CC BY
32
А.М. Ткаченко
д-р екон. наук
М.В. Мусатова
м. Запор1жжя
ЕКОНОМ1ЧН1 АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ 1НФРАЧЕРВОНОГО ОПАЛЕННЯ НА ПРОМИСЛОВОМУ ШДПРИСМСТВ1
Об'ективна необхiднiсть енергозбереження в УкраЗш визначаеться значною залежнiстю вiд iмпорту паливо енергетичних ресурсiв (ПЕР), зменшенням запасiв орган-iчного палива, збтьшенням витрат на заощадження ПЕР порiвняно з 1х видобутком, можливiсть зменшення шкщливого впливу енергетичних об'ектiв на довклля. До суб'ективного фактору слщ вiднести сформовану в минул! десятирiччя неприпустимо велику енергоемнiсть народногосподарських комплекав. Насамперед, це сто-суеться чорно'1 та кольорово'1 металургй, ими, нафтонмй, нафтопереробно! та будiвельноl промисловостей, окремих галузей машинобудування [3, с. 188—189].
Зпдно Закону Украши «Про енергозбереження» одним з Основних принципам державно! полггики у сфер! енергозбереження е прюритетшсть вимог енергозбереження при здшсненш господарсько!, управлшсько1 або шшо! д1яльност1, пов'язано! з видобуванням, переробкою, транспортуванням, зберiганням, виробленням та використанням паливно-енергетичних ресурав [1].
Тому дуже важливо впроваджувати на пщприемствах заходи, що до енергозбереження для пщвищення ефек-тивност1 використання паливо енергетичних ресурав.
Розвиток систем теплопостачання за останш 100 роив вщбувався за рахунок зростання теплових потуж-ностей та навантажень. Сучасний розвиток цих систем повинен вщбуватися через обмежування, через знижен-ня теплових потужностей та навантажень пщприемств.
В останнi роки проблема опалення у зимовий пер-1од промислових пщприемств мае актуальне значення. Основш риси виробничих примiщень пiдприемств це:
— велии площ1;
— використання системи малоефективного центра-лiзованого опалення;
— втрати опалення при транспортуванш;
— використання пов1тряних теплових брам на базi централiзованого опалення;
— використання малоефективно! термоiзоляцil ма-пстральних та внутр1шн1х тру6опровод1в або и в1дсутн1сть;
— велика довжина та к1льк1сть г1лок тру6опровод1в,
— неефективне виконання поточних та каттальних ремонпв, застарiлiсть тру6опровод1в,
— квалiфiкацiя персоналу та ш.
вс1 ц1 фактори впливають на ефективну роботу обладнання, та ефективне використання опалення, а в кшцевому рахунку — невиправданi, нерацiональнi, пщвищеш витрати кошт1в пiдприемства.
Вдосконалення управлшня i контролю енерговит-рат пщприемства дають можлив1сть аналiзувати, плану-вати та впроваджувати заходи щодо ефективного використання енергоресуршв.
Заходи по рацюнальному енерговикористанню рiзноманiтнi i можлив1 на будь-якому обладнаннi, в будь-
якому проце^. Однак необх^дно враховувати технологiчнi вимоги у поеднаннi з енергетичними, тому таю заходи розробляються в щшьнш спiвпрацi технологiв та енерге-тик1в з обов'язковою технiко-економiчною оц1нкою тех-нолог1чних, енергетичних та шших наслiдкiв [2, с. 371].
Величина енерговитрат залежить в1д ряду факторiв. Для споруд головним фактором е температура зовншнь-ого повпря, матерiали з яких побудована споруда, на-явн1сть теплоiзоляцil, тип вшон, тип енергообладнання.
