энергоэффективность теплоносителя

Отопление промышленных объектов и домов обходится достаточно дорого. Понизить расходы на платежи позволят энергосберегающие системы отопления, благодаря которым можно сэкономить значительные средства, не отказываясь от комфортных условий в помещении.

Предлагаем разобраться, какие существуют варианты повышения энергоэффективности дома, в чем особенности их применения. Подробный обзор энергосберегающих технологий поможет принять решение о целесообразности обустройства того или иного вида отопительной системы.

• Способы повышения энергоэффективности дома
• Система управления «Умный дом»
• Снижение расходов при помощи приборов
• Энергоэффективные котлы и печи
• Использование экологически чистого топливаОтопление дровяными печамиДве разновидности тепловых насосовСолярные энергосберегающие устройства
• Отопление дровяными печами
• Две разновидности тепловых насосов
• Солярные энергосберегающие устройства
• Выводы и полезное видео по теме

Способы повышения энергоэффективности дома

Сократить затраты энергии, используемой для отопления, можно разными методами:

• повышением энергоэффективности строения;
• применением системы «Умный дом», а также другой автоматикой, позволяющей минимизировать затраты;
• снижением электропотерь при помощи радиаторов и иных приборов;
• увеличением КПД отопительных котлов или печей;
• использованием экологичных видов энергии (дрова, солнечные батареи).

Для достижения лучших результатов можно применять комбинацию двух или более вариантов.

Даже самая надежная и качественная система отопления не принесет особой пользы, если в доме происходит масштабная отдача тепла, поэтому следует предпринять меры, которые будут препятствовать утечкам теплоэнергии через щели и открытые форточки.

Важно предпринять простые, но эффективные шаги, обложив теплоизоляционным материалом полы, стены, двери, потолки, оконные рамы. Помимо утепления по нормативным требованиям можно разместить и дополнительную изоляцию. Это позволит еще больше сократить теплопотери, тем самым повысив энергоэффективность здания.

Для проведения качественной теплоизоляции можно вызвать специалиста-энергоаудитора. Он произведет тепловизионную съемку дома, что позволит выявить места наиболее интенсивных теплопотерь, изоляцию которых нужно осуществить в первую очередь

Как правило, наибольшие потери тепла происходят через стены, перекрытие чердака, а также пол по лагам. Эти участки требуют качественной теплоизоляции. Для предотвращения утечек тепла через окна можно использовать ставни, закрывающиеся на ночь.

Система управления «Умный дом»

Автоматические устройства комплекса «Умный дом» способны внести огромный вклад в дело экономии энергоносителей, используемых для получения тепла.

Максимального уровня эффективности можно достичь, выбирая систему, оснащенную рядом дополнительных функций, а именно:

• погодозависимым управлением;
• датчиком температуры, устанавливаемым внутри помещения;
• возможностью внешнего управления при предусмотренном обмене данных;
• приоритете контуров.

Рассмотрим все вышеперечисленные преимущества подробнее.

Погодозависимое управление температурой в доме предполагает корректировку уровня нагрева теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Если на улице ударил мороз, вода в радиаторе будет несколько горячее, чем обычно. В то же время при потеплении нагрев будет осуществляться менее интенсивно.

Отсутствие же подобной функции часто приводит к излишнему повышению температуры воздуха в комнатах. Это не только ведет к перерасходу энергоносителей, но и не слишком комфортно для обитателей дома.

Сенсорные панели управления предоставляют возможность выбора опции энергосберегающего режима, что позволяет быстро и без особого труда отрегулировать температуру в доме

У большинства подобных приборов предусмотрено два режима: «лето» и «зима». При использовании первого отключаются все отопительные контуры, при этом остаются функционировать лишь приспособления, предназначенные для круглогодичного использования, например, подогрева бассейна.

Датчик комнатной температуры нужен не только для контроля за поддержанием автоматически установленной температуры. Как правило, это устройство совмещается с регулятором, что позволяет при необходимости повысить или понизить нагрев.

Внешний датчик температуры – непременная составная часть большинства блоков управления «Умных домов». Подобные приборы в обязательном порядке устанавливаются в помещении, а если подача тепла осуществляется поэтажно, то и на каждом этаже

Терморегулятор можно запрограммировать на снижение температуры в комнатах в течение определенных часов, например, когда обитатели дома уходят на работу, что способствует значительной экономии расходов тепла.

Приоритет отопительных контуров при одновременном функционировании различных устройств. Так, при включении бойлера блок управления отключает вспомогательные контуры и другие устройства от теплоснабжения.

Благодаря этому снижается мощность котельной, что позволяет уменьшить топливные расходы, а также равномерно распределить нагрузку на заданный отрезок времени.

Система климат-контроля, связывающая в единую сеть управление кондиционированием, отоплением, электроснабжением, вентиляцией, не только повышает комфорт в доме и сводит к минимуму риск внештатных ситуаций, но и позволяет экономить энергоносители.

Приводы климат-контроля, регулирующие все функции поддержания температурных параметров в комнате, как правило, скрываются от глаз, например, размещаются в коллекторном шкафу

Внешнее управление — возможность передачи данных на смартфоны позволяют хозяевам отслеживать ситуацию, чтобы при необходимости оперативно внести коррективы. Одно из таких решений — GSM-модуль для котла отопления.

