Инновационные технологии в системах теплоснабжения

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СФЕРЕ ЖКХ И АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ

INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN THE SPHERE OF HOUSING AND ARCHITECTURAL COMPLEX

Галиев Р.Р.

студент 3-го курса, специальность «Монтаж и эксплуатация

сантехнических устройств, кондиционирования воздуха и вентиляции»,

ГБОУ СПО «Октябрьский коммунально-строительный техникум», Россия, г. Октябрьский

УДК 332

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN HEAT SUPPLY SYSTEMS

В настоящее время производители тепловой энергии жалуются на плохую собираемость оплаты коммунальных услуг, а потребители сетуют на необоснованно высокую стоимость и невысокое качество предоставляемых услуг. В ответ на критику о невысоком качестве услуг производители заявляют, что данное направление изначально является убыточным и собираемых денежных средств не хватает на реконструкцию тепловых сетей, котельных. Одной из существенных статей расходов при оплате услуг ЖКХ является строчка, связанная с отоплением и горячим водоснабжением. Выступления, публикации в средствах массовой информации зачастую носят негативный характер - критикуют, обвиняют в завышении цен, но не дают рекомендаций по выходу из сложившейся ситуации. Поэтому в этом докладе постараюсь рассмотреть и обобщить те инновационные технологии, которые существуют на сегодняшний день в сфере теплоснабжения.

1. В первую очередь, нужно определить, на что необоснованно тратится тепловая энергия. Очень часто приходится сталкиваться с обыкновенным обогревом улицы, когда плохая теплоизоляция на магистральных линиях позволяет наблюдать зеленую траву в зимнее время года. Поэтому применение современных материалов для устройства теплоизоляции теплопроводов

Тегиюиэоляря кз мпеданмхо ßytyta K-FIEX с гибким

НфуЯМШ [>XVAK'PHUM [ХМ1*Л№Ы К ЛИУНОЙ 1 им.

K-FLEX IN CUD cio» к sa&efcTBMO апжхмбной морсксй 31мосф?(ы, УФ-ючу*«*« и еодяжго пэра.

nO/)H№P№it ШСТI cepwo или черного цеега)

ТВЖМЗОЛЯЯЯ ИЗ ВСПЕНЕННОГО

»том с ттгъии roe™ к- fik

Рис. 1. Изоляция теплопроводов с применением вспененного каучука

дает существенную экономию тепловой энергии при ее транспортировке потребителям [1]. В качестве перспективного теплоизоляционного материала для трубопроводов тепловых сетей с температурным графиком 95-70 °С в проходных и непроходных каналах и систем горячего водоснабжения, прокладываемых в технических подпольях и подвалах зданий, рекомендуется вспененный каучук, производимый фирмой

ВШ^т USUES. Science. Education. Economy. Series: Economy. № 1 (7), 2014

165

L"Isolante K-Flex под фирменной маркой К-Flex (рис. 1). В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теплоизолированных трубопроводов бесканальной прокладки рекомендуется применять армопенобетон (АПБ), пенополимерминерал (поли-мербетон) и пенополиуретан (ППУ).

2. Регулярная и качественная промывка тепловых сетей является обязательным условием их длительной и бесперебойной работы [2]. Очевидно, что всевозможные зарастания, накипь и отложения на внутренних стенках устройств тепловых сетей влекут за собой существенные финансовые затраты. Пропускная способность труб резко снижается, соответственно возрастают расходы на электроэнергию, требуемую для поддержания необходимой температуры (рис. 2). Кроме того, образование отложений приводит к преждевременному выходу из строя труб. Избежать внепланового ремонта или даже полной замены элементов тепловых сетей можно только в том случае, если регулярно проводить промывку. При промывке тепловых сетей химическими реагентами удаляются с внутренних стенок образовавшиеся отложения, ржавчина и накипь. Осуществлять ее рекомендуется не реже одного раза в год, чтобы поддерживать систему в работоспособном состоянии. Кстати, частой промывки можно избежать, если установить фильтры для умягчения воды перед входом в тепловые сети. Если тепловые сети не промывались в течение 3-5 лет, то за такое время производительность системы снижается почти на 50 процентов, а это влечет за собой перерасход энергии. Более того, велика вероятность возникновения аварийной ситуации. Сегодня очень популярна промывка тепловых сетей гидродинамическим способом, который состоит в размягчении отложений, их разрушении и последующем удалении из трубопроводов. Вода и воздух подаются под давлением в рабочую зону промывочным насосом и циркулируют в ней определенное время. За счет создаваемой турбулентности отложения разрыхляются и выносятся водовоздушным потоком.

