CC BY
39
К автономным источникам теплоснабжения относятся котлы малой мощности, газопоршневые агрегаты, газовые турбины малой мощности и паротурбинные когенерационные установки.
В качестве топлива используется газ, дизельное топливо или древесные отходы. В процессе эксплуатации возникают проблемы, связанные с дымоудалением, поскольку каждый автономный источник требует строительства индивидуальной системы дымоудаления, относительная стоимость которой тем выше, чем меньше энергия источника.
Большим преимуществом САТ перед СЦТ является возможность непрерывной работы в течение длительного времени с небольшими перегрузками, высокая надежность оборудования, небольшие габариты и больший ресурс выработки.
Экономическая выгода обуславливается возможностью регулировать систему по заданной температуре непосредственно в рабочей зоне. Помимо этого, не требуется постоянное обслуживание спец. персонала. Перевод в дежурный режим осуществляется легко, а затраты на отопление в этом режиме всегда имеют прямую зависимость, за счет этого уменьшается финансовая нагрузка.
Основными преимуществами автономных систем теплоснабжения можно считать отсутствие больших потерь тепла и хладагента в сравнении с централизованными системами за счёт сокращения пути от котельной до потребителя, а также возможность индивидуального регулирования тепловой нагрузки. К недостаткам таких систем можно отнести необходимость дополнительного места для их установки, обслуживания и индивидуального ремонта, а также высокую относительную стоимость системы дымоудаления.
Исходя из рассмотренных в ходе исследования факторов, на первый взгляд может показаться, что у централизованного теплоснабжения больше плюсов, но в условиях рыночной экономики непрерывная работа, высокая надёжность и малые габариты становятся востребованными показателями. С экономической точки зрения, возможность самостоятельно регулировать температурный режим позволяет создать максимально комфортные условия для потребителя.
Список использованной литературы:
1. Мазурова О.К., Кузнецов Н.В., Бутенко А.Н. Автономное теплоснабжение: учебное пособие. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011. - 108с..
2. Хаванова П.А. «Развитие, перспективы и состояние децентрализованных систем теплоснабжения в РФ». Журнал «Вестник МГСУ №11». Издательство: Национальный исследовательский Московский государственный строительный. 2012. - с 219-226.
3. Котлярова, Е.В. Экологические основы архитектурно-градостроительной деятельности: учебное пособие. РнД: ДГТУ, 2019. - 68с.
© Панова А.А., 2020
УДК 336
Перетятько И.В.
студент 2 курса магистратуры ДГТУ г. Ростов-на-Дону, РФ
РЕЗЕРВНОЕ И АВТОНОМНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ В ИНДИВИДУАЛЬНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация
Индивидуальная жилая застройка всё больше и больше усложняется. Вводятся новые высоко
технологичные системы, усовершенствуются и модернизируются уже существующие. Вводятся в эксплуатацию всё больше домов, оснащённых автономными системами жизнеобеспечения. Вот о таких двух жизненно важных системах и пойдёт речь в данной статье. Это система резервного (автономного) электроснабжение и система кондиционирование воздуха. Это два одних из самых главных атрибутов, отражающих уровень комфортности индивидуального жилого дома. Таким образом, цель исследования можно сформулировать как обзор систем кондиционирования воздуха применяемых в индивидуальном строительстве, а также обзор различных решений по резервированию электроэнергии для индивидуальной жилой застройки.
Ключевые слова:
системы кондиционирование воздуха; резервное электроснабжение; индивидуальное жилое
строительство; аварийное электроснабжение
В связи с высокими темпами роста уровня жизни среднего класса в России последние 20 лет, современные стандарты качества жилья в индивидуальном жилом строительстве значительно возросли. Рост отмечается не только в сфере архитектуре и дизайна коттеджей, но и в их техническом вооружении.
Индивидуальная жилая застройка всё больше и больше усложняется. Вводятся новые высоко технологичные системы, усовершенствуются и модернизируются уже существующие. Вводятся в эксплуатацию всё больше домов, оснащённых автономными системами жизнеобеспечения. Вот о таких двух жизненно важных системах и пойдёт речь в данной статье. Это система резервного (автономного) электроснабжение и система кондиционирование воздуха. Это два одних из самых главных атрибутов, отражающих уровень комфортности индивидуального жилого дома.