Снижение расходов при помощи приборов

Наиболее эффективной считается система отопления, позволяющая достичь комфортного нагрева при минимальной температуре теплоносителя. Для достижения этой цели лучше всего использовать схему водяного теплого пола.

Этот способ отличается комфортностью и гигиеничностью, к тому же конструкции совершенно скрыты от глаз, что позволяет сочетать теплый пол с различными видами традиционных покрытий: плиткой, линолеумом, ковролином, паркетом

К сожалению, в условиях сурового климата теплые полы часто не способны компенсировать теплопотери, особенно, если в доме предусмотрены большие остекленные пространства. Это объясняется тем, что максимально допустимая температура напольного покрытия имеет жесткий предел: она не должна превышать +27°С.

Оптимальным вариантом в этом случае является комбинация теплого пола с современными радиаторами, которые можно подключать снизу из пола либо стены, что позволяет исключить из интерьера не слишком эстетичную подводку труб.

В продаже представлен огромный ассортимент радиаторов, которые различаются не только изготовителем и типом устройства, но и цветом, формой, размером. Это позволяет найти оптимальную модель, чтобы вписать ее в интерьер

Если исходить из принципа энергоэффективности, лучше остановиться на коллекторно-лучевой двухтрубной схеме радиаторного отопления. В этом случае в каждое помещение проводится особая отопительная ветвь — подающий и обратный элемент.

Подобная система позволяет поддерживать в каждой комнате свою температуру, минимально влияя на соседние помещения.

Энергоэффективные котлы и печи

Чтобы сберечь энергию, получаемую из ископаемого топлива, стоит заменить традиционный обогреватель экологичной и энергоэффективной печью (на масле или газе) либо котлом отопления. В первом случае важно уделить внимание системе воздуховодов, осуществляющих распределение нагретого воздуха по комнатам.

Если срок службы старого котла превышает десять лет, его лучше заменить современной моделью, коэффициент полезного действия которой может достигать 94 процента

При использовании котлов необходимо также продумать коммуникации, по которым вода будет проходить, направляясь в радиаторы или системы теплых полов.

При выборе котлов или печей важно учесть следующие факторы:

• Наличие вентиляции. Котел или печь, оснащенные герметичной камерой сгорания, должны обдуваться потоком наружного воздуха. Это препятствует возможному загрязнению воздуха в пределах помещения и снижает вероятность проникновения в дом наружных воздушных масс.
• Наличие электрического розжига. Подобные модели считаются намного эффективней вариантов с запальным пламенем.
• Емкий теплообменник и конденсатор, которые позволяют скапливать избыточную энергию, что позволяет сэкономить на выработке новых калорий.

Современные печи и котлы хотя и работают на ископаемых видах топлива (мазут, пропан), все же считаются энергоэффективными и экологичными устройствами. Для их функционирования достаточно минимального количества горючего, а число вредных веществ, которые выделяются при сгорании, ничтожно мало.

Использование экологически чистого топлива

Сейчас первоочередное внимание уделяется развитию альтернативной энергетики с использованием возобновляемых ресурсов.

Среди наиболее распространенных вариантов можно назвать следующие:

• древесина;
• тепловые насосы;
• устройства по переработке солнечной энергии.

Кроме того, разрабатываются и другие методы энергосберегающих технологий, например, ветрогенераторные установки.

Отопление дровяными печами

На протяжении веков древесина широко применялась для отопления домов и приготовления пищи: это доступный большинству населению возобновляемый ресурс. В целях получения тепла можно использовать не только полноценные деревья, но и древесные отходы, как например, хворост, сучья, стружки.

Для сжигания подобного топлива предназначены специальные дровяные печи, которые могут представлять сборную конструкцию из чугуна или сварную – из стали.

Недостатки дровяных печей

В то же время у подобных устройств имеется ряд недостатков, которые мешают их широкому использованию:

• Дровяные печи считаются наиболее неэкологичными нагревателями, работающими на возобновляемых источниках энергии: при горении древесины в воздух попадает большое количество продуктов сгорания.
• Заготовка дров, осуществляемая самостоятельно, требует значительного объема работ:трубка дерева, пилка и колка дров. Кроме того, печи необходимо часто очищать от скопившейся золы.
• Отопительные устройства на дровах также считаются наиболее пожароопасным нагревателями, поскольку при неправильном обслуживании дымоходов в них может возникнуть возгорание.
• Печи нагревают помещение, где они расположены, в то время как воздух в других пространствах может оставаться холодным на протяжении долгого времени.
• Дровяные нагреватели не подходят для установки в обычном городском жилье — некоторые модели можно смонтировать и в квартирах, однако этот процесс требует согласования и оформления большого числа документов.

При выборе дровяной печи нужно отдать предпочтение эффективной современной модели. Некоторые варианты обладают специальными устройствами – каталитическими нейтрализаторами, позволяющими сжигать не до конца сгоревшие жидкости и газы, что повышает эффективность и снижает выбросы вредных элементов.