Задачi управлiння режимами експлуатацИ обладнан-ня дуже рiзноманiтнi, багато чисельнi, та залежать вщ виду енергоспоживаючого обладнання. Можна навести приклади:
— погодне та програмне регулювання тепловико-ристання споруд;
— максимальне навантаження електроспоживаючо-го обладнання в часи пшьгового тарифу на електричну енергiю;
— максимальне навантаження агрегатав що мають якнайкращi показники енергетично! ефективностi;
— оптимiзацiя технолопчних параметрiв;
— правильний п!д61р регулюючого обладнання [5, с. 6].
Вирiшення задачi з ефективного використання
енергоресур^в не можливо без використання на сучас-ному етапi науково-технiчного прогресу (НТП). Основ-ними напрямами НТП е:
— електрошзащя господарства;
— комплексна автоматизащя;
— застосування прогресивних базових технологш;
— створення i використання нових матерiалiв та 1нш1 [4, с. 215-216].
Щоб зробити економiчну систему опалення треба виконати основш умови:
Встановити о6л1к споживання тепла, електрое-нергй'.
Органiзувати правильний розподш тепла по 6уд1вл1, споруд1, примiщенню.
Автоматичне регулювання теплового навантаження.
Забезпечити ефектившсть роботи теплообмiнного устаткування.
Оптимальна теплова схема 6уд1вл1 при проектуванш, регулювання температури в окремих примщеннях.
ви61р обладнання повинен здiйснюватися по кри-терiю мiнiмiзацil сумарних витрат, як1 включають до себе, як експлуатацшш, так i капiтальнi витрати. До виконання шженерного проекту доцшьно розробити багатоварiантне технiко економiчне обГрунтування (ТЕО), з визначенням капiтальних, експлуатацшних сумарних (за увесь перiод експлуатаци) витрат i термiнiв окупност1 [5, с. 6].
Наприклад, теплопостачання 6уд1вл1 або виробни-чого примiщення може бути здшснено за допомогою кшькох альтернативних систем:
— теплопостачання вщ мкьких теплових мереж;
— шдивщуальна котельна iз звичайним газовим котлом; 1ндивщуальна котельна з конденсацшним газо-вим котлом;
— електроопалення, електроопалення з шчним аку-мулюванням, електроопалення iз тепловим насосом;
— використання сонячних колекторiв для приготу-вання гарячо! води;
— газовi iнфрачервонi обiгрiвачi, електричнi шфра-червонi обiгрiвачi.
Вибiр оптимального варiанту системи опалення бу-дiвель, споруд та примiщень промислових пщприемств повинен здiйснюватися з урахуванням цiни природного газу, електрично! енерги, капiтальних витрат, графiкiв теплових та електричних навантажень i цшо! низки фак-торiв на основi виконання багатоварiантного техшко-економiчного обГрунтування.
Враховуючи тенденцiю постiйних змiн цiн на при-родний газ та електричну енергiю багатоварiантне ТЕО повинно це враховувати. На сьогодш iснуе тенденщя випередження цiнi на електричну енергш цiною на газ, тому потрiбно детально розглянути i уважно зважити рацюнальшсть i доцiльнiсть кожного можливого запро-понованого варiанта. Особливу увагу слiд звернути на сучаснi технолопчш системи опалення з використанням шфрачервоних обiгрiвачiв [5, с. 6].
Принцип ди бiльшостi опалювальних приладiв кон-вективний — тепле повiтря, нагргге опалювальним при-ладом, пiднiмаеться вгору i замiщуе холодне.
