Повышение эффективности систем отопления.

Автономные энергоустановки

Если рассматривать жилой дом как энергопотребляющий объект, то доля теплопотерь в нем в зимний период составляет: через неутепленные или разбитые окна и двери подъездов — 24, через стены — 26, через подвал, перекрытия, лестничные клетки — 11, через вентиляционные отверстия и дымоходы — 39 %.

Теплопотери происходят не только через стены здания. Они могут иметь место во время аварий на трассах и на тепловых узлах жилых домов.

Большое количество тепловой энергии уходит из-за некачественного строительства: щели у оконных рам, швы между панелями, крыши и т. п., а также в домах со вставленными обогревательными устройствами в стенах (на 30 % больше, чем с обычными отопительными приборами). До 15–20 % тепловой энергии теряется в тепловых сетях, свидетельством чего является зеленая трава, растущая зимой над теплотрассами.

На коммунально-бытовые нужды в Республике Беларусь расходуется примерно 65 % тепловой энергии. В то же время потери тепла при производстве и передаче тепловой энергии в отопительных котельных республики достигают 30 %. На 1 м² отапливаемой площади в нашей стране затрачивается в 2 раза больше условного топлива, чем в Германии и Дании.

Годовой расход тепловой энергии в нашей стране на отопление и вентиляцию 1 м² общей площади в 5–6 этажном доме составляет 150–170 кВт×ч, в Скандинавских странах — 70–90 кВт×ч. На Западе после энергетического кризиса 1972–1973 и 1995 г. передовые европейские страны уменьшили расход тепловой энергии на отопление жилых домов в 2 раза. А это не только экономия денежных средств, но и, главное, — изменение самого мышления граждан и руководителей.

Согласно санитарным нормам горячая вода в квартиры должна подаваться не ниже 50 ^оС, подается же она при температуре 37–38 ^оС. Температура воздуха в квартире должна поддерживаться на уровне 18–20 ^оС (комфортная зона), а на кухнях — 16–18 ^оС. Семья оплачивает лишь 16–17 % от общих затрат на отопление дома, а от стоимости вырабатываемой тепловой и электрической энергии — лишь 20 %. При такой существующей системе оплаты за потребляемые тепло- и электроэнергию добиться радикального изменения улучшения дела в бытовом секторе будет трудно до тех пор, пока жильцы не будут экономически заинтересованы в экономии тепловой энергии. А для этого предстоит переломить психологию всех граждан по отношению к экономии тепла, воды, газа. Весь европейский опыт показывает, что только продуманная непрерывная система воспитания и образования позволяет получить реальные результаты в энергосбережении в бытовом секторе и производственной сфере. На Западе, в частности в Германии, 78 % всего жилья получает тепло от местных котельных, стоимость единицы которого составляет 0,05 DМ/кВт×ч, в то время как при централизованном теплоснабжении этот показатель составляет 0,08. Имеющийся в нашей стране опыт децентрализованного теплоснабжения показывает высокую его эффективность. Местные котельные, построенные в столице (гостиница «Беларусь», несколько жилых домов и т. п.), окупают себя за 1,5–3 года. В 1998 году для обеспечения нужд страны было произведено 77 млн. Гкал, в 1999 году — 70 млн. Гкал тепловой энергии. Для того чтобы удовлетворить потребность республики в год достаточно 50 млн. Гкал.

Одним из технических решений сокращения сети теплоснабжения и экономии тепловой энергии является децентрализованная выработка тепла при помощи автоматизированных автономных, в т. ч. и крышных котельных, работающих на газовом топливе. Преимущество этого вида теплоснабжения состоит в следующем: возможность построить котельную, удовлетворяющую потребность именно данного здания; экономия земельного участка; экономия энергии за счет отсутствия потерь; возможность контроля теплоты и топлива; установка необходимого режима расхода теплоты в зависимости от продолжительности рабочего дня и температуры наружного воздуха; высокий КПД (90 %) котельных установок; более низкие температуры и давления теплоносителя, что повышает долговечность систем теплоснабжения.