Для большей эффективности некоторые модели дровяных печей оснащаются двойными стенками или вентиляторами. Подобные варианты позволяют улучшить циркуляцию воздуха, повышают выработку и распространение тепла

В некоторых современных дровяных печах предусмотрены также специальные перегородки, которые располагаются над рабочей камерой. Они направляют оставшиеся газы и жидкости в огонь, повышая эффективность горючих материалов. Подобные конструкции позволяют также снизить накопление креозота.

Для более равномерного нагрева можно подумать о монтаже газодровяной печи, которая позволяет использовать одновременно два вида топлива. Возможна также установка уличных дровяных печей: с их помощью нагревается вода, которая циркулирует через теплообменную систему, обогревая помещения.

Две разновидности тепловых насосов

Подобные агрегаты давно заслужил большую популярность: это один из самых эффективных видов отопления домов, представляющий минимум опасности для окружающей среды.

Распространенный вариант воздушного теплонасоса получил название «мини-сплит». Он обладает наружным и одним либо несколькими внутренними блоками, которые могут подавать как горячий, так и холодный воздух

Представленные на рынке модели относятся к двум типам:

• Воздушные тепловые насосы. Устройства, оснащенные специальными приспособлениями, способными даже в холодные дни (до -20°С) улавливать тепло из атмосферы, а затем распределять его по дому при помощи проложенных воздуховодов.
• Геотермальные тепловые насосы. Подобные приспособления позволяют воспользоваться теплом грунта. Для этого в земле ниже уровня промерзания (как правило, ниже 1,2 м) осуществляется горизонтальная прокладка кольцами. Если же площадь участка чересчур мала, то  насосы размещаются в вертикально пробуренных скважинах, глубина которых может доходить до 200 м. Подробнее об организации такого отопления написано в этой статье.

Хотя для функционирования тепловых насосов необходимо электричество, эти приборы признаны энергоэффективными, поскольку сравнительно с потраченными ресурсами они извлекают много больше тепла — один к трем для воздушных, один к четырем для геотермальных устройств.

При этом приборы не загрязняют воздух и полностью пожаробезопасны. Достоинством тепловых насосов является их способность работать в обратном режиме, то есть не только нагревать, но и охлаждать воздух. На геотермальные аппараты можно также устанавливать водонагреватели, обеспечивая нагрев воды до +60°С.

Хотя стоимость геотермальных устройств выше чем у воздушны, первый вариант считается более перспективным, поскольку такие насосы обладают большей эффективностью (+)

Новые и реконструируемые дома можно оснастить как тепловыми, так и геотермальными приборами, тогда как в старых возможно осуществить лишь монтаж насоса первого типа.

Пользуясь тепловыми насосами, нужно учесть, что их эффективность зависит от разницы температур потребителя и источника. В случае морозов приходится применять оборудование со значительным превышением мощности, либо воспользоваться для отопления дома дополнительными приборами, например, энергоэффективными котлами или печами.

Солярные энергосберегающие устройства

В последнее время большое значение уделяется развитию технологий, позволяющих использовать для бытовых и промышленных целей энергию солнца.

Солнечные воздушные коллекторы

Простой и экономичный метод обогрева строения, который чаще всего применяется в качестве дополнительного источника электроэнергии. В этом случае на крыше с южной стороны дома монтируются специальные устройства, так чтобы даже зимой на них падал солнечный свет.

После того как внутри камеры достигается предельная температура, в ней автоматически включается крошечный вентилятор, ответственный за теплообмен. Воздух из комнат начинает проходить сквозь коллектор, а «отняв» тепло, вновь поступать внутрь дома.

В зависимости от энергоэффективности строения и количества солнечного света, коллектор может нагревать пространство площадью 44 кв. м и более.

Солнечные воздушные коллекторы – недорогие, надежные и эффективные приспособления. При наличии определенных навыков такие приборы можно сделать самостоятельно (+)

Долговечные коллекторы, на содержание которых требуется минимум средств, годятся для монтажа в новых или реконструированных домах.

Подобные устройства являются экологично-рентабельным вариантом отопления зданий, однако перед их установкой потребуются тщательные расчеты, чтобы правильно определить размерную сеть и планируемую мощность коллекторов.

В зависимости от конструкции солнечные модули могут работать совершенно автономно или использовать небольшое количество электроэнергии из сети. В последнем случае понадобится внести соответствующие изменение в прокладку электрокоммуникаций.

Водяные солнечные коллекторы

Более сложным вариантом солярных устройств являются солнечные системы горячего водоснабжения. Их конструкция включает в себя описанные выше коллекторы, монтируемые на крыше здания, накопительного бака, который чаще всего устанавливается в подсобном помещении (подвале, чулане), а также соединяющих их труб.

Жидкий теплоноситель, в качестве которого применяется вода либо нетоксичный антифриз, нагнетается насосом в солнечные коллекторы, где температура жидкости значительно повышается. После этого она переходит обратно в резервуар, откуда через теплообменник тепло передается воде, находящейся в особом баке.

Хорошо нагретая жидкость используется для бытового применения, например, для нагрева теплого пола или проточной системы.