Результат такого обiгрiву — холодна пiдлога i гаря-че повiтря пiд стелею будiвлi. 1снуе iнша сучасна, та бшьш ефективна система опалення — довгохвильова. Довгохвильова система опалювання складаеться з електричних або газових довгохвильових (або шшими словами шфрачервоних) обiгрiвачiв стельового (стшового) кршлення i терморегулюючих апаратiв. Тепловi промеш, вiд обiгрiвача, нагрiвають, безпосередньо, поверхню стiн, пiдлоги, предметiв. Обiгрiв поверхш, в порiвняннi з традицiйною системою опалювання збшьшуеться у декiлька разiв, повiтря нагрiваеться швидше, тому при-мiщення швидше виходить на необхщний тепловий режим. Нагрiв вщбуваеться рiвномiрно, пiд стелею не зби-раеться нагрiте повiтря, температура пщлоги завжди буде на 1+-2°С вище за температуру повiтря. Завдяки таким властивостям створюеться приемний ефект «тепло! пщлоги». Для пщтримки задано! температури виконуеть-ся керування довгохвильовими обiгрiвачами за допомо-гою терморегуляторiв, що дае змогу не витрачати дарма електроенерпю або дорогоцiнний газ. Таким чином, тшьки за рахунок фiзики, робота iнфрачервоних об-iгрiвачiв на 50—60 бшьш економiчнi за конвективш системи опалювання [8].
Довгохвильовi обiгрiвачi не шкодять здоров'ю лю-дини, не випалюють кисень в повгщ, виключають рух пилу, проста в експлуатаци i пожежобезпечнi, не займа-ють корисно! площi.
Робоча зона виробничих примщень складае всьо-го 20—30 % загального !х об'ему. Саме цi 20—30 % об'ему будiвлi i вимагають пщтримання комфортних умов, не-обхщних для роботи людей i устаткування. На^в 70— 80 % повiтря, що знаходиться над робочою зоною, слщ вщнести до прямих неефективних втрат. В будiвлi зав-
вишки 12м при середнш температурi в робочш зонi + 15°С, повiтря пiд дахом виявляеться нагриим до +40°С. Такий переев внутрiшнього повiтря будiвель приводить до рiзкого нерацiонального зростання теплових втрат через зовшшш огорожi, верхш перекриття, стiни, свiтловi отвори i лiхтарi.
Розподiл повiтря в робочiй зонi здiйснюеться при високiй швидкость Це приводить до протягiв i знижен-ня комфортностi примiщення за рахунок збiльшення видiлення тепла тшом людини. Експлуатацiя системи повiтряного опалювання в нормальному режимi виму-шуе пiдтримувати в примiщеннi завищену на 1—2°С температуру i супроводжуеться, збiльшенням теплових втрат. Як наслщок, багато пiдприемств з метою знижен-ня витрат на опалювання свщомо йдуть на недогрiв виробничих примщень. В цьому випадку знижуеться температура повпря, що подаеться в робочу зону. I тодi пiдвищена швидюсть повiтря при його зниженiй темпе-ратурi приводить до прямого переохолодження тих, що працюють. Для пщтримки прийнятних умов пращ стру-меневi апарати розподiлення повiтря повсюдно або роз-гортаються вгору (вище робочо! зони), або взагалi знiма-ються. Система опалювання приходить до витратного режиму роботи для збереження ще! системи вщ розмо-рожування i виходу Г! з ладу.
Бшьшють пщприемств працюють в одну, рщше у двi змiни п'ять, а iнодi чотири або три днi на тиждень. Це означае, що при робоп пiдприемства в одну змшу, за опалювальний перiод, який становить в середньо-му близько 5000 годин, власне робочими е не бшьше 1100 годин, або всього 23 % календарного часу. Решта 3900 годин пщприемства вимушеш опалювати цехи, в яких шхто не працюе. При двозмшнш роботi пщприемств, що застосовуеться в даний час украй рщко, ця цифра зростае до 2300 годин, що не переви-щуе i 46 % часу опалювального перiоду. Додайте до цього нерщю сьогоднi вимушенi просто!, i вiдразу стане зрозумiлою причина, по якш багато, навiть вщносно стабiльно працюючi пiдприемства, просто вщключають i консервують до кращих ча«в системи теплопостачання виробничих примiщень. Повиряш системи теплопостачання виробничих примiщень не в змозi ефективно знижувати власш витрати в режимах чергового опалювання. Завжди е загроза розмо-рожування системи у разi рiзкого зниження температури зовшшнього повiтря. Зниження витрати води через калориферну установку розбалансовуе систему опалення. Витрати електроенергп на привщ вентиля-торiв у такий споаб не зменшити. Зниження витрати повпря приведе до бажаного зниження втрат енерги на електропривод i пщвищить температуру зворотно! мережево! води. 1стотного зниження споживання тепла щ заходи не дадуть, оскшьки при цьому виросте температура повпря на виходi з калориферiв. Для виконання регулювання потрiбен досвiдчений експ-луатацiйний персонал [8].
