CC BY
47Технико-экономический расчет эффекта от внедрения ИТП с пульсирующей циркуляцией теплоносителя
Лапин Евгений Сергеевич,
старший преподаватель, кафедра теплоэнергетических систем, ФГБОУ ВО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», evgeniylapin@yandex.ru
Целью данной работы являлось определение величины эффекта от применения индивидуального теплового пункта на базе двухконтурного мембранного насоса с пульсирующей циркуляцией теплоносителя на жилых и общественных зданиях, в которых в качестве отопительных приборов используются секционные биметалические радиаторы. Такой индивидуальный тепловой пункт исключает «недотоп» здания который возмещается за счет использования электрических обогревателей. Предлагается усовершенствованная методика расчета затрат, позволяющая учитывать величину недоотпуска тепловой энергии из-за снижения эффективности секционных радиаторов. Апробация методики осуществлялась на примере двух общежитий №5 и №7 и учебного корпуса №13 ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева». Полученная величина эффекта согласуется с увеличением потребления электрической энергии указанными зданиями в пределах 10%.
Ключевые слова: индивидуальный тепловой пункт; двухсекционный мембранный насос; пульсирующий режим.
Задачей технико-экономического расчета (ТЭР) являлось определение величины экономического эффекта от внедрения индивидуального теплового пункта (ИТП) с пульсирующей циркуляцией теплоносителя на жилых и общественных зданиях с СР в весенне-осенний период [1,2]. При внедрении нового решения ИТП [3,4] применение стандартной методики ТЭР [5] не представляет возможности. В связи с этим была разработана методика ТЭР эффекта от внедрения иТп с пульсирующей циркуляцией теплоносителя. Величина экономического эффекта рассчитывалась как разница между затратами на восполнение тепловой энергии за счет использования электрической энергии в весенне-осенний период и затратами на создание пульсирующей циркуляции теплоносителя.
В процессе ТЭР рассчитывались такие показатели: как затраты электрической энергии на восполнение недоиспользования тепловой энергии от снижения эффективности секционных радиаторов (СР) здания, капитальные затраты на изготовление нетрадиционных узлов ИТП (двухсекционный мембранный насос (ДМН) [3]и импульсный распределитель потока [6]), приобретение комплектующих и монтажные работы, эксплуатационные затраты, связанные с эксплуатацией ИТП.
Затраты электрической энергии на восполнение недоиспользования тепловой энергии от снижения эффективности СР здания предполагают определение эффективности СР, которая находится как разница между требуемым теплопотреблением за конкретный период, например, месяц и фактическим по показаниям теплосчетчика.
Требуемое теплопотребление здания за отопительный период при известной часовой нагрузке, средней температуре в помещениях и температуре наружного воздуха:
О» = О* • ■ 2 • 24,
(1)
Кф Кф
где Ок - фактическая нагрузка отопления здания,
зафиксированная в течении часа при конкретной температуре наружного воздуха, Гкал/ч;
-
нормативная температура воздуха в здании,
t}Ю - среднемесячная фактическая температура наружного воздуха, °С;
t<ф) - усредненная фактическая температура в здании, полученная по результатам контрольных замеров,
°С;
X X
о
го А с.
X
го т
о
2 О
м о
1"1нф - фактическая температура наружного воздуха, зафиксированная в результате контрольных замеров °С;
^ - число суток в оцениваемом периоде, сут.
Величина снижения полезного отпуска тепловой энергии из-за уменьшения эффективности СР при нормативной температуре в помещениях здания:
ао=о» - 0Оф,
где - фактическое месячное потребление
тепловой энергии зданием, Гкал.
Коэффициент снижения эффективности СР при конкретной температуре горячего теплоносителя:
* = -А0. (3)
Э АО/
Величина затрат электрической энергии на возмещение недоотпуска тепловой энергии сетью:
Зэ. о =АЗ-с, (4)
где С -
тариф на электрическую энергию, руб/кВтч.
Затраты на изготовление нестационарных узлов определяются на основании составления калькуляции на основание аналогичных цен (таблица 1).
Затраты на амортизацию принимались исходя из нормативных отчислений при сроке 20 лет:
Зам = Кам - К, (7)
где Км - нормативный коэффициент отчислений на амортизацию, Км = 0,1 .