1. Системы кондиционирования, применяемые в индивидуальном жилом строительстве
Кондиционирование - это процесс обработки воздуха, имеющий своей целью создание в помещении наиболее благоприятных условий, независимо от изменений параметров наружного воздуха. Говоря конкретнее, этот процесс способен изменять 6 параметров воздуха: чистота, температура, влажность, состав, подвижность и давление.
Системы кондиционирования воздуха (СКВ) имеют в своём распоряжении обширный арсенал средств, чтобы подготовить наружный воздух перед подачей в помещении. Таким образом параметры микроклимата помещения совсем не зависят от параметров наружного воздуха. В составе любой СКВ присутствует ряд обязательных технических:
• Средства для забора;
• Подготовки воздуха (движение и распределение);
• Средства для охлаждения и подачи воздуха;
Охлаждение, тепло, уровень влажности и чистоты, дистанционное управление, автоматизация и мониторинг. Всё это не случайные слова, все эти сложные процессы происходят в системах кондиционирования. Сами по себе процессы терпловлагообработки воздуха относительно дороги и происходят при помощи охлаждающих устройств. СКВ всегда обеспечивают автоматический контроль для поддержания заданных параметров воздушной среды.
В индивидуальном жилом строительстве система кондиционирования может быть зачастую одной из самых дорогих инженерных систем, как покупке и установке, так и при эксплуатации. В связи с чем, вполне оправдано подбирать системы, которые при минимальных затратах будут обеспечивать требуемые параметры воздуха в помещении. Показатель комфорта в свою очередь будет зависеть от следующих качеств системы: качество подготовки и распределения воздуха, степени автоматизации системы и уровня шума.
Ряд систем, применяемых в индивидуальном жилом строительстве:
1. Оконные кондиционеры. Имеют простую и надежную конструкцию, быстро монтируются. Из недостатков можно отметить высокий уровень шума и в большой или сложной комнате невозможно эффективно обеспечить распределение воздуха.
2. Сплит-системы. Они менее шумные, чем оконные кондиционеры, могут эффективно работать и подготавливать воздух в помещении любого размера и назначения. В состав системы входит два блока: внутренний и наружный.
3. Мультисплит-система. Это следующий этап развития сплит-систем. Её преимущество в отношении обычной сплит-системы в том, что она содержит только один наружный блок, но при этом способна кондиционировать от 2 до 5 помещений. Поэтому его установка обычно не влияет на архитектурный вид здания. Часто наружные блоки оснащаются инверторными источниками питания большего комфорта и экономии энергии.
4. Система типа У^У. Данный вид систем являются логичным продолжением мультисплит-систем. В состав системы может входить до 32 внутренних блоков. Установка таких систем требует дополнительного экономического обоснования.
2. Аварийное электроснабжение
Электроснабжение частных домов обычно осуществляется централизованно через главный электрический вход. В случае сбоя (отсутствия) электричества у главного входа все потребители электроэнергии отключаются. При этом, в отличие от квартиры, в частном доме отключены все системы жизнеобеспечения, включая кондиционер, отопление и водоснабжение. Для частного дома постоянное наличие электричества - это задача поддержания его жизни.
Аварийное электроснабжение предусмотрено для бесперебойного электроснабжения дома (особенно систем жизнеобеспечения) без («потери») центрального электроснабжения (главный вход).
Резервный источник питания - это система из одного или нескольких вспомогательных источников питания, которые могут использоваться в качестве дополнительного входа в центральную сеть (резервный вход). В частных домах, в которых предусмотрен только один (основной) ввод питания, аварийное электроснабжение обеспечивается дополнительными источниками питания, независимыми от основной сети (автономными).
В настоящее время к автономным источникам аварийного питания можно отнести следующие устройства:
1. Бензиновый генератор - устройство, преобразующее механическую энергию, вырабатываемую в двигателе внутреннего сгорания при сгорании бензина, в электрическую энергию.
Преимущества: возможность работы при отрицательных температурах (на открытом воздухе), низкий рабочий шум (50-70 дБ), наличие топлива, менее сложное обслуживание (чем у дизельного генератора), мобильные модели, более простая конструкция и многое другое, компактность, уменьшенный вес, стоимость генератора.
