рассмотрение их достоинств и преимуществ, требует отдельной статьи.

Но все же есть несколько моментов, которые требуют небольшого освещения: устанавливая на здание счетчик тепла, вы, прежде всего, берете на себя обязательство ежедневно снимать с него показания и раз в месяц - передавать снятые данные в теплоснабжающую организацию. Если в приборе предусмотрена возможность распечатки месячных отчетов о потреблении тепла, то это существенно упростит вам жизнь.

приборы учета тепла, в зависимости от технических характеристик, раз в несколько лет должны демонтироваться и проходить метрологическую поверку на точность измерения. Потому при покупке прибора обращайте внимание на частоту проведения этой поверки (паспортные данные), а также - на сложность демонтажа. Есть приборы (например СВТУ-10, "Sempal"), которые не требуют снятия расходомера с трубопровода, что делает работы по демонтажу гораздо менее затруднительными.

ввиду того, что в наших широтах зачастую пропадает электроснабжение, прибор должен либо быть энергонезависимым (питаться от батарейки), либо оборудован блоком бесперебойного питания.

В любом случае следует понимать, что счетчик тепла без остальных энергосберегающих мероприятий, точно так же как и электросчетчик без возможности выключать подключенные на него лампочки, не экономит тепло. Он, как это и положено счетчику, всего лишь отображает сколько вы реально потребили энергии. Тем не менее, как показывает практика, в большинстве случаев расчетные нагрузки на здание по которым производится оплата без счетчика, на 5-7% завышены. Именно на эту величину и можно рассчитывать как на экономический эффект от установки приборов учета тепла.

Шаг №2. Организация правильного распределения тепла по зданию

Как только у Вас появится теплосчетчик, то сразу появится и желание экономить тепло. Потенциал энергосбережения вы сможете определить опытным путем, поставив следующий эксперимент. Во время потепления чуть-чуть прикройте на обратном трубопроводе системы отопления задвижку, чтобы немного снизился расход теплоносителя. На теплосчетчике вы сразу же заметите насколько снизилось потребление тепла зданием и сможете подсчитать какой счет за отопление будет выставлен Вам в конце месяца при текущем потреблении. Но безболезненно такую процедуру на зданиях советского жилого фонда можно провести очень редко. Прикрывая расход теплоносителя вы попутно изменяете и гидравлический баланс в системе, нарушая при этом работу гидравлического элеватора. Гидравлический элеватор - это устройство, обеспечивающее подмешивание части обратного теплоносителя к подающему (оно выглядит как перемычка между обратным и прямым трубопроводом и находится практически в каждом теплопункте «советских» времен). Если капитальный ремонт теплового пункта делался более чем 10-15 лет тому, то можно быть практически уверенным в том, что элеватор и так работает неэффективно, что связано с изменением гидравлики в системе из-за накопившихся в радиаторах отложений.

Когда же вы дополнительно принудительно снизите расход тепла задвижкой, то проблема с равномерностью распределения тепла по помещениям существующая обычно в зданиях с, например, вертикальной разводкой (большинство советских зданий), только усугубится. При этом на верхних этажах станет очень жарко и там откроют форточки. А на нижних этажах - люди будут вынуждены ходить в шубах (перепад температур между подачей и обраткой, т.е. температурами самого горячего и самого холодного радиатора, вырастет).



Схема возникновения теплового перекоса в здании с вертикальной разводкой

Причина такого перекоса лежит в недостаточной скорости протекания теплоносителя по радиаторам. В итоге имеются две проблемы: неравномерно распределенное тепло и невозможность проведения экономии. В этом случае единственный выход (не считая переделки всей системы отопления) это установка в систему циркуляционного насоса.

Схема установки циркуляционного насоса для решения проблемы теплового перекоса

Принцип данной технологии следующий: насос увеличивает скорость протекания теплоносителя по радиаторам здания. Для этого между подающим и обратным трубопроводом устанавливается перемычка, через которую осуществляется подмешивание части обратного теплоносителя к прямому. Получается что один и тот же теплоноситель быстро и несколько раз проходит по системе отопления здания, благодаря этому температура в подающем трубопроводе падает, а за счет увеличения в несколько раз скорости протекания - в обратном трубопроводе поднимается. Происходит выравнивание картины распределения тепла по зданию. Насос снабжается всеми необходимыми устройствами защиты (от перегрева, от пропадания фазы, от осушения) и работает полностью в автоматическом режиме.

Решение проблемы теплового перекоса с помощью циркуляционного насоса

Соответственно при таком распределении тепла по всем помещениям здания создаются одинаково комфортные условия, форточки на верхних этажах закрываются, благодаря чему происходит 10-15% экономия тепла даже без снижения расхода теплоносителя на здание задвижкой (т.к. в теплосеть возвращается более горячий теплоноситель, что учитывает счетчик тепла).