3. Устройство современных систем отопления. Современными системами отопления можно назвать такие, в которых нагревательные приборы оснащены термостатическим клапанами [3]. Термостаты позволяют экономить до 20 % тепла, идущего на отопление помещений (рис. 3).

Рис. 2. Трубопровод до и после промывки

Рис. 3. Балансировка двухтрубной системы отопления при помощи термостатического клапана

И здесь на первый план выходят вертикальные двухтрубные системы и горизонтальные поквар-тирные системы. Вертикальные двухтрубные системы напрямую экономят тепло. Когда помещение перегрето, термостат прекращает или уменьшает доступ теплоносителя в прибор. Так, теплоноситель попадает в прибор соседнего помещения, и если это помещение перегреется, то прикроется и его термостат. Таким образом, из циркуляции исключается лишний теплоноситель. Преимущества двухтрубной системы - экономия тепла и автономность отопления квартир. Горизонтальные поквар-тирные системы оптимальны с точки зрения теплотехники и гидравлики. Они более экономичны и наименее уязвимы в случае несанкционированной реконструкции, обладают эстетическими достоинствами и дают возможность поквартирного учета расходования тепловой энергии.

4. В целях экономии энергоресурсов в настоящее время начали применяться тепловые насосы [7] - компактные отопительные установки, предназначенные для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Они экологически чистые, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а также чрезвычайно экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, насос производит до 3-4 кВт тепловой энергии (рис. 4).

Принцип действия теплового насоса

Рис. 4. Принципиальная схема действия теплового насоса

Экономическая эффективность применения тепловых насосов зависит от температуры низкопотенциального источника тепловой энергии (теплота воды в водоемах, теплота грунта на глубине ниже глубины его промерзания зимой, канализационные воды, промышленные выбросные горячие газы и вытяжной выбросной в атмосферу воздух); стоимости электроэнергии в регионе; себестоимости тепловой энергии, производимой с использованием различных видов топлива.

Использование тепловых насосов вместо традиционно используемых источников тепловой энергии экономически выгодно, потому что: отпадает необходимость в закупке, транспортировке, хранении топлива; высвобождается значительная территория, необходимая для размещения котельной; установка не нарушает целостность интерьера, так как нет внутреннего и внешнего блока, занимает минимум пространства.

Тепловые насосы не относятся к дешевому оборудованию. Начальные затраты на установку этих систем несколько выше стоимости обычных систем отопления и кондиционирования. Цена геотермального теплового насоса рассчитывается из условия 300-400 USD за 1 кВт тепловой мощности. Однако, если рассматривать эксплуатационные расходы, то первоначальные вложения в геотермальный обогрев, охлаждение и горячее водоснабжение быстро окупаются за счет энергосбережения. Кроме того, необходимо учитывать, что при работе теплового насоса не требуется никаких дополнительных коммуникаций, кроме бытовой электрической сети.

5. Применение системы рекуперации воздуха. Рекуперация - это процесс возврата части тепловой энергии [4]. Рекуперация воздуха - процесс нагревания холодного приточного воздуха удаляемым теплым вытяжным. Для осуществления этого процесса в каждом здании должна быть система

приточно-вытяжной вентиляции. Сейчас при строительстве используют самые лучшие материалы, ставят герметичные окна, двери и в борьбе за экономию тепла создаются герметичные помещения, в которые совсем не проникает свежий воздух. А дышать-то надо. Причем дышать свежим чистым воздухом. Идеальным решением данного вопроса являются вентиляционные устройства, позволяющие сохранять тепло зимой и холод летом. Называется такое устройство рекуператор воздуха. Именно рекуператоры вписываются в общую цель - сделать каждое новое здание энергоэффективным. Принцип рекуперации прост: так как вытяжная вентиляция выбрасывает на улицу теплый воздух, мы можем нагревать им холодный приточный воздух. Вытяжной воздух, удаляемый из помещения, проходит через специальную теплообмен-ную кассету, в которой он нагревает охлажденный приточный воздух, через стенки теплообменника. Стоит заметить, что приточный и вытяжной потоки не смешиваются, а лишь передают или забирают тепло от стенок теплообменника. Приточно-вы-тяжные агрегаты эффективно работают даже при температуре до - 30 0C (рис. 5).