Недостатки: наличие выхлопных газов, взрывоопасность топлива и его дороговизна, небольшой ресурс двигателя и время непрерывной работы (обычно 5-7 часов из-за возможности перегрева двигателя, прерывания работы, минимум 1 час), низкий КПД (на 20-30% меньше дизель-генератора) и, как следствие, большой расход топлива. Для внедрения АВР требуются дополнительные затраты, базовый комплект поставки не входит.
2. Дизель-генератор или дизельный генератор (ДГ) соответственно преобразует механическую энергию, генерируемую в двигателе во время сгорания дизельного топлива, в электрическую энергию.
Достоинства: возможность работы в любых погодных условиях (на открытом воздухе), большой ресурс двигателя и время непрерывной работы (промышленные дизель-генераторы рассчитаны на непрерывную работу), наличие топлива (взрывозащищенность), большая эффективность и экономичность - у бензогенераторов в 1,5 раза меньше). Наличие больших мощностей (до 200 кВт) тоже является плюсом, но для бытового использования (в частных домах) не обязательно.
Недостатки: наличие выхлопных газов, высокий уровень шума при работе (70-110 дБ), сложная конструкция, требующая более квалифицированного (и дорогостоящего) обслуживания, большой вес и цена (1,5 тонны в 2 раза), чем у бензинового генератора. Кроме того, запуск дизель-генераторной установки в большей степени зависит от температуры наружного воздуха, что требует дополнительных
~ 42 ~
мер (с системами отопления), когда генераторная установка находится на открытом воздухе. АВР, как и для всех генераторов - приобретается дополнительно.
3. Газогенератор или газовая электростанция преобразует механическую энергию, генерируемую в двигателе при сжигании газообразного топлива, в электричество.
Преимущества: возможность размещения как дома, так и на улице, значительный ресурс двигателя и наибольшее (из генераторов) время непрерывной работы (для твердотопливных газовых электростанций с жидкостным охлаждением), меньшие вредные выбросы в атмосферу (наименьший из всех генераторов -наличие веществ в выхлопных газах, токсичен и копоть), бесшумная работа, высокий КПД.
Недостатки: менее доступный вид топлива (особенно магистральный газ), высокая стоимость (для водоохлаждаемых станций). В то же время есть недорогие модели с воздушным охлаждением и временем непрерывной работы, сопоставимые с бензогенераторами.
4. Источник бесперебойного питания (ИБП) обеспечивает резервное питание благодаря дополнительным источникам хранения - батареям. Помимо резервирования, они также выполняют функцию улучшения качества электроэнергии, обеспечивая ее характеристики в определенных пределах.
Преимущества: встроенная функция автоматического включения (без дополнительных затрат на ее реализацию), экологичность, стабилизация питающего напряжения, защита от скачков напряжения (на основном входе), фильтрация сетевых помех. Функции стабилизации и фильтрации доступны не для всех моделей, а только для линейно-интерактивного (Smart UPS), интерактивного и двойного преобразования (высшее качество, используется для питания серверов).
Недостатки: сокращение времени работы до нескольких десятков минут (для моделей до 20 кВт), расположение - только в технических помещениях (из-за шума и необходимости охлаждения), шум при работе (от охлаждающего вентилятора), немалая стоимость. Его нельзя размещать на открытом воздухе или в неотапливаемых помещениях.
5. Источник бесперебойного питания (инвертор), как и источник бесперебойного питания, использует батареи (аккумуляторные батареи) для обеспечения резервного питания.
Достоинства: автоматический запуск, размещение во всех отапливаемых помещениях, бесшумная работа, бережное отношение к окружающей среде, простая стабилизация питающего напряжения, простота обслуживания, стоимость.
Недостатки: ограниченная мощность до 5 кВт, замена батареи каждые 3-5 лет, ограниченная автономность около 24 часов (но намного дольше, чем у инвертора аналогичной мощности). Его нельзя размещать на улице или в «холодных» помещениях.
6. Солнечная электростанция - это комплекс устройств, преобразующих солнечную энергию в электрическую. Он состоит из солнечных модулей, контроллера заряда, аккумуляторов и инвертора.
Достоинства: неограниченное время автономной работы, постоянное включение, доступность и бесплатное топливо, не требует частого обслуживания, бесшумность, экологичность.
Недостатки: зависимость производительности от климатических условий и времени суток, необходимая поверхность (крыша) для установки солнечных модулей, высокая цена. Зависимость от времени суток полностью компенсируется использованием аккумуляторных батарей, которые необходимо заменять каждые 3-5 лет.