Шаг №3 Автоматическое регулирование тепловой нагрузки

Итак - теплосчетчик установлен, тепло по зданию равномерно распределено циркуляционным насосом. И есть человек (обычно это сантехник), в обязанности которого входит прикрывать задвижку в случае потепления на улице и тем самым экономить тепло. Однако, каким бы обязательным и опытным не был этот человек, он все равно не сможет достаточно эффективно и своевременно реагировать на каждое изменение погоды и следовательно эффективность такой экономии будет низкой. Почему? Да потому, что человек - это всего лишь человек, и он не сможет круглосуточно сидеть в теплопункте и крутить задвижку. Решение этой проблемы существует. Сегодня фактическим стандартом любой системы отопления во всех развитых странах стала так называемая система автоматического регулирования тепловой нагрузки "с погодной компенсацией". Суть данной системы заключается в следующем: на улице устанавливается электротермометр, измеряющий температуру воздуха в данный момент. Каждую секунду его сигнал сравнивается с сигналом о температуре теплоносителя на выходе из здания (то есть фактически с температурой самого холодного радиатора в здании) и/или с сигналом о температуре в одном из помещений здания. На основании данного сравнения регулирующий блок автоматически дает команду на электрический регулирующий клапан, который устанавливает оптимальную величину расхода теплоносителя.

Кроме того, подобная система снабжена таймером переключения режима работы системы отопления. Это означает, что при наступлении определенного часа суток и(или) дня недели она автоматически переключает отопление из нормального режима в экономный и наоборот. Специфика некоторых организаций не требует наличия комфортного отопления в ночное время и система в заданный Вами час суток автоматически снизит тепловую нагрузку на здание на заданную величину, а следовательно - сэкономит тепло и деньги. Утром, перед началом рабочего дня, система автоматически переключится в нормальный режим работы и прогреет здание.

Наш опыт установки подобных систем показывает, что величина экономии тепла, получаемая от работы подобной системы составляет порядка 10-15% зимой и 60-70% осенью и весной за счет постоянных периодических потеплений. Общая экономия, которая достигается за счет использования системы погодного регулирования, оценивается приблизительно в 30-35% от потребляемой зданием в течение теплового периода энергии.

Шаг №4 Эффективность работы теплообменного оборудования

Во многих зданиях горячая вода, используемая на хозяйственные нужды, нагревается теплоносителем прямо в теплопункте. Функцию нагрева выполняет специальное устройство под названием "бойлер" или "теплообменник". И от эффективности его работы и правильности схемы разводки горячей воды по зданию очень сильно зависит себестоимость получаемой таким образом горячей воды. Эффективный пластинчатый бойлер, снабженный работающим регулятором температуры горячей воды, производит практически в 2 раза более дешевую горячую воду, чем старый трубчатый без регулятора (как обычно и происходит в подавляющем большинстве отечественных теплопунктов).

Шаг №5 Оптимальность тепловой схемы здания при проектировании, регулирование температуры в отдельных помещениях

Подход к осуществлению экономии, описанный выше, в большинстве случае применим к уже готовым зданиям, переделка систем отопления которых затруднена. При проектировании же новых систем отопления следует учитывать множество различных факторов, которые в будущей эксплуатации здания приведут к значительной экономии тепла. Это, прежде всего, оптимальная схема разводки трубопроводов. На сегодняшний день наиболее современной и экономичной схемой является так называемая двухтрубная, которая сама по себе подразумевает равномерность распределения тепла по зданию и позволяет равномерно регулировать (а значит и экономить) отдачу тепла как по всему зданию в целом, так и по каждому из радиаторов в отдельности. Для такого регулирования сегодня во всем мире используются радиаторные регуляторы температуры в помещении. Уменьшая количество протекающего теплоносителя через радиатор и следовательно экономя тепло они поддерживают заданную температуру в комнате. Таким образом, достигается приблизительно 20%-ная экономия тепла в целом за счет использования энергии от солнечных лучей, прогревающих помещение, бытовых электроприборов, тепла людей.

Спектр энергосберегающих технологий в «одном флаконе»

Все технологии, описанные в приведенной выше статье, являлись новинками в начале 90х годов XX века. С тех пор все они уже настолько плотно «обкатаны» на практике, что стали своеобразными стандартами, на который ориентируются при проектировании любого нового теплового пункта. И, как следствие этого факта, на рынке появились серийные технические решения, объединяющие в себе все вышеперечисленные технологии. Это - так называемые «блочные тепловые пункты» (БТП). БТП - это единый технический узел, объединяющий в себе счетчик тепла, циркуляционные насосы, систему погодного регулирования, систему подготовки горячей воды с регулированием на базе пластинчатого теплообменника. Все оборудование БТП рассчитывается на определенную тепловую мощность, снабжается всеми необходимыми защитами и средствами управления и собирается в единое целое уже на заводе. Что, в дальнейшем, позволяет существенно сэкономить на монтаже и наладке отдельных устройств. Здание же, оборудованное блочным тепловым пунктом, на практике потребляет на 30-40% тепла, чем здание с традиционным вводом тепла. Поскольку БТП производится в заводских условиях, то он обычно работает гораздо надежней, чем энергосберегающее оборудование, устанавливаемое в теплопункте по частям.