Рис. 5. Схема установки рекуператора

6. В целях экономии тепловой энергии для нужд систем отопления и горячего водоснабжения на рынке энергосберегающего оборудования появился новый класс продуктов - термомайзеры [6]. Они могут применяться практически в любых системах отопления и горячего водоснабжения. Термомайзеры предназначены для автоматического регулирования температуры горячей воды. Термомайзер позволяет экономить расход первичного теплоносителя, а значит, и денежные средства (рис. 6).

ВШ№ USUES. Science. Education. Economy. Series: Economy. № 1 (7), 2014

167

Рис. 6. Пример применения регулятора температуры термомайзера Р-2Т-18

Экономия, получаемая при установке термомайзера, объясняется двумя факторами: во-первых, в случае если после прохождения через систему отопления теплоноситель сохраняет высокую температуру, она снова задействуется системой, а не уходит в теплоцентраль. Вторичное использование теплоносителя дает неоспоримый плюс, так как для обеспечения необходимой температуры требуется гораздо меньшее количество первичного теплоносителя, чем без использования термомайзера. Этот вариант подходит для жилых, общественных и административных зданий; во-вторых, благодаря термомайзеру мы можем устанавливать необходимую нам температуру теплоносителя в то время, когда помещение не используется. Таким образом, происходит сокращение расхода тепловой энергии, а следовательно - ее экономия.

Прибору задается определенная программа, в зависимости от которой он будет поддерживать заданную температуру воды в системе горячего водоснабжения, поддерживать заданный температурный график в системе отопления, ограничивать температуру теплоносителя в обратном трубопроводе системы отопления, корректировать температуру теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления по отклонению температуры внутри помещения от заданной. Благодаря наличию датчика уличной температуры термомайзер чутко реагирует на изменения температуры наружного воздуха. Это особенно важно весной, когда наблюдаются резкие перепады дневной и ночной температуры. Происходит отслеживание динамики, и поэтому внутри здания всегда поддерживается заданная температура. Тип регулятора зависит от типа системы водоснабжения и отопления. Термомайзеры с одним типом регуляторов температуры используются в системах теплоснабжения жилых, общественных и административных зданий, другие подходят для открытых

систем горячего водоснабжения и систем отопления, третьи - для закрытых систем горячего водоснабжения и систем отопления с насосным смешением и в виде дополнительной опции для систем вентиляции и кондиционирования воздуха. От типа регулятора зависит та экономия, которую можно получить при установке термомайзера. Устройство имеет долгий срок эксплуатации. В зависимости от качества теплоносителя оно может работать и 1520 лет. Практика реализации энергосберегающих проектов в сфере ЖКХ показывает: экономия те-плопотребления при использовании терморегулятора может достигать 50-60 %, что снизит оплату за потребленное тепло на 30-40 %.

Данный перечень инноваций в сфере теплоснабжения является далеко неполным. Однако даже внедрение предложенных направлений позволит сэкономить от 40 до 60 % денежных средств конечным потребителям.

Список литературы:

1. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети. - М.: ИНФРА - М., 2010 . - 480 с.

2. Смирнова М.В. Теплоснабжение. - Волгоград: Издательский дом «ИН-ФОЛИО», 2009.- 317 с.

3. Журнал «Сантехника». - 2009. - № 2.

4. Вентиляционные устройства ALASCA [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.alasca.ru

5. «ИНТЕРПРОЕКТ» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.energo-resurs.ru/vzh_tezis_2007 _11.htm.

6. Энергоэффективная Россия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://energosber.info/articles/ energy-tools/61692/.

7. Ремонт и строительство [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://remontinfo.ru/article.php?bc_ tovar id=111.