На схеме изображена солярная система горячего водоснабжения. При большом количестве солнечных элементов и объемных резервуар, она вполне годится для обогрева целого дома (+)

Солярные системы для отопления зданий работают бесшумно, без выделения вредных веществ. Их можно использовать для работы в разном климате, однако их эффективность будет меняться в зависимости от конкретного региона — этот показатель требует проверки перед монтажом.

Энергосберегающая схема нагрева подойдет как для новостроек, так и для старых зданий, важно только учесть, что для работы электронных управляющих устройств и насосов необходимо небольшое количество электричества.

Основным недостатком подобных систем является производство избытка горячей воды в теплые сезоны. При жарком лете это может оказаться проблемой: как правило, избыточное тепло сбрасывают через отвод зарытой в землю трубы.

Пассивное солнечное отопление

Экономичный способ обогрева дома – применение системы пассивного солярного отопления. Для подобных конструкций не требуется проведения дополнительных коммуникаций, а также использования дополнительных механических приспособлений, например, насосов или вентиляторов.

Единственное, что требуется для обогрева, — большое число ясных дней и низкое солнце, которое дает тепло окнам, находящимся на южной стороне.

Как правило, днем внутреннее тепло поглощается кирпичными либо гипсовыми стенами, а также бетонными полами. В ночное же время оно выпускается для поддержания комфортной температуры в здании.

Чтобы подобный дом являлся энергосберегающим, он должен быть герметичным и хорошо теплоизолированным. Для этого применяются специальные низкоэмиссионные окна, хранящие тепло в зимнюю пору и отражающие его летом.

Функция пассивного солярного отопления должна быть предусмотрена уже на стадии проектирования дома. Добавить ее в уже существующие здание чрезвычайно сложно (+)

Пассивный солнечный вариант в солнечных местностях позволяет экономить 50-79% от расходов на отопление. Вполне естественно, что строительство подобного дома обойдется собственникам намного дороже, чем обычное строение, однако в долговечной перспективе выгода подобной конструкции однозначна.

К сожалению, в российском климате этот метод не слишком востребован из-за низких температур, при которых через окна теряется больше тепла, нежели поступает от солнечного света.

Солнечное отопление — перспективное направление, которое с каждым годом набирает все большую популярность. Использование гелиосистем особенно актуально для теплых регионов. На нашем сайте есть серия статей, посвященных солнечным системам отопления.

• Солнечная энергия как альтернативный источник энергии: виды и особенности использования гелиосистем
• Солнечные батареи для дачи и дома: виды, принцип работы и порядок расчета гелиосистем
• Как сделать солнечный коллектор для отопления своими руками: пошаговое руководство

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже видеоролике рассказывается об одном из наиболее эффективных способов энергосбережения — использовании солнечных коллекторов.

Существует множество разнообразных вариантов отопительных систем, потребляющих минимум ископаемого сырья. Главной задачей жильцов является выбор наиболее оптимальной схемы энергосберегающего отопления.

Хотя установка подобных конструкций потребует некоторых средств, они быстро окупят себя, поскольку помогают эффективно экономить на расходах за отопление.

Есть опыт использования энергосберегающих систем отопления? Пожалуйста, поделитесь с читателями информацией. Комментируйте публикацию, участвуйте в обсуждениях и задавайте вопросы по теме. Блок обратной связи расположен ниже.

Текст работы размещён без изображений и формул. Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Повышение технического уровня систем теплоснабжения является стратегической задачей развития современной энергетики в России. Достигнуть её можно путём эффективного использования энергосберегающего оборудования. Применение высокоэффективных технологий приводит к немедленному сокращению потерь теплоты и расхода топлива.

Главным показателем энергетической эффективности котельной является КПД, который учитывает потери топлива и теплоты при производстве и отпуске, а также затраты электроэнергии на привод механизмов. Достигнуть более высоких значений данного показателя возможно благодаря энергосберегающим мероприятиям.

Важной частью правильной работы котельной является соблюдение водо-химического режима тепловых сетей. Коррозия трубопроводов приводит к ухудшению процессов теплообмена и дополнительному расходу энергии. Загрязнение сетевой воды отложениями и продуктами коррозии влечёт за собой колоссальный рост энергозатрат на транспортировку тепла.

Сократить количество солевых отложений в котлах и трубопроводах можно путём добавления в воду реагентов, содержащих фосфонаты и акрилаты. Удаление продуктов коррозии производится путём продувки. Это не только улучшит теплосъём и теплопередачу, но и снизит эксплуатационные затраты на объект без потерь качества тепловых сетей.

Снижение расхода электроэнергии на 25-30% обеспечивает использование частотных приводов и устройств плавного пуска. Преобразователь частоты вентиляторов и дымососов полностью устраняет токовые перегрузки двигателя, а также исключает проскальзывание ремней. Благодаря установке частотного привода ликвидируется необходимость перезапуска технологического процесса при кратковременном отключении питания. В таком случае производится повторное безударное включение на вращающийся двигатель. Устройство плавного пуска является регулятором напряжения, который обеспечивает плавный пуск и остановку двигателей, что значительно снижает пусковые токи и ограничивает провалы напряжения в сети. Помимо сохранения электрической энергии данное решение актуально за счёт продления срока эксплуатации двигателя на 15%.