Блочный тепловой пункт

Однако надежность во многом еще зависит от качества отдельных узлов, составляющих БТП. Имея длительный опыт работы с различными производителями теплотехнических устройств, наша организация остановила свой выбор на БТП марки Alfa Laval (Швеция), собираемых на базе одноименных теплообменников, насосов марки Wilo (Германия), автоматики и арматуры Danfoss (Дания). Все перечисленные здесь производители сегодня являются неоспоримыми лидерами по выпуску теплотехнических устройств в своем секторе и потому на практике проблем с отказом оборудования в БТП мы, практически, не наблюдали.

Потери тепла при производстве. Котельная

Главным звеном на этом участке является котлоагрегат, функциями которого является преобразование химической энергии топлива в тепловую и передача этой энергии теплоносителю. В котлоагрегате происходит ряд физико-химических процессов, каждый из которых имеет свой КПД. И любой котлоагрегат, каким бы совершенным он не был, обязательно теряет часть энергии топлива в этих процессах. Упрощенно схема этих процессов изображена на рисунке.

На участке производства тепловой энергии при нормальной работе котлоагрегата всегда существуют три вида основных потерь:

с недожогом топлива и уходящими газами (обычно не более18%),

потери энергии через обмуровку котла (не более 4%)

потери с продувкой и на собственные нужды котельной (около 3%).

Указанные цифры тепловых потерь приблизительно близки для нормального не нового отечественного котла (с КПД около 75%). Более совершенные современные котлоагрегаты имеют реальный КПД около 80-90% и стандартные эти потери у них ниже. Однако они могут дополнительно возрастать:

Если своевременно и качественно не проведена режимная наладка котлоагрегата с инвентаризацией вредных выбросов, потери с недожогом газа могут увеличиваться на 6-8 %;

Диаметр сопел горелок, установленных на котлоагрегате средней мощности обычно не пересчитывается под реальную нагрузку котла. Однако подключенная к котлу нагрузка отличается от той, на которую рассчитана горелка. Это несоответствие всегда приводит к снижению теплоотдачи от факелов к поверхностям нагрева и возрастанию на 2-5% потерь с химическим недожогом топлива и уходящими газами;

Если чистка поверхностей котлоагрегатов производится, как правило, один раз в 2-3 года, это снижает КПД котла с загрязненными поверхностями на 4-5% за счет увеличения на эту величину потерь с уходящими газами. Кроме того, недостаточная эффективность работы системы химводоочистки (ХВО) приводит к появлению химических отложений (накипи) на внутренних поверхностях котлоагрегата значительно снижающих эффективность его работы.

Если котел не оборудован полным комплектом средств контроля и регулирования (паромерами, теплосчетчиками, системами регулирования процесса горения и тепловой нагрузки) или если средства регулирования котлоагрегата настроены не оптимально, то это в среднем дополнительно снижает его КПД на 5%.

При нарушении целостности обмуровки котла возникают дополнительные присосы воздуха в топку, что увеличивает потери с недожогом и уходящими газами на 2-5%

Использование современного насосного оборудования в котельной позволяет в два-три раза снизить затраты электроэнергии на собственные нужды котельной и снизить затраты на их ремонт и обслуживание.

Использование систем частотного управления скоростью вращения асинхронными двигателями оборудования котельной способно снизить потребление электроэнергии сетевыми насосами, вентиляторами и др. до 50%.

На каждый цикл "Пуск-останов" котлоагрегата тратится значительное количество топлива. Идеальный вариант эксплуатации котельной - ее непрерывная работа в диапазоне мощностей, определенном режимной картой. Использование надежной запорной арматуры, высококачественной автоматики и регулирующих устройств позволяет минимизировать потери, возникающие из-за колебаний мощности и возникновения нештатных ситуаций в котельной.

Перечисленные выше источники возникновения дополнительных потерь энергии в котельной не являются явными и прозрачными для их выявления. Например, одна из основных составляющих этих потерь - потери с недожогом, могут быть определены только с помощью химического анализа состава уходящих газов. В то же время увеличение этой составляющей может быть вызвано целым рядом причин: не соблюдается правильное соотношение смеси топливо-воздух, имеются неконтролируемые присосы воздуха в топку котла, горелочное устройство работает в неоптимальном режиме др.

Таким образом, постоянные неявные дополнительные потери только при производстве тепла в котельной могут достигать величины 20-25%!

