CC BY
3УДК 697.1:621.577.42(470.56)
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ Р. УРАЛ
В ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Легких Б.М., канд. техн. наук, доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: tgv@mail.osu.ru
Езерский Д.С., студент группы 14Стр(б)ТГВ, Оренбургский государственный университет, Оренбург
e-mail: darkness111_96@mail.ru
Эффективное использование тепловой энергии в системах теплоснабжения жилых зданий и сооружений является одним из важнейших показателей энерговооруженности страны, и как следствие экономического уровня развития. В настоящее время встает задача перевооружения на более энергоэффективные технологии. Актуальность исследования обусловлена рассмотрением современной технологии, которая разработана для решения вышеописанной задачи. Для обоснования экономической целесообразности использования тепловых насосов типа «вода-вода» для отопления жилых зданий был проведён сравнительный анализ.
Ключевые слова: централизованное отопление, система отопления, теплопотери, низкопотенциальная теплота, тепловой насос, энергоэффективность.
Долгие годы, в России, централизованное отопление зданий и сооружений являлось основным. Большие запасы природного топлива, и его низкая цена, делали такой вид отопления весьма привлекательным, а капиталовложения в развивающиеся альтернативные проекты экономически сомнительными.
В настоящее время, система централизованного отопления имеет огромный ряд проблем и недостатков, которые при современной экономической позиции в стране и растущих ценах на топливо и услуги, становятся дорогими [1]. К основным проблемам централизованного теплоснабжения можно отнести: утечки теплоносителя превышают норму и составляют от 20 до 50% выработанного тепла зимой и от 30 до 70% летом; большой процент теплосетей, находятся в критическом состоянии, в следствии чего теплопотери превышают нормативные в несколько раз; котельные и ТЭЦ выбрасывают в атмосферу большое количество вредных веществ и т.д. [2].
Существенное улучшение экономических и экологических характеристик производства теплоэнергии достигается с помощью тепловых насосов, позволяющих трансформировать низкотемпературную возобновляемую природную энергию и вторичную низкопотенциальную теплоту до более высоких температур, пригодных для теплоснабжения. Кроме того, применение тепловых насосов позволяет приблизить тепловые мощности к местам потребления, минимизировать протяженность тепловых сетей, рассредоточить выбросы в регионе и получать в системах отопления 3-8 кВт эквивалентной тепловой энергии в зависимости от температуры низкопотенциальных источников, затрачивая при этом 1 кВт электрической энергии. Так же универсальный принцип работы тепловых насосов позволяют им использовать разнообразные источники низкопотенциальной энергии, такие как грунт, воздух, а также водные массивы, реки и грунтовые воды [3].
Таким образом, для обоснования тепловой эффективности и экономической целесообразности нетрадиционной системы отопления в сравнении с централизованной, был произведен сравнительный анализ, включающий в себя реализацию технологий, закупочные, монтажные и эксплуатационные затраты на отопление жилого здания.
Объектом анализа является 9 этажный одно подъездный жилой дом, объем которого
3 „
составляет 12400 м , расположенный в городе Оренбург. Здание расположено вблизи реки Урал [4].
Для системы централизованного теплоснабжения (традиционной) от ТЭЦ «Сакмарская», была использована вертикальная однотрубная система. В качестве отопительных приборов были подобраны алюминиевые радиаторы, полотенце сушители.
Для системы индивидуального отопления (нетрадиционной), был подобран тепловой насос типа «вода-вода», внешний контур которого установлен на глубине 5 м в реке Урал. С целью более эффективного использования теплового насоса, а также повышения комфортности пребывания человека в каждой жилой комнате и санузле применена система панельно-лучистого отопления теплыми полами. Такого рода технология позволяет снизить температуру телпоносителя до 30-45°С [5]. Так же для уменьшения затрат на электроэнергию установлены аккумуляторные баки, таким образом тепловой насос работает ночью по ночному тарифу, а днем используется энергия баков.
В результате расчета сметы на систему отопления всего здания [6], а именно; закупку оборудования и материалов, монтаж системы, её подключение и наладку, получились следующие данные, представленные в таблице 1.