При использовании природного газа в качестве основного топлива добиться значительной экономии энергии можно за счёт использования конденсационных теплообменников. В теплоутилизаторах, представляющих собой калориферную установку, теплоносителем является не вода, а уходящие газы. От газов теплота переходит к воде, идущей на горячее водоснабжение. Вода, проходя по оребренным трубкам, получает некоторую часть теплоты от продуктов сгорания. Это помогает сократить расход топлива, необходимый для приготовления греющей воды в теплообменнике.

Рассмотрим работу системы с конденсационным теплообменником на примере схемы:

Система глубокой утилизации тепла продуктов сгорания котлов

Основные элементы схемы: 1-станционный котёл; 2-паровая турбина; 3-генератор; 4,5,6-отборы пара на регенеративный подогрев конденсата, питательной и сетевой воды; 7-узел глубокого охлаждения, конденсации и утилизации тепла, конденсационный теплообменник, КТ; 8-каплеуловитель; 9-газоход; 10-поддон и резервуар для слива, сбора и отвода конденсата продуктов сгорания; 11-РОУ; 12-бойлерная; 13-конденсатор; 14-конденсатный насос; 15-деаэратор; 16-питательный насос; 17-подогреватель конденсата высокого давления, ПВД; 18- подогреватель конденсата низкого давления, ПНД; 19- дренажный насос; 20- бойлерный насос; 21-сборный бак конденсата; 22-коллектор конденсата.

Конденсат пара из конденсатосборника насосом 14 подается в сборный бак 21, а оттуда в распределительный коллектор 22. С помощью системы автоматического регулирования конденсат делится на два потока: первый подаётся в узел глубокой утилизации, а второй – на подогреватель низкого давления (ПНД) 18, а после в деаэратор 15. Глубокая утилизация обеспечивается с помощью конденсата пара из конденсатора турбины. Продукты сгорания охлаждаются до требуемой температуры (40 0С).

Нагретый конденсат пара из конденсационного теплообменника 7 подается через ПНД 18 (или минуя его) в деаэратор 15. Полученный в конденсационном теплообменнике 7 конденсат продуктов сгорания сливается в поддон и резервуар 10. Затем он подается в бак загрязненного конденсата 23 и перекачивается дренажным насосом 24 в бак запаса конденсата 25, из которого конденсатным насосом 26 через регулятор расхода подается на участок очистки конденсата продуктов сгорания (на схеме не показан), где в дальнейшем подвергается обработке. Очищенный конденсат продуктов сгорания подают в ПНД 18 и далее в деаэратор 15 (либо сразу в деаэратор). Из деаэратора 15 поток чистого конденсата подают питательным насосом 16 в подогреватель высокого давления 17, а из него в котел 1.

Конденсационный теплообменник устанавливают в камере 35 на стыке котла 27 с газоходом. Тепловую нагрузку конденсационного теплообменника регулируют байпасированием, т. отводом части горячих газов помимо конденсационного теплообменника через байпасный канал 37 дроссель-клапаном (шибером) 36.

В итоге, применение таких теплоутилизационных агрегатов, как конденсационные теплообменники, позволяет приготовить воду для систем отопления без затрат топлива, т. рационально использовать топливно-энергетические ресурсы котельной. За счёт теплоты дымовых газов в котельных установках можно добиться экономии природного газа около 6%. Более того, данные теплообменники имеют компактные габариты и малое аэродинамическое сопротивление.

Данное решение является достаточно эффективным в котельных установках. Оно не только позволяет сократить расход газа, используя теплоту продуктов сгорания, что приводит к экономии затрат на собственные нужды котельной, но также имеет экологическое значение. За счёт охлаждения выходящих газов уменьшается тепловое загрязнение окружающей среды.

Экономии топлива можно также достичь путём установки погодозависимой системы регулирования. Такая система управляет выработкой и отпуском тепловой энергии. Она позволяет регулировать автоматически температуру теплоносителя в разных контурах в зависимости от внешних факторов и погодных условий. В состав системы регулирования входят датчик контроля наружной температуры, который устанавливают с северной стороны снаружи объекта, и контроллер. В контроллере устанавливается температурная кривая, отражающая зависимость изменения температуры наружного воздуха и температуры теплоносителя. По выстроенной кривой автоматически определяются условия для создания теплового комфорта в помещениях. Как правило, для большей точности устанавливают датчики и внутри помещений.

Помимо обеспечения теплового комфорта в отапливаемых объектах, котельные, использующие погодозависимые системы регулирования, экономят до 15% топлива в сравнении с котельными, где данное решение не применяется.

Перечисленные мероприятия не только решают столь актуальную в наши дни проблему энергосбережения. Их применение также ведёт к экономии затрат на обслуживание котельных установок, продлению срока эксплуатации оборудования и снижению вредоносного воздействия на экологию окружающей среды.