Алгоритм повышения экономичности работы уже существующего котлоагрегата в общем случае можно представить как последовательность определенных действий (в порядке эффективности):

Провести комплексное обследование котлоагрегатов, включая газовый анализ продуктов сгорания. Оценить качество работы периферийного оборудования котельной.

Провести режимную наладку котлов с инвентаризацией вредных выбросов. Разработать режимные карты работы котлоагрегатов на различных нагрузках и мероприятия, которые обеспечат работу котлоагрегатов только в экономичном режиме.

Произвести чистку наружных и внутренних поверхностей котлоагрегатов .

Оборудовать котельную рабочими приборами контроля и регулирования, оптимально настроить автоматику котлоагрегатов.

Восстановить теплоизоляцию котлоагрегата, обнаружив и устранив неконтролируемые источники присосов воздух в топку;

Проверить и возможно модернизировать систему ХВО котельной.

Произвести перерасчет сопел горелок под реальную нагрузку.

Оборудовать котельную эффективным и экономичным насосным оборудованием, надежной трубопроводной запорно-регулирующей арматурой.

Оснастить асинхронные двигатели в котельной системами частотного управления скоростью вращения.

При проектировании и строительстве новой котельной в пределах ценового коридора, выделенного на данное мероприятие, необходимо тщательно подобрать такое котельное оборудование, которое при высоком КПД и надежности, обеспечивало бы возможность интеграции котла и современных технологий автоматического регулирования процесса производства тепла, которая в основном и определит экономичность ее работы. Вариант комплектации котельной, место ее расположения, способ транспорта теплоносителя потребителю также являются немаловажными факторами, влияние которых способно значительно увеличить или снизить эффективность ее работы.

Потери тепла в теплотрассах

энергосбережение тепло дом учет

Обычно тепловая энергия, переданная в котельной теплоносителю поступает в теплотрассу и следует на объекты потребителей. Величина КПД данного участка обычно определяется следующим:

КПД сетевых насосов, обеспечивающих движение теплоносителя по теплотрассе;

потерями тепловой энергии по длине теплотрасс, связанными со способом укладки и изоляции трубопроводов;

потерями тепловой энергии, связанными с правильностью распределения тепла между объектами-потребителями, т.н. гидравлической настроенностью теплотрассы;

периодически возникающими во время аварийных и нештатных ситуаций утечками теплоносителя.

При разумно спроектированной и гидравлически налаженной системе теплотрасс, удаление конечного потребителя от участка производства энергии редко составляет больше 1,5-2 км и общая величина потерь обычно не превышает 5-7%. Однако:

использование отечественных мощных сетевых насосов с низким КПД практически всегда приводит к значительным непроизводительным перерасходам электроэнергии. Современные импортные насосы, разработанные уже в течение последнего десятилетия имеют КПД в 2-3 раза выше, чем у широко применяющихся сегодня отечественных, обладают высокой надежностью и качеством работы. Применение же устройств частотного модулирования для автоматического управления скоростью вращения асинхронных двигателей насосов очень существенно повышает экономичность работы насосного оборудования;

при большой протяженности трубопроводов теплотрасс значительное влияние на величину тепловых потерь приобретает качество тепловой изоляции теплотрасс. При возрастании выше средней величины тепловых потерь по длине, следует уделить внимание следующему факту: в настоящее время на рынке появились новые виды предварительно изолированных теплопроводов, например типа "Экофлекс". Тепловые потери такого трубопровода (например для "Экофлекс-Кватро" - 13,21 Вт/м против обычной стальной трубы с теплоизоляцией - 120 Вт/м) практически в 10 раз ниже (!), а надежность безаварийной работы в десятки раз выше. Последний показатель особенно актуален для снижения потерь, связанных с нештатными аварийными ситуациями, неконтролируемыми утечками теплоносителя и затратами на авральные ремонтные работы на теплотрассах. Другим вариантом выхода из сложившейся ситуации может быть монтаж крышной котельной прямо на объекте теплопотребления. Современное котельное оборудование и автоматика позволяет оборудовать на котельную прямо на крыше отапливаемого здания. Такая котельная работает полностью в автоматическом режиме с очень высоким КПД - порядка 85-90%.

гидравлическая налаженность теплотрассы является основополагающим фактором, определяющим экономичность ее работы. Подключенные к теплотрассе объекты теплопотребления должны быть правильно шайбированы таким образом, чтобы тепло распределялось по ним равномерно. В противном случае тепловая энергия перестает эффективно использоваться на объектах потребления и возникает ситуация с возвращением части тепловой энергии по обратному трубопроводу на котельную. Помимо снижения КПД котлоагрегатов это вызывает ухудшение качества отопления в наиболее отдаленных по ходу теплосети зданиях.