Розглянемо систему централiзованого опалення на пiдприемствi i як альтернативний варiант — використання шфрачервоного опалення газового та електричного. За початковi данi використаш показники для промис-лового примщення площа якого 10576м2, висота при-мiщення 8,5м, тепловi втрати становлять 2200 кВт.
152
В1СНИК ЕКОНОМ1ЧНО1 НАУКИ УКРА1НИ ^
В сучасних умовах, при розгляданш BapiamiB доц-тьносп використання iнфрачервоного опалення, необ-хiдно порiвняти його з юнуючим варiантом. В даному випадку виконуеться порiвняння з централiзованим опаленням що забезпечуе мiська теплова мережа (МТМ) в мюп Запорiжжi. Вартiсть опалення, що отримуеться вiд МТМ складаеться з двох компонентiв: вартiсть вста-новлено! теплово! потужностi (ВТП) Qвтп, яка стано-вить 13 тис. грн. за 1Гкал, та вартасть фактично викори-станого опалення (розраховуеться за допомогою тепло-лiчильникiв): вартiсть 1 Гкал становить 0,5 тис. грн.
Фактичну вартють витрат пiдприемства за опалення за рш (опалювальний сезон) дорiвнюе 3680 тис. грн., з яко! 3530 тис. грн. витрати на ВТП i фактично отримане тепло. [10] На сьогодш це актуальна цифра для систем центрального опалення, в системi якого використовуеть-ся неефективне морально i фiзично застарiле обладнан-ня з низьким коефщентом корисно! ди (ККД).
Розглянемо шфрачервоне опалення як газове, так i електричне. При використаннi шфрачервоних електрич-них (1ЧЕО) обiгрiвачiв слщ враховувати можливiсть от-римання електрично! енерги по двом класам (можливо отримання i по диференцiальному тарифу, але в нашо-му випадку даний варiант не розглядаеться). Вартють опалення можна обчислити з урахуванням годин вико-ристання, та кiлькостi витраченого газу або електрично! енерги.
Враховувати також необхщно вартiсть обладнання та його монтажу. Вартють витрат на придбання, монтаж, експлуатацш, природний газ для шфрачервоних газо-вих обiгрiвачiв (1ЧГО) типу ADRIAN для тих самих да-них складае 2350 тис. грн. Вартють витрат на придбання, монтаж, експлуатацш, електричну енергш для шфрачервоних електричних обiгрiвачiв (1ЧЕО) типу IR6000, за тих самих умов складае 6760 тис. грн., а для електричних обiгрiвачiв (1ЧЕО) типу ОЕ1П 5,7—6000 тис. грн., iз умов вартостi електрично! енерги по першому класу [9].
При використанш пiдприемством електрично! енерги по вартост 2-го класу остаточна сума витрат зростае на 15 % [11].
Витрати другого року тсля впровадження 1ЧГО на природний газ складають 1099 тис. грн. Економiя гро-шових коштiв в порiвняннi з витратами на централiзо-ване опалення складатиме 2400 тис. грн.