• СП 89.13330.2012 Актуализированная редакция СНиП II-35-76 «Котельные установки».
• Шадек Е., Маршак Б., Крыкин И., Горшков В. Конденсационный теплообменник-утилизатор – модернизация котельных установок // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ. 2014. № 3 (24).

Тепловая сеть — совокупность устройств (включая центральные тепловые пункты, насосные станции), предназначенных для передачи тепловой энергии, теплоносителя от источников тепловой энергии до теплопотребляющих установок.

Энергосбережение (экономия энергии) — реализация правовых,организационых, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономно расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Энергосбережение — важная задача по сохранению природных ресурсов.

Повышение надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости), экономичности и экологичности тепловых сетей зависит не только от совершенствования их уровня технической эксплуатации, но и от своевременного ввода в действие новых прогрессивных технологий и технических новшеств в виде проектов и мероприятии.

Низкая надежность тепловых сетей — следствие технической политики, проводимой в нашей стране на протяжении десятилетий.

За последние 30 лет конструкция теплопроводов и применяемых гидротеплоизоляционных материалов не претерпела качественных изменений, и все совершенствование шло за счет индустриализации работ при строительстве и снижения первоначальных затрат.

В настоящее время в России и Европе имеются современные технические и конструктивные решения, позволяющие значительно повысить надежность и экономичность тепловых сетей.

Прежде всего к новым технологическим и конструктивным решениям относятся:

Применение конструкций теплопроводов типа «труба в трубе» с пенополиуретановой изоляцией в гидрозащитной полиэтиленовой оболочке.

Такая конструкция предусматривает применение не только предварительно изолированных пенополиуретаном и заключенных в полиэтиленовую оболочку труб, но и всех компонентов (отводов, тройников, неподвижных опор, шаровой арматуры бескамерной установки, компенсаторов и др. ), прокладываемых непосредственно в грунте, бесканально.

Надежная и безаварийная работа теплопроводов тепловых сетей обеспечивается путем использования системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК) изоляции.

Такая система позволяет контролировать качество монтажа и сверки стального теплопровода, заводской изоляций, работ по изоляций стыковых соединений. Контроль за состоянием ОДК в процессе эксплуатации теплопровода осуществляется с помощью детектора. Один детектор позволяет одновременно контролировать две трубы до 5 км каждая. Точное местоположение поврежденного участка определяется с помощью переносного локатора. Один локатор позволяет определить место повреждения на расстояние до 2 км от точки его подключения.

Срок службы тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией прогнозируется на 30 лет.

Вследствие практически полного отсутствия внешних вредных воздействий на трубопровод в ППУ изоляции повреждаемость его резко снижается по сравнению с традиционными конструкциями.

Применение шаровой запорной арматуры бескамерной установки, исключающей потери сетевой воды и необходимость эксплуатационно-ремонтного обслуживания.

При этом более высокая стоимость шаровой арматуры компенсируется отсутствием затрат на сооружение камер.

Применение в качестве секционирующих задвижек шаровой запорной арматуры больших диаметров, имеющей гидравлическое сопротивление на порядок ниже, чем у шиберной арматуры.

При этом при сооружении тепловых сетей диаметром 800 мм и более отпадает необходимость сооружения наземных павильонов.

Применение сильфонных компенсаторов взамен сальниковых, полностью исключающее потерю сетевой воды. Такие компенсаторы не требуют обслуживания.

Снижение скорости внутренней коррозии трубопроводов тепловых сетей.

Повреждаемость тепловых сетей от внутренней коррозии составляет около 30 % от общего числа.

Исследования, проведенные ВТИ, показали, что наиболее эффективным способом снижения скорости внутренней коррозии является повышение рН сетевой воды до 9,5-9,8.

Применение частотных преобразователей для автоматического регулирования производительности насосных станций путем изменения частоты вращения агрегатов, автоматизация систем управления и защиты НПС с применением микропроцессорной техники позволяют значительно повысить надежность работы и обеспечить управление и самозапуск НПС с РДП без постоянного присутствия дежурного персонала на них. Экономический эффект (сокращение потребления электроэнергии) от внедрения регулируемого привода насосов составляет 30-35 %.

Любую теплоэнергетическую систему с целью анализа можно условно разбить на 3-х основных участка:

• участок производства тепловой энергии (котельная);
• участок транспортировки тепловой энергии потребителю (трубопроводы тепловых сетей);
• участок потребления тепловой энергии (отапливаемый объект).

Каждый из приведенных участков обладает характерными непроизводительными потерями, снижение которых и является основной функцией энергосбережения

Обычно тепловая энергия, переданная в котельной теплоносителю поступает в теплотрассу и следует на объекты потребителей. Величина КПД данного участка обычно определяется следующим:

• КПД сетевых насосов, обеспечивающих движение теплоносителя по теплотрассе;
• потерями тепловой энергии по длине теплотрасс, связанными со способом укладки и изоляции трубопроводов;
• потерями тепловой энергии, связанными с правильностью распределения тепла между объектами-потребителями, гидравлической настроенностью теплотрассы;

периодически возникающими во время аварийных и нештатных ситуаций утечками теплоносителя

Использование отечественных мощных сетевых насосов с низким КПД практически всегда приводит к значительным непроизводительным перерасходам электроэнергии. Современные импортные насосы, разработанные уже в течение последнего десятилетия имеют КПД в 2-3 раза выше, чем у широко применяющихся сегодня отечественных, обладают высокой надежностью и качеством работы. Применение же устройств частотного модулирования для автоматического управления скоростью вращения асинхронных двигателей насосов в несколько раз повышает экономичность работы насосного оборудования.