если вода для систем горячего водоснабжения (ГВС) подогревается на расстоянии от объекта потребления, то трубопроводы трасс ГВС обязательно должны быть выполнены по циркуляционной схеме. Присутствие тупиковой схемы ГВС фактически означает, что около 35-45% тепловой энергии, идущей на нужды ГВС, затрачивается впустую. Одним из способов, позволяющих значительно снизить потери энергии в ГВС, является производство горячей воды прямо в теплопунктах зданий - потребителей. Эффективным и современным способом для этого являются пластинчатые теплообменники, обладающие рядом существенных преимуществ по отношению к традиционно используемым кожухотрубным.

Обычно потери тепловой энергии в теплотрассах не должны превышать 5-7%. Но фактически они могут достигать величины в 25% и выше!

Алгоритм повышения экономичности работы теплотрассы в общем случае также можно представить как последовательность определенных действий:

Провести комплексное обследование теплотрасс от котельной к объектам теплоснабжения и выявить основные каналы появления в них тепловых потерь.

Провести гидравлическую наладку теплотрасс с шайбированием потребителей по фактически потребляемой ими тепловой нагрузке.

Восстановить или усилить теплоизоляцию теплотрассы или при экономической целесообразности переложить существующие трубопроводы использовав для замены предварительно изолированные трубопроводы.

Для систем ГВС обеспечить циркуляционную схему включения. По возможности оборудовать теплопункты потребителей тепла пластинчатыми теплообменниками для нужд ГВС.

Заменить низкоэффективные отечественные сетевые насосы на современные импортные с более высоким КПД. При экономической целесообразности (большой мощности электродвигателей насосов) использовать устройства частотного регулирования скорости вращения асинхронных двигателей.

Произвести замену запорной арматуры на трассе с использованием современных надежных поворотных заслонок (например типа "Danfoss"), что значительно снизит тепловые потери в нештатных и аварийных ситуациях, а также исключит варианты появления утечек теплоносителя через сальники задвижек.

Потери в системах отопления и ГВС зданий

Наиболее существенными составляющими тепловых потерь в теплоэнергетических системах являются потери на объектах-потребителях. Наличие таковых не является прозрачным и может быть определено только после появления в теплопункте здания прибора учета тепловой энергии, т.н. теплосчетчика. Наш опыт работы с огромным количеством отечественных тепловых систем, позволяет указать основные источники возникновения непроизводительных потерь тепловой энергии. В самом распространенном случае таковыми являются потери:

в системах отопления связанные с неравномерным распределением тепла по объекту потребления и нерациональностью внутренней тепловой схемы объекта (5-15%);

в системах отопления связанные с несоответствием характера отопления текущим погодным условиям (15-20%);

в системах ГВС из-за отсутствия рециркуляции горячей воды теряется до 25% тепловой энергии;

в системах ГВС из-за отсутствия или неработоспособности регуляторов горячей воды на бойлерах ГВС (до 15% нагрузки ГВС);

в трубчатых (скоростных) бойлерах по причине наличия внутренних утечек, загрязнения поверхностей теплообмена и трудности регулирования (до10-15% нагрузки ГВС).

Общие неявные непроизводительные потери на объекте потребления могут составлять до 35% от тепловой нагрузки!

Главной косвенной причиной наличия и возрастания вышеперечисленных потерь является отсутствие на объектах теплопотребления приборов учета количества потребляемого тепла. Отсутствие прозрачной картины потребления тепла объектом обуславливает вытекающее отсюда недопонимание значимости принятия на нем энергосберегающих мероприятий.

В общем случае алгоритм улучшения ситуации энергопотребления зданиях выглядит так:

Установить приборы учета тепловой энергии на объектах потребления тепла. Появление картины потребления тепла зданием во времени даст возможность провести анализ сложившейся ситуации и выбрать наиболее эффективный способ использования тепловой энергии;

Настроить гидравлику внутренней системы отопления с помощью шайбирования или балансировочных клапанов, циркуляционных насосов внутреннего контура. При необходимости - внести изменение в схему подключения отопительных приборов, а возможно - использовать более экономичные радиаторы;

Установить автоматическую систему регулирования тепловой нагрузки здания по погодным условиям. Использование "погодного" регулирования способно до 30% снизить потребление тепла зданием при одновременном повышении комфортности в его помещениях.

По возможности оборудовать отопительные приборы радиаторными регуляторами температуры в помещениях, что дает возможность снижения тепловой нагрузки здания до 20%;

Провести ревизию существующих бойлеров ГВС и при необходимости - заменить их на высокоэффективные пластинчатые теплообменники.

Обеспечить надежную работу рециркуляции ГВС внутри объекта, что позволит сэкономить до 25% тепловой энергии, затрачиваемой на нагрев воды.

Обеспечить эффективную работу регуляторов температуры на бойлерах ГВС. Работоспособный регулятор температуры на бойлере экономит порядка 15% тепла, идущего на нужды ГВС.

