CC BY
25РАЗДЕЛ 7.
ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ, ГИДРОМЕЛИОРАЦИЯ, ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГЕТИКА
УДК 696.2(075.8)
Боровский Б.И., д.т.н., профессор
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА АВТОНОМНОГО ОТОПЛЕНИЯ ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ МНОГОЭТАЖНЫХ ДОМОВ
В условиях нестабильного функционирования централизованного теплоснабжения естественным выходом для населения многоэтажных домов является использование автономного отопления, которое было разрешено в 2005г., а затем запрещено в 2007 г. Помимо дополнительного комфорта, автономное отопление позволяет значительно снизить оплату за отопление и горячую воду. Показано, что для квартиры площадью 50 м при четырёх жильцах происходит уменьшение оплаты в 6,46 раз по сравнению с централизованным теплоснабжением. Установлено, что автономное отопление с использованием современных котлов позволяет сэкономить примерно 10% энергии. Исследования 2006 года показали отсутствие проникновения дымовых газов в квартиры, смежные с квартирами, имеющими автономное отопление, расчётом установлено, что необходимая высота выбросов из автономного котла не превышает одного метра, поэтому возможна установка автономного котла и в квартирах первого этажа.
Ключевые слова: автономное отопление, централизованное теплоснабжение, конденсационные котлы, цена за газ, оплата за тепло и горячую воду
Введение
В связи со значительным износом систем централизованного теплоснабжения и возникающими перебоями в обеспечении теплом населения возникла проблема использования в многоквартирных домах автономного поквартирного теплоснабжения, в котором применяются двухконтурные газовые котлы малой мощности, обеспечивающие квартиру теплом и горячей водой.
В 2005г. Министерство ЖКХ Украины Приказом №4 от 22.11.05 разрешило использование автономного отопления с отключением владельцев квартир от централизованного отопления. В 2006 году более 350 тысяч украинских семей воспользовались автономным отоплением. Однако в конце 2006года распоряжением Кабинета Министров Украины был наложен запрет на использование автономного отопления. Несколько позже, в середине 2007г. вводится жёсткое ограничение на внедрение автономного отопления (Постановление КМУ №1268 от 31.10.07 и Приказ Министерства ЖКХ №169 от 06.11.07). Более 500 тысяч семей не успели завершить введение автономного отопления в свои квартиры. Ожидается дальнейшее чиновничье наступление на обладателей автономных систем. К этому времени западноевропейские страны Италия, Германия, Франция, Великобритания и Испания 60% жилого фонда обеспечивали автономным отоплением [ 1 ].
Привлекательность автономного отопления определяется следующим:
- бесперебойное обеспечение теплом и горячей водой;
- включение системы в нужное время и на нужный уровень по температуре;
- устойчивое автоматическое регулирование системы в зависимости от температуры воздуха в помещении и вне, обеспечивающее экономию газа;
- меньшая оплата за эксплуатацию автономной системы. Оценки показали, что эта оплата для квартиры площадью 50м ниже, чем оплата за централизованное отопление и
горячее водоснабжение в 5,7 раз и за использование электроэнергии для отопление и горячее водоснабжение в 3,3 раз [1].
Основными недостатками считаются опасность попадания дымовых газов в квартиры, смежные с квартирой, имеющей автономную систему, необходимость реконструкции газового трубопровода с целью обеспечения большего расхода газа при работе автономных котлов и наличие в приземном слое концентрации вредных веществ большей допустимой величины из-за малой высоты дымовых выбросов [2]. В связи с первым недостатком в работе [1] отмечается, что исследование, проведенное в 2006г. по заказу Минстроя Киевским национальным университетом строительства и архитектуры совместно с Минздравом и Институтом гигиены и медицинской экологии АМН Украины в Днепропетровске, Синельниково, Житомире и в Виннице, «не выявило превышения нормативных показателей содержания чадного газа в помещениях квартир, расположенных рядом с квартирами, оборудованными индивидуальными системами». Второй и третий недостатки остаются в силе. Рассмотрим литературные источники, касающиеся автономного и централизованного отопления.