При большой протяженности трубопроводов теплотрасс значительное влияние на величину тепловых потерь приобретает качество тепловой изоляции теплотрасс. При возрастании выше средней величины тепловых потерь по длине, следует уделить внимание следующему факту: в настоящее время на рынке появились новые виды предварительно изолированных теплопроводов, например типа «Экофлекс» (рис1). Тепловые потери такого трубопровода (например для «Экофлекс-Кватро» — 13,21 Вт/м против обычной стальной трубы с теплоизоляцией — 120 Вт/м) практически в 10 раз ниже , а надежность безаварийной работы в десятки раз выше. Последний показатель особенно актуален для снижения потерь, связанных с нештатными аварийными ситуациями, неконтролируемыми утечками теплоносителя и затратами на авральные ремонтные работы на теплотрассах

Гидравлическая налаженность теплотрассы является основополагающим фактором, определяющим экономичность ее работы. Подключенные к теплотрассе объекты теплопотребления должны быть правильно шайбированы таким образом, чтобы тепло распределялось по ним равномерно. В противном случае тепловая энергия перестает эффективно использоваться на объектах потребления.

Если вода для систем горячего водоснабжения (ГВС) подогревается на расстоянии от объекта потребления, то трубопроводы трасс ГВС обязательно должны быть выполнены по циркуляционной схеме. Присутствие тупиковой схемы ГВС фактически означает, что около 35-45% тепловой энергии, идущей на нужды ГВС, затрачивается впустую. Одним из способов, позволяющих значительно снизить потери энергии в ГВС, является производство горячей воды прямо в теплопунктах зданий — потребителей. Эффективным и современным способом для этого являются пластинчатые теплообменники, обладающие рядом существенных преимуществ по отношению к традиционно используемым кожухотрубным.

Рис 1. Изолированные теплопроводы экофлекс

Рис. 2 Тепловая сеть

Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов / В. Козин, Т. Левина, А. Марков, И. Пронина, В. Слемзин. – М. : Высш. Школа, 1980. – 408 с.

Теплоснабжение: Учебник для вузов / А. Ионин, Б. Хлыбов, В. Братенков, Е. Терлецкая; Под ред. Ионина. – М. : Стройиздат, 1982. – 336 с.

Ни для кого не является секретом, что положение любого государства в мировом сообществе определяется долей энергоресурсов, которыми это государство располагает и эффективностью распоряжения этими энергоресурсами. На сегодняшний день политика энергосбережения является приоритетным направлением развития систем энерго- и теплоснабжения. Фактически на каждом государственном предприятии, жилом и общественном здании составляются, утверждаются и воплощаются в жизнь планы энергосбережения и повышения энергоэффективности.

Система теплоснабжения страны не исключение. Она довольно велика и громоздка, потребляет колоссальные объемы энергии и при этом происходят не менее колоссальные потери тепла и энергии.

Энергосбережение — это комплекс мероприятий, направленных на сохранение и рациональное использование энергетических ресурсов. Россия богата природными ресурсами, это наложило отпечаток на построении ее экономики.

Говоря о энергосбережении в системах теплоснабжения можно выделить ряд мероприятий по сохранению и рациональному использованию энергетических ресурсов, а также выделить основные источники экономии к ним. Табл

Таблица. 1 Основные энергосберегающие мероприятия

Наименование мероприятия

Источник экономии

Внедрение вихревой технологии деаэрирования

— экономия топлива;

— экономия электрической энергии (на привод сетевых насосов);

— снижение затрат на ремонтные работы

Диспетчеризация в системах теплоснабжения

— экономия тепловой энергии;

— сокращение времени на проведение аварийно-ремонтных работ;

— сокращение эксплуатационных затрат (уменьшение эксплуатационного персонала)

Замена устаревших электродвигателей на современные энергоэффективные

— экономия электрической энергии;

— снижение эксплуатационных затрат;

— повышение качества и надёжности электроснабжения

Замена (постепенная) ЦТП на ИТП в блок-модульном исполнении

— экономия тепловой энергии;

— улучшение качества и надёжности теплоснабжения

Использование теплообменных аппаратов ТТАИ

— уменьшение капитальных затрат на строительство ТП;

— повышение надёжности теплоснабжения

Использование систем частотного регулирования в приводах электродвигателей на насосных станциях и других объектах с переменной нагрузкой

— экономия электрической энергии;

— повышение надёжности и увеличение сроков службы оборудования

Наладка тепловых сетей

— экономия тепловой энергии;

— улучшение качества и надёжности теплоснабжения

Нанесение антикоррозионных покрытий в конструкции теплопроводов с ППУ-изоляцией

— экономия тепловой энергии;