Заключение
Основываясь на всём выше перечисленном можно сделать вывод, что какое-либо универсальное решение, в вопросе обеспечения резервным электроснабжения инженерных систем здания невозможно. Каждая такая система при проектировании и подборе оборудования должна соответствовать техническому заданию, а также желаниям и финансовым возможностям заказчика (потребителя).
Анализируя и систематизируя всё полученную в ходе исследования информацию, я пришёл к следующим выводам:
1. Наиболее дешевой системой резервного электроснабжения будет являться установка бензинового электрогенератора. Однако данное решение подойдёт далеко не всем видам потребителей, в силу того, что такие генераторы выдают сравнительно не большие мощности, работают ограниченное время, а также в их базовой комплектации отсутствуют системы АВР. Так же режим работы данного вида генераторов (перерыв каждые два часа в течении часа) может не благоприятным образом сказаться на работе системы кондиционирования в период интенсивных тепловых нагрузок, а также не позволит установить в помещении оптимальную температуру.
2. Установка ДГУ и газовых электрогенераторов будет вполне рациональна в силу того, что у них нет настолько жестких временных ограничений по условиям их работы, а трудозатраты на обслуживание сопоставимы с обслуживанием бензинового электрогенератора. В качестве минуса можно заметить, что для ДГУ нужно оборудовать отдельное место (или даже помещение) и мериться с производимым им уровнем шума. Для газового генератора так же минусом будет выделение под него отдельного помещение, а также довольно затратным будет получение разрешения на его установку. Для обоих электрогенераторов в базовой комплектации отсутствует система АВР.
3. Установка только ИБП или инвертора не сможет решить проблему обеспечения электроэнергией всех систем современного жилого дома в силу их большого энергопотребления. Стоит отметить то, что у обоих систем в качестве встроенной функции идёт система АВР, что обеспечивает данным системам большое поле для применения в резервном питании техники чувствительной к перепадам напряжения (компьютеры, холодильники, серверные и т.п.)
4. Солнечная электростанция на данном этапе развития науки и техники является очень дорогостоящим источником электроснабжения. А также в силу зависимости данной системы от внешних климатических условий её нельзя считать вполне надежной, в сравнении с выше описанными системами. Всё же стоит отметить, то что данная система является экологически чистой и ввиду интенсивности развития этих систем можно с уверенностью сказать, что данные системы выйдут на более широкий уровень применения в будущем.
5. Комбинированная установка ИБП и одного из видов электрогенераторов (бензиновый, ДГУ, газовый, солнечная электростанция) является наиболее эффективным способом по обеспечению автономного электроснабжения в индивидуальном жилом строительстве. Данная система обеспечит мгновенное переключение электросети с основного ввода на резервный при этом сгладит скачки напряжения в сети, что защитит чувствительную технику, которой в современном доме всегда много.
Список использованной литературы:
1. Мазурова, О.К., Тихомиров, С.А., Федоровский, В.Г. Генераторы тепла и автономное теплоснабжение зданий: Учебное пособие - Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. ун-т, 2015. - 180 с.
2. Бойко, Е.А., Страшников, А.В. Когенерационная энергетическая установка на основе газификации твердого органического топлива для нужд малой распределённой энергетики. Промышленная энергетика. Издательство: Научно-техническая фирма "Энергопрогресс" (Москва). - С. 34-43. ISSN: 0033-1155.
3. Балашов В. Кондиционирование коттеджа. Климат на заказ. Обзор систем кондиционирования. Журнал Современный Дом, 04-01, 2017 г.
4. Котлярова, Е.В. Экологические основы архитектурно-градостроительной деятельности: учебное пособие. РнД: ДГТУ, 2019. - 68с.
5. Котлярова, Е.В. Обоснование выбора критериев для размещения объектов в городской среде // Строительство и архитектура - 2017. Школа архитектуры, дизайна и искусств. РнД: ДГТУ, 2017. С. 86-89.
6. Беспалов, В.И., Котлярова, Е.В., Бондаренко, А.С. Научно методические основы обеспечения экологической безопасности территорий в условиях урбанизации // INGINEERING JOURNAL OF DON, 2019. - №1(52). С. 104.
© Перетятько И.В., 2020