Анализ публикаций
В работе [2] со ссылкой на ряд публикации отмечается наличие научной дискуссии о перспективности автономного отопления и на основании собственных исследований делается вывод о том, что автономные котлы с инжекторными горелками низкого давления обладают недостаточно высокими экономическими и экологическими качествами. В статье [3] показано, что современные конденсационные автономные котлы характеризуются высоким кпд (более 100%) и меньшими выбросами вредных веществ по сравнению с котлами советского производства: выбросы NOx и СО меньше, соответственно, в 3,6 и 6,5 раз. В работе [4] отмечается важность централизованного теплоснабжения при решении вопросов энергосбережения и улучшения экологии города. Предполагается, что к 2020 году реализуется «значительный прогресс в сфере централизованного теплоснабжения как в Европе, так и во всём мире». Основываясь на том факте, что вся Закарпатская область отказалась от централизованного теплоснабжения и перешла на автономное теплоснабжение, прогнозируется дальнейшее развитие этого процесса, который приведёт к тому, что через 10 лет в Украине останется централизованное теплоснабжение только в городах-миллионниках, хотя централизованное теплоснабжение использует меньше газа и «обходится дешевле как государству, так и потребителю». Поэтому перспективным для Украины считается поэтапная модернизация централизованного теплоснабжения.
Как обходится государству централизованное теплоснабжение можно проиллюстрировать на примере АРК. В 2013г. планируется замена 132 устаревших котлов, перевод на уголь 39 котлов, строительство 1280 центральных тепловых пунктов, монтаж 11 тепловых насосов и подготовка к новому отопительному сезону 852 котельных, 199 тепловых пунктов и 1211км тепловых сетей. На это потребуется 532 млн. грн. При этом долг за газ предприятия «Крымтеплокоммунэнерго», занимающегося централизованным теплоснабжением населения, составил в 2012г. 241 млн. грн. [5]. Этот долг вызван неплатежами населения за отопление и горячую воду.
Включаясь в дискуссию об автономном отоплении, будим исходить из требования ДБН В.2.5-20-2001 «Газоснабжение» [6]: «При проектировании систем газоснабжения следует предусматривать технические решения, обеспечивающие рациональное использование газового топлива, материалов и оборудования».
Цель и постановка задач
Целью является сравнение технических, экономических и экологических показателей автономной и централизованной систем теплоснабжения. Задачи состоят в проведении проектных проработок теплоснабжения многоэтажных жилых домов с использованием автономной и централизованной систем.
Методика исследования
Методика исследования заключается в проектной проработке теплоснабжения многоэтажных жилых домов с использованием автономной и централизованной систем.
Результаты и их анализ
При расчетах примем: площадь квартиры 50м2, проживает 4 человека (12,5 м2/чел.). В стандартном доме в подъезде две квартиры, тогда в пятиэтажных домах при 28 подъездах получим 280 квартир, а в девятиэтажных домах это число квартир разместится в 16 подъездах. Предварительные расчёты с помощью соотношений [7] позволили принять квартирный конденсационный двухконтурные котёл с вентиляторной горелкой Logamax plus GB112-29 фирмы Buderus, номинальная мощностью 29 кВт, пределы регулирования 8,2-29 кВт [8]. Котёл имеет кпд, превышающий 100% -105-109%. Это связано с использованием энергии конденсации паров воды. Расчёт кпд ведётся по низшей теплоте сгорания газа, а используется высшая теплота сгорания газа. Вентиляторная горелка обладает преимуществами перед инжекторной по экономичности и экологическими качествами. Камера сгорания закрытая, позволяющая работать с собственным дымоходом при принудительной тяге. Принимая среднее значение кпд, равное 107%, для условий юга Украины получим годовой расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение 1961 м3 при часовом расходе газа котлом 1,22 м3/ч, что соответствует необходимой мощности котла 12,2 кВт. Годовой расход газа газовой плитой найдём по нормативу 2800 МДж/чел.год [6] и получим 312,5 м3. Годовой расход газа, приходящийся на квартиру, составит 2273,5 м3. Для оценки оплаты семьёй газа следует обратиться к действующим с 01.08.2010г. ценам на газ, установленным Постановлением НКРЭ №812 от 13.07.2010 «Об утверждении розничных цен на природный газ, который используется для потребностей населения...» (табл. 1).