Оборудовать теплопункты надежной и современной запорно-регулирующей арматурой.

В случае необходимости провести комплекс работ по утеплению здания.

Отопление загородного дома: какое тепло выгодней

Главный вопрос, который задает себе человек, когда у него возникает необходимость обеспечения теплом своих бытовых или технологических нужд: как это сделать выгодней? Выгодней при приемлемом уровне комфорта? И здесь, обычно, имеется выбор: каждый из производителей энергопроизводящего оборудования (газовых, жидко- или твердотопливных котлов, электрических обогревательных приборов, солнечных установок, тепловых насосов) проводит активную рекламную кампанию, стараясь доказать, что именно его оборудование - самое выгодное и лучшее. Рядовой потребитель не имея соответствующего опыта, обычно принимает спонтанное решение, опираясь в своем выборе на рекламные слоганы или убеждения продавца. Посему возникла идея подсчитать и опубликовать на нашем сайте информацию на тему "во сколько сегодня обойдется то или иное тепло" привязывась не столько к конкретному оборудованию, сколько к способу производства тепловой энергии.

Итак что же выгоднее сегодня использовать для производства тепла? Что лучше? Собственный газовый котел, электротопление, или, возможно, - солнечная установка? Или может быть выгодней и проще использовать для отопления жидкое топливо (соляру)? Мазут? А может все же лучше топить углем - он все же относительно недорог? И еще ведь бывают, такие «тепловые насосы», они, говорят, дают почти бесплатное тепло. И что же, в конечном счете, выгоднее: вложить сегодня деньги в дорогую установку и получать от нее дешевое тепло, или наоборот?

Для решения поставленных выше вопросов мы решили в качестве примера для расчета взять среднестатистический объект для отопления и горячего водоснабжения и просчитать: сколько же будет стоить для него тепло, произведенное с помощью той либо иной технологии.

В качестве типового объекта мы взяли небольшой частный (загородный) дом с отапливаемой площадью примерно 150 м2, имеющий систему горячего водоснабжения (ГВС) в виде умывальников, ванны, душа, в котором обитают 5 человек (либо - отдельная квартира с приблизительно такими же исходными параметрами). Расчетная рекомендуемая тепловая нагрузка для такого загородного дома, если он находится в Одесской области, составляет около Qот=14 кВт на отопление и около QГВС=9 кВт на нужды ГВС. Расчетная нагрузка на отопление - это приблизительный расход тепла, который будет необходим частному дому для того, чтобы температура в его помещениях осталась на уровне +18 °С, если на улице в это время будет расчетная температура воздуха (для Одессы она составляет -21 °С).

Рассматривая принятый нами загородный частный дом в качестве типового объекта для теплоснабжения (отопления и горячего водоснабжения(ГВС)), зададимся следующими величинами для всех расчетов:

количество дней отопительного периода (т.е. времени работы системы отопления) составляет 165 суток, что составляет Длтп=3960 часов;

средняя загруженность теплового оборудования по отношению к расчетной во время отопительного периода составляет Загротопл=25 %. Поскольку расчетная температура на улице - редкое явление, потому приблизительно принимаем что реальная выработка тепла в отопительном периоде составит приблизительно одну четвертую от такой, если бы температура в течение отопительного периода постоянно была расчетной.

количество дней работы системы ГВС составляет ДлГВС =365 сут. То есть считается что дом постоянно обитаем и необходимость в его горячем водоснабжении не прекращается на протяжении года. Время работы системы горячего водоснабжения в сутки в среднем принимаем около ЗагрГВС =2 часа.

в случае, когда оборудование не предназначено для подачи горячего водоснабжения в летнее время, количество дней работы системы ГВС принимается ДлГВС =200 сут. Данный случай отдельно оговаривается в каждом специфическом расчете

Исходные данные для расчетов стоимости тепла для загородного дома

Известно, что тепловая энергия, как и любая иная, имеет в стандартной системе измерений СИ одну и ту же единицу измерения - Джоуль (Дж). Но измерять энергию можно не только в Джоулях. Например, количество электроэнергии на постоветском пространстве принято указывать в киловатт-часах (кВтч), а количество тепла в Гигакалориях (Гкал). Но эти нестандартные единицы измерения не более чем привычная нам форма выражения одного и того же - количества энергии. 1 Гкал просто равна 1163 кВтч или 4 187 000 000 Дж. В идущих далее расчетах для единообразия мы будем измерять тепловую энергию в кВтч, а определять ее себестоимость в коп/кВтч.