Величина экономического эффекта от внедрения ИТП с пульсирующей циркуляцией теплоносителя определялась как разница между затратами на возмещение недоотпуска отопления за счет электрической энергии и приведёнными затратами:
Э = (З - З V К , (8)
у э.о пр ) и .г'
где
ЗПР = 0,15 • К
IЗ
Ки. - коэффициент использования эффекта /-го здания.
ТЭР выполнялся на примере трех зданий, двух общежитий №5 и №7 и учебного корпуса №13 ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» в расчетном редакторе Excel. Исходные данные и результаты расчета величины недоотпуска тепловой энергии зданиям теплосетью приведены в таблице 2.
Таблица 1
Калькуляция затрат на ИТП с пульсирующей циркуляцией теплоносителя на базе ДМН
Таблица 2
Исходные данные и результаты расчета величины недоот-
о сч
0 сч
01
О Ш
m
X
<
m О X X
№ п/п Наименование Кол. Цена за ед., тыс. руб. Итого
Нестационарные изд елия
1 ДМН 1 30 30
2 Импульсный распределитель потока 1 20 20
Покупные изделия
3 Труба 5 0,6 3
4 Запорно-регулирующая арматура 9 168,4 168,4
Монтажные работы Накладные расходы 20% 43,7 43,7
Всего 262,1
Эксплуатационные затраты включают расход электрической энергии на привод импульсного распределителя потока, руб:
Зэи= Р - Кн-Г-С, (5)
где Р - установленная мощность привода импульсного распределителя потока, кВт;
Кн - коэффициент использования активной мощности, справочная величина Кн = 0,75 для приводов задвижек;
Т- время работы привода, ч.
Затраты на текущий ремонт ИТП с пульсирующей циркуляцией теплоносителя принимается из норм отчислений, руб.:
Зт. р .= Ктр р.- К, (6)
где Кт - нормативный коэффициент отчислений на текущий ремонт;
К - конечные затраты на изготовление и монтаж ИТП, руб.
№ п/ п Наиме но-вание объекта Исходные Данные Результаты расчета
Qok, Гкал/ ч teh, °С tao, °С teф, °С tнф, °С Z, сут QoФ,, Гкал QoM,, Гкал Кэ ЛQ, Гкал
2 Учебный корпус №13 0,40 8 16,0 -2,2 17,4 18,0 205 898,4 01 1032,3 24 0,87 0 133,9 23
3 Общежитие №5 0,18 3 18,0 -2,2 12,0 18,0 205 413,4 13 606,24 2 0,68 2 192,8 29
4 Об-щежи-тие №7 0,19 2 18,0 -2,2 13,4 18,0 205 481,3 87 607,11 8 0,79 3 125,7 31
Величины затрат и эффект приведены в таблице 3. Таблица 3
п Наименование показателя ед. изм. Объекты
общ. №5 общ. №7 уч. корпус №13 Итого
1 Капитальные затраты руб. 262100 262100 262100 786300
2 Эксплуатационные расходы, в том числе: - расход электрической энергии на привод импульсного распределителя потока; - текущий ремонт; - амортизация. руб. руб. руб. 4841,28 10800 7200 4841,28 10800 7200 4841,28 17100 11400 14523,8 4 38700 25800
3 Приведённые затраты руб. 109681, 280 109681, 280 109681, 280 329043, 840
4 Затраты на недот-пуск тепловой энергии руб. 147114 9,485 959239, 251 1021737 ,281 345212 6,018
6 Экономический эффект руб. 816880, 923 509734, 783 273616, 800 160023 2,506
i=1
В результате ТЭР эффекта от внедрения ИТП с пульсирующей циркуляцией теплоносителя на примере трех зданий, двух общежитий №5 и №7 и учебного корпуса №13 ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» виден положительный экономический эффект который составляет 1600232 руб./год.
Результаты, описанные в статье, получены в рамках исследования по гранту № 8-48-130008 р_а «Система отопления здания с улучшенной эффективностью теплопередачи отопительных приборов» от Федерального государственного бюджетного учреждения "Российский фонд фундаментальных исследований".