Таблица 1
Цена газа для населения при наличии газового счётчика_
Годовое потребление газа не более, м3 Цена газа (Цнас), грн / м3 Цпр/Цнас
2500 0,7254 6,46
6000 1,0980 4,27
12000 2,2482 2,08
Используя данные табл.1, получим, что за газ семья должна платить в год 1649,2 грн., из этой суммы плата за отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение составит 1422,5 грн.
При централизованном теплоснабжении котельная, обслуживающая 280 квартир, должна потреблять газа в год 280*1961=549080 м3 (без учёта потерь энергии котельной). Цена газа для промышленных потребителей установлена Постановлением НКРЭ №130 от 28.12.2011 «Об утверждении предельного уровня цен на природный газ для промышленных потребителей и других субъектов хозяйства» и составляет с НДС : Цпр = 4,687416 грн/ м3. Поэтому при централизованном теплоснабжении стоимость газа в год составит 2573766,4 грн. Таким образом, при централизованном теплоснабжении семье пришлось бы платить 2573766,4/280 = 9192 грн., то есть в 6,46 раз больше, чем при автономном теплоснабжении; отметим близость этой величины к величине 5,7, полученной в работе [1]. В связи с этим странным выглядит утверждение в работе [4], что централизованное теплоснабжение «обходится дешевле как государству, так и потребителю». Затраты государства были показаны на примере АРК, а такие затраты населения приводят к переходу к автономному теплоснабжению и при этом население снимает с государства необходимость затрат на централизованное теплоснабжение.
Из табл. 1 следует, что интерес к автономному теплоснабжению иссякнет, когда цены за газ для населения и для промышленных потребителей сравняется. Это произойдёт в том случае, если цена газа для населения возрастёт в 2,08-6,46раз в зависимости от объёма годового потребления газа. Создаётся впечатление, что при невозможности такого сильного
повышения цены на газ получить деньги от населения можно только за счёт сохранения централизованного теплоснабжения.
Часовой расход газа котельной определится следующим образом: 1,22*280 = 341,6 м3/ч, что соответствует мощности котла 3416 кВт. Примем конденсационный котёл Logano plus SB825LLN фирмы Buderus с вентиляторной горелкой RS400/PBLU 3-го класса фирмы RIELLO [9], обеспечивающей наименьшие вредные выбросы; номинальная мощностью котла 3500 кВт, средний кпд котла 100,7%.
Показатели автономного котла Logamax plus GB112-29 и котла централизованного теплоснабжения Logano plus SB825LLN с горелкой RS400/PBLU 3-го класса приведены в табл.2.
Таблица 2
Показатели автономного котла и котла централизованного теплоснабжения
Показатели Автономный котёл Котёл централизованного теплоснабжения
КПД, % 107 100,7
Удельные выбросы NOx, <20 <80
мг/кВтч
Удельные выбросы СО, < 15 < 100
мг/кВтч
Из табл. 2 следует, что автономный котёл имеет по сравнению с котлом централизованного теплоснабжения более высокий кпд и меньшие выбросы вредных веществ: по Ж)х в 4 раза, а по СО в 6,7 раз. Автономный котёл экономит 6,3% газа. При длине трассы централизованного теплоснабжения до 1000 м потери теплоты оцениваются в 4-4,5% [2]. С учётом этого приближённо можно считать, что автономная система теплоснабжения экономит около 10% энергии и использование автономной системы соответствует требованиям ДБН [6] по рациональному использованию газового топлива.
Экологическая высота дымовой трубы, при которой в приземном слое концентрации вредных веществ не превышают допустимой величины, рассчитывается по следующей формуле [10]:
Нэ = [АРтпг|(ПДВ)/(ПДКМ р - Сф)(0дс А1дв)0'333 ]0'5,
где ПДВ - предельно допустимый выброс вредного вещества для автономного котла (г/с), который для Ж)х определится следующим образом:
ПДВ = 20* 12,2* 10"3 / 3600 = 0,000068 г/с; температура дыма при работе в зимний период при мощности 12,2 кВт составляет 45°С.