Наведеш данi свiдчать про те, що привабливше в сучасних умовах використовувати шфрачервош газовi обiгрiвачi, як альтернативу централiзованому опаленню, впровадження яких дозволить скоротити витрати на опалення бiльш н1ж на 35 %. Електричнi шфрачервош обiгрiвачi будуть бiльш конкурентоспроможними з умов зниженш цiн на електричну енергш, або подальшо! зростання щни на газ. В европейських кра!нах, особливо таких як Швещя, Фiнляндiя, Норвегiя, Данiя використання шфрачервоних електричних i газових об-iгрiвачiв мае широкий обсяг, також ш обiгрiвачi знайш-ли широке використання i в офiсних примщеннях.
В сучасних умовах використання шфрачервоних обiгрiвачiв:
— дае змогу виконувати автоматичне регулювання навантаження i пщтримувати необхщну температуру в примiщеннi як в робочий час, так i при вщсутност пер-
соналу з умов eK0H0Mi4H0r0 використання енергоре-суршв;
— зниження температури на кщька градусiв не буде вiдчутно в робочш зонi, оскiльки зниження температури повпря компенсуватиметься «променевою» добавкою. Прашвники вiдчуватимуть вищу температуру за рахунок прямого поглинання енерги вщ приладу.
Зниження температури на 1 градус дае 5 % енергоз-береження.
1нфрачервош обiгрiвачi е единим видом обiгрiваль-них приладiв, що можуть здшснювати зональний, або точковий обiгрiв. Зональний обiгрiв дае змогу пщтримувати режими з рiзною температурою в рiзних части-нах примщення.
Робота в диференцiальному тарифi на електроенер-гiю вночi може бути використана для акумуляци тепла конструкщями будiвлi i устаткуванням. Обiгрiв в цi го-дини не приводить до перевантаження електромережi в перюд критичного навантаження.
Iнфрачервонi обiгрiвачi дозволяють уникнути нера-цiонального розподщу температури, оскiльки нагрiвають не повпря, а передають тепло поверхням твердих пред-метiв. При цьому немае надмiрного нагрiву повiтря, вiдбуваеться вирiвнювання температури м1ж пiдлогою i стелею, що дозволяе забезпечити 15—40 % енергозбере-ження.
Сучасна реальшсть доводить необхщшсть змшюва-ти вiдношення до проблем енергозбереження, але для цього необхщно об'еднати зусилля для активiзацii руху на шлiху енергоефективностi, iнновацiйних пропозицш, впровадження сучасних енергозберiгаючих технологiй [7, с. 30].
Лггература
1. Закон Украши «Про енергозбереження», Вiдомостi Верховноi Ради Украiни. — 1994. — №30. — ст. 283.
2. Самсонов В. С. Экономика предприятий энергетического комплекса: Учебник для ВУЗов / B. C. Самсонов, М. А. Вяткин. — 2-е изд. — М. Высш. шк. 2003. — 416 с. Ил.
3. Мельник Л. Г. Економша енергетики : навчальний поабник / Л. Г. Мельник, О. I. Каршцева, I. М. Сотник. — Суми : ВТД «Ушверсальна книга», 2006. — 238 с.
4. Бойчик I. М. Економша пщприемства : навчальний пошбник / I. М. Бойчик. — К. : Апка, 2004. — 480 с.
5. «Энергосбережение» №6 (128), 2010 «Энергетический менеджмент — эффективный инструмент энергоресурсосбережения» Евгений Никитин, к. т. н. председатель комиссии по энергоэффективности УСНИ, председатель правления «Центра муниципальной и промышленной энергетики» НАН Украины. — С. 4—6.
6. «Энергосбережение» №5 (127), 2010 «Запорожье через 15 лет» / Василий Степаненко. — ЭСКО ЭКОСИС. — С. 9-11.
7. «Энергосбережение» №7 (129), 2010 «Будущее за альтернативной энергией». — С. 28-30.
8. http://www. teplov. com. ua.
9. http://news. online. ua — тарифи на електричну енергш.
10. http://newsru. ua/finanse/03nor2010/gaz. html — тарифи на газ.
11. Коммерческое предложение ООО «Грань».