Литература
1. Левцев А.П., Лапин Е.С., Чжан Ц. Повышение эффективности теплопередачи секционных радиаторов в системах теплоснабжения зданий // Инженерно-строительный журнал. 2019. № 8(92). С. 63-75.
2. Лапин Е. С. Оценка «перетопов» в системах коммунального тепло-снабжения / Е.С. Лапин, А.П. Левцев, С.Ф. Кудашев // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. / редкол. П.В. Сенин [и др.]. - Саранск, 2016. - С. 522-526.
3. Пат. РФ № 183885, МПК F24D3/02. Индивидуальный тепловой пункт с мембранным насосом / А. П. Левцев, Е. С. Лапин, М. П. Могдарев, А. В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва». - № 2018120830; заявл. 06.06.2018; опубл. 08.10.2018, Бюл. № 28.
4. Левцев А. П. Использование энергоэффективного мембранного насоса в схеме индивидуального теплового пункта здания / А. П. Левцев, Е. С. Лапин // Приволжский научный журнал. - 2018. - №4. - С. 53-59.
5. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: учеб. для вузов / Е. Я. Соколов. - 7-е изд., стер. -Москва: МЭИ, 2001. - 472 с.
6. Пат. РФ № 185737, МПК F15B21/12. Ударный узел / А. П. Левцев, Е. С. Лапин, М. П. Могдарев, А. В. Ениватов, Р. В. Панкратьев; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва». - № 2018135041 ; заявл. 04.10.2018; опубл. 17.12.2018, Бюл. № 35.
Technical and economic calculation of the effect of
implementing itp with pulsating coolant circulation Lapin E.S.
National Research Mordovia State University The purpose of this work was to determine the magnitude of the effect of using an individual heat point based on a two-circuit membrane pump with pulsating coolant circulation on residential and public buildings where sectional bimetal radiators are used as heating devices. This individual heat point eliminates the "under-heat" of the building, which is compensated by the use of electric heaters. An improved method for calculating costs is proposed, which allows taking into account the amount of under-discharge of heat energy due to a decrease in the efficiency of sectional radiators. Testing of the method was carried out on the example of two dormitories №5 and №7 and the educational building №13 OF the National Research Mordovia State University. The resulting value of the effect is consistent with an increase in electrical energy consumption of these buildings within 10%. Keywords: individual heat point; two- section diaphragm pump;
pulsating mode. References
1. Levtsev AP, Lapin ES, Zhang Ts. Improving the heat transfer
efficiency of sectional radiators in building heating systems // Engineering and Construction Journal. 2019.No 8 (92). S. 6375.
2. Lapin E. S. Evaluation of "overflows" in public heat supply systems / E.S. Lapin, A.P. Levtsev, S.F. Kudashev // Energy-efficient and resource-saving technologies and systems: Sat. scientific tr Int. scientific-practical conf. / editorial. P.V. Senin [et al.]. - Saransk, 2016. - S. 522-526.
3. Pat. RF number 183885, IPC F24D3 / 02. Individual heat point
with a diaphragm pump / A.P. Levtsev, E.S. Lapin, M.P. Mogdarev, A.V .; applicant and patentee of FSBEI HE "Mordovian State University named after N.P. Ogaryova. " -No. 2018120830; declared 06/06/2018; publ. 10/08/2018, Bull. Number 28.
4. Levtsev A. P. The use of an energy-efficient membrane pump in
the scheme of an individual heat point in a building / A. P. Levtsev, E. S. Lapin // Volga Scientific Journal. - 2018. - No. 4. - S. 53-59.
5. Sokolov E. Ya. Heating and heating networks: textbook. for
universities / E. Ya. Sokolov. - 7th ed. - Moscow: MPEI, 2001 .-- 472 p.
6. Pat. RF number 185737, IPC F15B21 / 12. Impact unit / A.P.
Levtsev, E.S. Lapin, M.P. Mogdarev, A.V. Enivatov, R.V. Pankratiev; applicant and patentee of FSBEI HE "Mordovian State University named after N.P. Ogaryova. " - No. 2018135041; declared 10/04/2018; publ. 12/17/2018, Bull. Number 35.
X X О го А С.
X
го m
о
2 О M
о