Исходные данные же для всех расчетов следующие:

Все рассматриваемые нами установки не указывают на какое-то конкретное оборудование, а являются «среднестатистическими» качественными установками. Под этим подразумевается:

безремонтный срок службы любой установки принимается не менее Ср.сл=20 лет;

уровень автоматизации и эргономики оборудования отвечает европейским стандартам (т.е. работать с оборудованием удобно, все системы защиты и энергосбережения в предлагаемом в данной ценовой категрии оборудовании - присутствуют);

стоимость оборудования, принимаемая в расчетах, ориентировочна (т.е. отражает только порядок суммы, которую придется затратить) и включает в себя все, т.е. укрупненную стоимость «железа» плюс приблизительную стоимость ее проектирования, монтажа и наладки «под ключ» с оформлением соответствующей документации в различных инстанциях и службах.

Необходимое количество энергии для отопления и горячего водоснабжения загородного частного дома.

Опираясь на вышеприведенные исходные данные по потребителю вычислим его годовую потребность в тепловой энергии.

Энгод =Энотопл+ЭнГВС=Длтп * Загротопл* Qот + ДлГВС* ЗагрГВС* QГВС=3960*0,25*14+365*2*9=20,43 тыс. кВтч в год

С учетом принятого срока службы оборудования (20 лет) на этом оборудовании должно быть выработано следующее количество энергии:

Эн20=Ср.сл* Энгод = 20*20,43 ? 408,6 тыс.кВтч

(т.е. за 20 лет работы при полной загруженности системы отопления и ГВС.)

В случае, если система ГВС вне отопительного периода работать не будет (как, например, в варианте с твердотопливным котлом), то в год на оборудовании должно быть выработано следующее количество энергии:

Энгод =Энотопл+ЭнГВС=Длтп *(24*Загротопл* Qот + ЗагрГВС* QГВС)=165*(24*0,25*14+2*9)=16,83 тыс. кВтч в год

А за 20 лет - следующее количество энергии:

Эн20безГВС=Ср.сл* Энгод=20*16,83? 336,6 тыс. кВтч

(т.е. за 20 лет работы без использования системы ГВС летом)

Основные тарифы, используемые для расчетов стоимости тепла

В расчете, для определения эффективности того либо иного вида оборудования, используемого для отопления загородного дома, мы использовали следующие тарифы на энергоносители (актуально на январь 2010г.):

Тариф газа для индивидуального потребителя (при наличии газосчетчика, сетка):

В настоящее время для определения стоимости потребленного газа для частных потребителей существует т.н. "газовая сетка", введенная с целью стимулирования более экономичного потребления газа. Она означает следующее: чем больше ваше годовое потребление газа, тем больше ваш тариф. После 50%-го повышения цен на газ в августе 2010г. сетка газовых тарифов выглядит следующим образом:

0,725 грн/м3 (до 2500 м3 в год)

1,098 грн/м3 ( от 2500 до 6000 м3 в год)

2,248 грн/м3 (от 6000 до 12000 м3 в год)

2,686 грн/м3 (более 12000 м3 в год)

Тариф электроэнергии для индивидуального потребителя

Принимаем - 24,36 коп за 1 кВтч

Тариф электроэнергии для предприятий

Принимаем - 56 коп за 1 кВтч

Тариф тепловой энергии для жилищно-коммунального хозяйства ЖКХ

Этот тариф варьируется в зависимости от затрат предприятия-поставщика тепла. В данном расчете принимаем Одесскую величину - 343,43 грн. за 1 Гкал. Все вышеупомянутые величины являются базовыми для всех последующих расчетов по эффективности того либо иного оборудования. Следует понимать, что даже несмотря на то, что возможно на текущий момент тарифы уже изменились, соотношение стоимостей все равно останется приблизительно одинаковым т.к. практика показывает, что при изменении стоимости на один из энергоносителей (например, газ), соответствующим образом изменяется стоимость и на все другие энергоносители.

Технология производства

Стоимость производства тепла, коп/кВтч. Функциональность, необходимость в обслуживании

Индивидуальный газовый котел при потреблении газа менее 2500 м3/год	14,8	Отопление +ГВС
полностью автоматическая система
Индивидульный газовый котел при потреблении газа более 2500 м3/год но менее 6000 м3/год	19,0	Отопление +ГВС
полностью автоматическая система
Дизельный котел (соляра)	85	Отопление + ГВС
полностью автоматическая система, необходимость периодического пополненя топливного бака
Дизельный котел (мазут)	30,3	Отопление + ГВС
полностью автоматическая система, периодическое пополнение топливного бака
Твердотопливный котел (антрацит)	21,5	Отопление + ГВС зимой
полуавтоматическая система,
не менее 1 раза в сутки загрузка угля и чистка золы
Твердотопливный котел (дрова)	47,6	Отопление + ГВС зимой
несколько раз в сутки загрузка дров и чистка золы
Электрический котел	53,4	Отопление + ГВС
полностью автоматическая система
Солнечная установка для нужд ГВС	54	только ГВС летом
полностью автоматическая система
Тепловой насос	50,6	Отопление + ГВС зимой
полностью автоматическая система
Покупка тепла у теплоснабжающей организации, при тарифе 345 грн/Гкал *	29,7	Отопление + ГВС