Соотношения для расчёта остальных параметров, входящих в формулу, в том числе для условий Крыма, содержатся в работе [11]. Проведенные расчёты показали, что необходимая высота выбросов из автономного котла не превышает одного метра, поэтому возможна установка автономного котла и в квартирах первого этажа.
Выводы
1. Автономная система теплоснабжения экономит по сравнению с централизованным теплоснабжением около 10% энергии и поэтому использование автономной системы соответствует требованиям ДБН «Газоснабжение» по рациональному использованию газа.
2. В условиях значительного износа систем централизованного теплоснабжения и перебоев в обеспечении теплом населения привлекательность автономного отопления характеризуется следующим:
- бесперебойное обеспечение теплом и горячей водой;
- включение системы в нужное время и на нужный уровень по температуре;
- устойчивое автоматическое регулирование системы в зависимости от температуры воздуха в помещении и вне, обеспечивающее экономию газа;
- меньшая оплата за эксплуатацию автономной системы. Оценки показали, что эта оплата для квартиры площадью 50 м ниже, чем оплата за централизованное отопление и горячее водоснабжение в 6,46 раз.
Представляется, что при невозможности сильного повышения цены на газ получить деньги от населения можно только за счёт сохранения централизованного теплоснабжения. Однако переходом к автономному теплоснабжению население снимает с государства необходимость затрат на централизованное теплоснабжение.
3. Исследования, проведенные в 2006 году, показали отсутствие проникновения дымовых газов в квартиры, смежные с квартирами, имеющими автономную систему теплоснабжения, расчётом установлено, что необходимая высота выбросов из автономного котла не превышает одного метра, поэтому возможна установка автономного котла и в квартирах первого этажа.
4. Сохранение централизованного теплоснабжения в Западной Европе объясняется, видимо, постоянным его восстановлением, чего не было в Украине много лет. Действующие объекты централизованного теплоснабжения в Украине, естественно, следует сохранить при снижении цены за газ для централизованных котельных, создавая привлекательность централизованного теплоснабжения для населения.
5. Для внедрения автономного теплоснабжения потребуется реконструкция газовых трубопроводных систем, которая по затратам может оказаться соизмеримой с восстановлением централизованной системы. При этом реконструкция под автономное теплоснабжение может вестись за средства населения.
список литературы
1. Национальная программа содействия внедрению автономного отопления «Тепло в каждый дом», 2006. - Предложение: http://atku.ory.ua/ nt/.
2. Оценка экологического ущерба от применения индивидуальной системы теплоснабжения / Пашенцев А.И. // Строительство и техногенная безопасность. -Симферополь: НАПКС, 2012. - Вып. 43. - С. 92-96.
3. Эколого-экономическая оценка использования современного котельного оборудования в сельском населённом пункте / Боровский Б.И., Атрощенко С.Ю. // Строительство и техногенная безопасность. - Симферополь: НАПКС, 2012. - Вып. 44. -С.105-107.
4. Тенденции, возможности и проблемы в сфере централизованного теплоснабжения в Украине и за рубежом / Редакционная статья // Данфосс INFO.—К.: Данфосс ТОВ. -2012. -№3-4. - С. 6-7.
5. Газовая экономия / Ермолин А. // Крымская правда. - Симферополь: 16.04.2013. -№68 (25611).
6. Газоснабжение. ДБН В.2.5-20-2001 - К.: Государственные строительные нормы Украины. 2001.-287 с.
7. Ионин A.A. Газоснабжение / Ионин A.A. - М.: Стройиздат, 1989. - 439с.
8. Водогрейные и газовые конденсационные котлы Buderus. // Документация для проектирования. — К.: Buderus, 2009. - 462 с.
9. Горелки RJELLO. // Каталог для профессиональных пользователей. - К.: RJELLO, 2009. - 180 с.
10. Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - Л.: Гидрометиздат,1987. - 72 с.
11. Определение высоты и диаметров конических и цилиндрических дымовых труб с учётом необходимого рассеивания в атмосфере вредных веществ / Боровский Б.И., Анисимов С.Н., Сапронова З.Д. // Строительство и техногенная безопасность. -Симферополь: НАПКС, 2005. - Вып. 10. - С. 33-36.