Системы отопления жилых и общественных зданий являются одними из самых значительных потребителей тепловой энергии. Расход тепловой энергии на эти цели составляет более 30 % энергоресурсов, потребляемых народным хозяйством. При этом многоквартирные дома, построенные в1950–1960 годы, расходуют на нужды отопления от 350 до 600 кВт×ч на 1 м². Для сравнения укажем, что этот показатель составляет в Германии 260 кВт×ч, в Швеции и Финляндии — 135 кВт×ч.

Наиболее перспективными направлениями энергосбережения являются внедрение автономных систем тепло- и энергоснабжения, устройство напольного отопления, а также установок, использующих возобновляемые источники энергии и теплоутилизаторов.

Автономные системы теплоснабжения в виде мини-котельных становятся перспективными в тех местах, где в качестве топлива используется природный газ. Они и с экологической точки зрения способствуют улучшению состояния воздушного бассейна, т. к. из-за снижения количества сжигаемого газа уменьшается количество дымовых газов, а газовые выбросы содержат в 2–3 раза меньше вредных веществ в 1 м³, чем крупные районные котельные. Но децентрализованное теплоснабжение на базе небольших индивидуальных котельных является эффективным при малой плотности тепловой нагрузки (одно-, двухэтажные застройки в сельских и других населенных пунктах).

Естественно, при существующих развитых тепловых сетях централизованного теплоснабжения необоснованно говорить о повсеместном переходе на автономные котельные. Но внедрение их возможно в следующих случаях:

– при строительстве новых и реконструкции старых зданий в районах, где прокладка тепловых сетей технически невозможна;

– для обеспечения теплом объектов, не допускающих перепадов в теплоснабжении (школы, больницы), или потребителей, несущих из-за отсутствия тепла большие экономические потери (гостиницы);

– при обеспечении теплом потребителей, распложенных на концевых участках существующих тепловых сетей и испытывающих недостаток тепла из-за низкой пропускной способности тепловых сетей или недостаточного перепада давления между прямой и обратной магистралями;

– при строительстве объектов в небольших городах, где централизованное теплоснабжение развито слабо, а отдельные объекты вводятся разрозненно.

Основным элементом автономной энергоустановки являются комбинированные газовые настенные водонагреватели, в корпусе которых находится бесшумный циркуляционный насос и мембранный расширитель. Горячая вода от водонагревателя по металлическим трубам, укладываемым в бетонной подготовке пола или в плинтусе специальной конструкции, разводится по комнатам.

Опыт эксплуатации 72-квартирного девятиэтажного жилого дома в микрорайоне № 17 г. Гомеля с этой принципиально новой для нашей страны системой теплоснабжения, разработанной институтом «Гомельгражданпроект», показал ее надежность и экономичность. Так, за ноябрь 1999 г. проживающая в трехкомнатной квартире семья в составе 4 человек на отопление, горячее водоснабжение и приготовление пищи израсходовала 150 м³ газа. Причем треть этого количества израсходована непосредственно на кухне. Выполненные расчеты показали, что при традиционной системе теплоснабжения аналогичной квартиры от общедомовой системы с подключением к внешнему источнику для целей отопления и горячего водоснабжения потребовалось бы около 500 м³ газа.

Высокая эффективность работы предложенной системы поквартирного отопления достигнута благодаря:

– сравнительно высокому КПД газовых водонагревателей (~ 85 %);

– исключению потерь тепла за пределами квартир;

– отсутствию перерасхода тепла в межсезонные периоды (по имеющимся данным, он составляет до 20%);

– возможности поквартирного учета и покомнатного регулирования температуры внутри квартиры.

Кроме того, система поквартирного отопления и горячего водоснабжения существенно уменьшила количество приборов учета. Вместо используемых в настоящее время счетчиков газа, отопления, горячего и холодного водоснабжения достаточно установить только два прибора для учета расхода газа и холодной воды. Кроме того, отпадает необходимость в прокладке наружных тепловых сетей. Пожалуй, одно из самых главных преимуществ этой системы отопления перед традиционной состоит в том, что она дает возможность владельцу квартиры создать комфортную температуру воздуха не посредством открывания форточки и оконной створки, а с помощью регулировочного краника с ручным управлением или автоматической термостатической головкой, экономя тем самым свои деньги на отопление квартиры и государственные энергоресурсы.