* - тарифы стоимости тепловой энергии у разных теплоснабжающих организаций различны. В данном случае выполнен простой пересчет тепловой энергии из Гкал в кВтч

Поскольку в августе 2010, т.е. буквально недавно произошло внезапное повышение цен на газ на 50%, то следует понимать, что через небольшой период времени оно обязательно потянет за собой рост стоимости и всех остальных энергоносителей. Но т.к. рынок еще не среагировал на такого всплеск, то четких данных о ценах на уголь, дрова и др. энергоресурсы, которые будут актуальны на отопительный период 2010-2011 гг, у нас не имеется. Поэтому, с одной стороны, расчет по себестоимости теплоснабжения здания с помощью газа уже опирается на текущие тарифы, а по иным источникам энергии - на прошлогодние. Как только ситуация с остальными энергоносителями прояснится, мы подправим расчет, для правильного отображения общей картины.

Можно заметить, что даже после последнего 50%-го повышения цен на газ (август 2010), индивидуальный газовый котел все еще является наиболее дешевым и удобным способом для организации отопления небольшого загородного дома (или отдельной квартиры). Это верно как при минимальном тарифе (потребление газа - до 2500 м3/год - себестоимость 14.8 коп/кВтч), так и при небольшом превышении его (до 6000 м3/год - себестоимость 19,0 коп/кВтч). Если предположить, что (как планируется нашим правительством, строящим "Украину для людей") 1го апреля 2011г. нас ожидает еще одно 50%-е повышение, то эти стоимости возрастут приблизительно до 22 и 28,5 коп/кВтч соответственно, что при текущем соотношении цен лишит газ позиции самого дешевого источника тепла. Однако мы хорошо понимаем, что повышение стоимости газа - это только первая ласточка, которая потянет за собой повышение стоимости и всего остального. Поэтому даже с учетом текущего и возможного будущего удорожаний, а также приняв во внимание отсутствие необходимости в постоянном обслуживании газового оборудования, мы все еще рекомендуем для организации отопления небольшого частного коттеджа использовать именно газ.

Когда возможности производить тепло с помощью газа не имеется, то наиболее дешевым способом является установка твердотопливного котла на каменном угле - антраците (себестоимость тепла - 21,5 коп/кВтч). Здесь, правда, возникает необходимость постоянной загрузки угля и чистки топки котла, но при отсутствии выбора - дешевизна тепла оправдывает такую работу. Гораздо более дорого и хлопотно топить дровами, если их покупать по среднерыночной цене (себестоимость тепла получается около 47,6 коп/кВтч). Разумеется, что имеется возможность самостоятельной заготовки дров, то себестоимость будет иной.

Электроэнергия получается на электростанциях путем преобразования тепловой энергии в электричество. КПД такого преобразования равен около 45% и потому, при любом раскладе использование электричества для производства тепла всегда будет дороже, чем прямое производства тепла на месте с помощью угля или газа. В данном расчете, как и следовало ожидать, себестоимость теплоснабжения загородного дома с помощью электрокотла оказалась не самой дешевой - 53,4 коп/кВтч.

Фраза, приписываемая Д.И. Менделееву "Топить нефтью - значит топить ассигнациями" полностью оправдывает себя в отношении жидкотопливного котла, работающего на соляре. Получившиеся в результате расчета 85 коп/кВтч при использовании соляры - это в 7 раз дороже чем при использовании газа и даже в 1,6 раза чем у электричества. Более предпочтительным в случае использования жидкого топливя является отопление мазутным котлом: себестоимость тепла около 30 коп/кВтч.

Говорить же о дешевизне тепла у современных технологий, таких как тепловой насос (себестоимость тепла - 50 коп/кВтч) или солнечная установка (себестоимость - 54 коп/кВтч) - еще рано. Несмотря на кажущуюся дешевизну получаемой от них тепловой энергии, составляющая стоимости самого оборудования для ее производства на сегодняшний день все еще очень высока. Поэтому и себестоимость тепла, получаемого с помощью этих новых технологий сравнима с электроэнергией. Тем не менее - тепловые насосы - очень перспективная технология и возможно, в ближайшем будущем, при снижении начальной цены на оборудование, она станет очень актуальной.

Покупка тепла у теплоснабжающей организации при среднем тарифе, как видно из вышеприведенных расчетов, сегодня является не самым затратным способом теплоснабжения (около 30 коп/кВтч). Само собой разумеется, что оплата за покупаемое тепло должна обязательно производиться с помощью коммерческого теплосчетчика.

Разумеется, что все приведенные расчеты - ориентировочны, но ответ на вопрос "какое отопление является наиболее экономичным" - они дают. Как говорится: "при всем богатстве выбора - выбирать особенно и не приходится..."

Размещено на Allbest.ru