Таблица 1 - Затраты на установку систем отопления
Система отопления Традиционная Нетрадиционная
Стоимость оборудования и материала, руб. 916953 3154036
Монтажные работы, руб. 706840 7312834,86
Общая стоимость системы, руб. 1623793 10466870,9
Количество потребляемой энергии за отопительный период, кВт/от(м^/от) 19092 94600
Цена за кВт(мз), руб. 28 2,02
Количество затраченных средств за отопительный сезон, руб. 536640 190920
Срок эксплуатации, лет 25-30 50-100
Так же в таблице 1 представлено количество затрачиваемых средств на отопление здания по тарифам города Оренбург, отопительный сезон которого составляет 215 суток [7].
По полученным данным было определено что рассмотренный вариант индивидуального отопления здания с помощью теплового насоса типа «вода-вода» хоть и превышает по своими начальным затратам почти в 6,5 раз привычную централизованную, но при этом коммунальные затраты на отопления почти в 3 раза ниже. Таким образом, данная система окупит себя в сравнении с традиционной через 30,3 лет. График учитывающий общую сумму средств на установку системы с последующими затратами на отопление представлен на рисунке 1.
При этом, если в данном примере учесть, что средний эксплуатационный срок службы котлов и тепловых сетей составляет 25 лет (хотя на практике рабочий ресурс объектов исчерпывает себя куда раньше), то с учетом затрат на капитальный ремонт трубопроводов и замену оборудования, окупаемость нетрадиционной системы отопления уменьшиться до 13 лет. Для сравнения нормативный срок окупаемости вложений в новую технику и энергосберегающие мероприятия составляет 12,5 лет. Следовательно, данная технология является экономически выгодной.
2 3 и о о
03 ^
нн
Й Л К
-&1 ой И
2
к х
<и
£ л
Й го
20 000 000 □ 18 000 000 □-16 000 000 □-14 000 000 □ 12 000 000 □-10 000 000 □-8 000 000 □ 6 000 000 □ 4 000 000 □ + 2 000 000 □ 0 □
17 722 993 □
16 194 471 □
10 466 871 □
1 623 793 □ -1-
0
5
Ч— 10
+
+
—I-
25
—I
30
15 20
Количество лет Нетрадиционная система
Рисунок 1 - График финансовых затрат на установку системы и её эксплуатацию
Стоит отметить, что данный подход к теплоснабжению является наиболее выгодным при постройке новых жилых зданий. Удобство использования, ремонта и замены, а также незначительные теплопотери в трубопроводах оправдывают значительные капиталовложения. А использование водных массивов и рек в качестве низкопотенциальной тепловой энергии, как в данном примере р. Урал, позволяют снизить затраты на материал, монтаж и эксплуатацию, в сравнении с аналоговыми грунтовыми тепловыми насосами.
Литература
1. Закиров, Д.Г. Пути решения проблемы теплоснабжения в коммунальном хозяйстве с использованием тепловых насосов [Электронный ресурс] / Д.Г. Закиров. - Режим доступа: кйр://,^^^го81ер1о.ги/Теск_81а1;/81а1;_8каЫоп.ркр?1ё=190 - (дата обращения: 7.03.2018).
2. Легких, Б.М. Геотермальное теплоснабжение индивидуального домостроения в городе Оренбург / Б.М. Легких, Д.С. Езерский // Молодой ученый. - 2017. - №21.1. - С. 145147.
3. Легких, Б.М. Экономическая эффективность использования тепловых насосов в жилом строительстве / Б.М. Легких, Д.С. Езерский // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно -методической конференции. 31.01-02.02.2018 г., Оренбург. гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2018. - С. 279-282.
4. Мухаметзянова, Л.Э. Проблемы оптимального использования тепловой энергии в системах отопления и горячего водоснабжения / Л.Э. Мухаметзянова, И.М. Морозова // Энергетика, электропривод, энергосбережение и экономика предприятий, организаций и учреждений: материалы молодеж. межрегион. науч. - практ. конф., 25 апр. 2013 г., г. Екатеринбург / Рос. гос. проф.-пед. ун-т. - Екатеринбург, 2013. - С. 90-92.
5. СП 131.13330.2012. Строительная климатология (актуализированная редакция СНиП 23-01-99*). - Взамен СНиП 23-01-99*; Введ. 01.01.2013. - М., 2012. - 108 с.