Экономия расхода теплоты за счет перечисленных выше преимуществ поквартирного отопления достигает 30 % в год.

Возведение жилых домов с подобной системой инженерного обеспечения весьма оправдано в районах существующей городской застройки, где отсутствуют резервные мощности действующих централизованных источников теплоснабжения.

Опыт работы автономных котельных показывает, что они надежны и экономичны. При теплоснабжении от этих котельных потребитель получает тепловую энергию по тарифам, в 3 раза ниже действующих. За счет этого строительство таких котельных окупается практически за один сезон.

Во всех промышленно и энергетически развитых странах наблюдается очень быстрый рост применения электроотопления, выполняемого, как, правило, путем укладки нагревательных кабелей в пол. Применение электроотопления допускается СНИП 2.04.05-91. Для помещений с постоянным пребыванием людей установлено, что средняя температура подогреваемого пола не должна превышать 26 ^оС, а для дорожек вокруг бассейнов — не более 30 ^оС. Одной из таких систем электроотопления является кабельная система Теплолюкс. Она устанавливается в толще пола, что превращает всю обогреваемую поверхность в источник тепла, температура которого лишь на несколько градусов превышает температуру воздуха. Эта система, как и другие, подобные ей, используется как основная в отдельно стоящих зданиях, коттеджах и в тех случаях, когда нет возможности выполнить подключение центрального водяного отопления. Она может применяться как дополнительная система отопления (совместно с другими) для получения комфортной температуры.

Совершенно новый способ отопления помещений различного назначения разработан в БНТУ профессором В. П. Лысовом. Созданная им полимерная греющая электропроводка, состоящая из сотен тончайших полимерных волокон, обработанных по оригинальной технологии специальным раствором и соединенных в пучок, обеспечивает при одинаковом расходе электроэнергии гораздо более высокий, чем у металлического проводника, рост температуры, поскольку волокна постоянно греют друг друга. Эту проводку, а точнее, комплект проводов раскладывают по схеме на подготовленное бетонное основание и цементируют. Можно размещать провода и под плиткой, различными линолеумами, ковровыми покрытиями, под дощатым настилом и паркетом. В любом случае будет обеспечена рекомендованная медиками температура пола 25 ^оС, а воздуха 20–22 ^оС. Для надежности можно включить в сеть и автоматический терморегулятор.

Затраты на отопление и эксплуатацию этим способом в 1,5–2 раза ниже по сравнению с другими известными способами, в том числе и аналогичными зарубежными системами греющего пола, где используются металлические проводники. Но недостаток металлических проводников — сопровождающие его нежелательные для организма вихревые токи. Полимерный проводник генерирует электромагнитное поле в 2-10 раз более слабое, которое и близко не подходит к нижнему пределу.

Сфера применения этого способа обогрева очень широка: дома, квартиры, офисы, животноводческие помещения и др. Достоинства его оценены многими владельцами собственных домов, руководителями, но особенно довольны руководители совхозов, где новинка применяется уже 3 года и, кроме экономии энергоресурсов на отопление, во многом способствует сохранению поголовья скота и их привесу, Согласно проведенным учеными БелНИИ животноводства исследованиям мест содержания животных с обогреваемыми полами установлено, что сохранность и привесы поросят повышаются, при этом расход электроэнергии сокращается с 250 Вт при ламповом обогреве до 120-130 Вт при обогреваемых полах на 1 ското-место. Такой способ обогреваемых полов внедрен во многих хозяйствах страны.

Простоту устройства и эксплуатацию греющих полов, невысокую стоимость и расход электроэнергии в сравнении с традиционными технологиями обогрева оценили владельцы более 1,5 тысяч квартир и частных домов, дач и гаражей, офисов и магазинов республики, повысив себе комфортность проживания и труда. К этому следует добавить, что расходы по обустройству обогрева составляют 10–12 долларов США и компенсируются достигаемой экономией за 5–6 месяцев эксплуатации в холодное время года.

Для обеспечения общественных, жилых и производственных помещений дешевым теплом с использованием местных видов топлива экономически выгодно применять воздушное отопление на базе теплогенераторов.