— улучшение качества и надёжности теплоснабжения

Обоснованное снижение температуры теплоносителя (срезка)

— экономия тепловой энергии;

— уменьшение вредных выбросов в атмосферу

Организация своевременного ремонта коммуникаций систем теплоснабжения

— снижение потерь тепловой энергии и теплоносителя;

— снижение объёмов подпиточной воды;

— повышение надежности и долговечности тепловых сетей

Перевод на независимые схемы теплоснабжения

— экономия тепловой энергии;

— экономия затрат на водоподготовку;

— повышение надёжности и качества теплоснабжения

Перевод открытых систем теплоснабжения на закрытые

— экономия тепловой энергии;

— экономия сетевой воды и затрат на водоподготовку;

— повышение надёжности и качества теплоснабжения

Применение антинакипных устройств на теплообменниках

— экономия теплоносителя;

— повышение надежности и долговечности работы теплообменных аппаратов;

— повышение надёжности и качества теплоснабжения

Применение асбестоцементных труб

— снижение затрат на трубопроводную арматуру;

— повышение надёжности и качества теплоснабжения

Применение осевых сильфонных компенсаторов в тепловых сетях

— экономия тепловой энергии и холодной воды;

— снижение затрат на техобслуживание и ремонт

Применение автоматических выключателей в системах дежурного освещения

— экономия электрической энергии

Прокладка тепловых сетей оптимального диаметра

— снижение теплопотерь в сетях;

— повышение надёжности и качества теплоснабжения

Системы дистанционного контроля состояния ППУ трубопроводов

— уменьшение количества аварийных ситуаций и времени их устранения;

— повышение надёжности и качества теплоснабжения

Организация тепловизионного мониторинга состояния ограждающих конструкций зданий и сооружений, трубопроводов и оборудования

— экономия тепловой энергии;

— предупреждение аварийных ситуаций

Своевременное устранение повреждений изоляции паропроводов и конденсатопроводов с помощью современных технологий и материалов

— сокращение потерь тепловой энергии

Можно выделить следующие основные проблемы в области теплоснабжения:

Возраст большинства источников тепла (ТЭЦ и котельные) больше 30 лет или приближаются к этому рубежу. Например, г. Северодвинск c самой современной промышленностью снабжается теплом от двух ТЭЦ с почтенным возрастом: одной – 30 лет, а второй – 70 лет.

Тепловые сети ветхие, более 70% от всех сетей, находящихся в эксплуатации, подлежат замене. Но даже очень скромный план капитального ремонта не выполняется, коммуникации стареют из года в год.

Потери тепла в тепловых сетях достигают 30%, т. из-за периодического или постоянного затопления сетей тепловая изоляция нарушена и пришла в негодность.

Потери тепла через «дырявые» окна составляет до 70% от общих тепловых потерь зданий.

В подавляющем большинстве индивидуальных и центральных тепловых пунктов отсутствует автоматика на отопление и ГВС.

К сожалению, централизация теплоснабжения, особенно в крупных городах, достигла такого уровня, что режимами трудно или практически невозможно управлять.

Подавляющее большинство систем теплоснабжения разрегулировано и обеспечение потребителей теплом и горячей водой сопряжено с большими перерасходами топлива и электроэнергии.

Сокращение персонала на предприятиях (как инженерного, так и рабочего) привело к тому, что системы теплоснабжения не эксплуатируются, а только поддерживается их жизнедеятельность, другими словами «латаются дыры».

В малых городах, наряду с указанными проблемами, очень остро ощущается недостаток квалифицированного персонала, как на руководящих должностях среднего звена, так и рабочего персонала.

Все выше перечисленные проблемы в теплоснабжении усугубляются ведомственной разобщенностью и корпоративными интересами, которые идут в разрез с интересами населения городов страны.

Исходя из проблем, которые присутствуют в теплоснабжении, должна быть принята государственная программа энергосбережения. Целесообразно на решение вопросов, связанных с энергосбережением и оптимизацией режимов систем теплоснабжения, выдавать льготные кредиты с тем, чтобы в короткие сроки повысить надежность и экономичность работы систем централизованного теплоснабжения. Это достаточно выгодно потому, что окупаемость технологии оптимизации режимов работы системы теплоснабжения в разных городах России составляет 3 (максимум 4) мес. отопительного сезона. Конечной целью государственной программы энергосбережения должно явиться снижение себестоимости и смягчение для населения бремени оплаты коммунальных услуг. с государственной финансовой поддержкой.

• Федеральный закон РФ от 3.04.1996 № 28-Ф3 «Об энергосбережении»
• Корягин М.В. Необходимость инжинирингового подхода к энергосбережению на объектах недвижимости / М.В. Корягин // 16-й Международный научно-промышленный форум «Великие реки’2014»: Труды конгресса. Т.3. Н.Новгород: ННГАСУ, 2015. С. 88-91.
• Корягин М.В. О необходимости комплексной оценки энергоэффективности зданий / М.В. Корягин // 15-й Международный научно-промышленный форум «Великие реки’2013»: Труды конгресса. Т.3. Н.Новгород: ННГАСУ, 2014. С. 30-32.