Библиографическое описание:

Корбут Е. Е., Горбенков С. В., Горбенкова Е. В. Обоснование энерго- и ресурсосберегающих решений для инженерных систем объектов сельских поселений // Молодой ученый. — 2014. — №20. — С. 154-157.

Выполнен сравнительный анализ систем тепло- и хладоснабжения с различными агрегатами. Результатом расчета капитальных и эксплуатационных затрат для различных типов инженерных систем стал график, на основании которого определен срок окупаемости теплонасосной системы.

Ключевые слова: устойчивое развитие, сельские поселения, инженерные системы, энергосбережение, ресурсосбережение, теплонасосная установка.

 

Одной из приоритетных социально-экономических задач, поставленных в настоящее время правительством Республики Беларусь, является достижение устойчивости развития, направленного на обеспечение продовольственной безопасности и независимости страны, повышение уровня и качества жизни сельского населения, рациональное использование природных ресурсов и сохранение окружающей среды для будущих поколений. Большое значение в решении этой задачи имеет создание комфортной, безопасной и рационально спроектированной среды жизнеобитания. Развитие сельских поселений происходит в условиях ограниченных финансовых возможностей государства, требующих рационального использования ресурсов. В связи этим, существует острая необходимость экономного использования электрической и тепловой энергии, и применение энерго- и ресурсосберегающих технологий в инженерных системах сельских поселений становится особенно актуальным в настоящее время.

Очевидно, что для жилых объектов сельских поселений (наряду общественными и промышленными) именно системы теплоснабжения являются потребителями энергии повышенного потенциала.

В условиях сельских поселений наиболее эффективно использование систем и технических средств теплообеспечения децентрализованного типа [1].

Для отопления жилых зданий используют системы, различающиеся энергоносителями и конструктивными элементами: воздушные, электрические, водяные. Наиболее комфортной считается система водяного отопления. Для этой системы могут использоваться различные виды теплоисточников — котлов отопления.

Решающим моментом при выборе способа и системы отопления является наличие и доступность источника энергии, в качестве которого для современных отопительных котлов может использоваться газообразное, жидкое или твердое топливо. Однако при этом необходимо также учитывать требования, предъявляемые как к системе отопления, так и к отопительному агрегату (таблица 1).

Таблица 1

Требования к системе отопления и отопительному агрегату

Требования, предъявляемые к системе отопления

надежность

доступность

компактность

эффективность

Требования, предъявляемые к отопительному агрегату

экономические, технические, санитарно-гигиенические показатели прибора

тепловой режим помещений

архитектурные особенности дома

 

Наибольшее распространение (из традиционных отопительных агрегатов) для отопления жилых зданий в настоящее время получили газовые и электрические котлы отопления. Однако следует отметить, что указанные агрегаты имеют как достоинства, так и недостатки. Альтернативой газовому или электрическому котлу может стать теплонасосная установка.

Оценку целесообразности использования теплонасосных установок необходимо производить с учетом ряда факторов [2]: термодинамического, конструктивного, экономического, экологического, социального, которые могут послужить основой для сравнения различных систем отопления.

Теплонасосные системы теплоснабжения проектируются для каждого конкретного объекта в зависимости от энергетических нагрузок, почвенно-климатических условий района строительства и стоимости энергоносителей. В отличие от традиционных аналогов, для теплонасосных систем теплоснабжения характерны повышенные единовременные капитальные вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках [3, 4].

Авторами был проведен сравнительный анализ технических характеристик отопительных агрегатов мощностью 20 кВт: газового котла, электрического котла, теплового насоса.

Таблица 2

Сравнительные характеристики отопительных установок

Технические характеристики

Способ теплоснабжения помещений

Газовый котел

Электрический котел

Тепловой насос

Стоимость оборудования

Средняя

Низкая

Высокая

Отапливаемая площадь, м2

300

300

300

Мощность установки, кВт

20

20

20

Площадь котельной, м2

6

3

6

Расход электрической энергии, кВт/час

2,5

22

3,3

Источник тепловой энергии

Газ

Электрический ток

Тепло земли, электрический ток

Расход энергоносителя в год

8500 м3

115000 кВт

Энергия земли — бесплатно

Срок службы

15–20 лет

3–8 лет

до 50 лет

Пожароопасность

Опасен

Опасен

Безопасен

Взрывоопасность

Опасен

Опасен

Безопасен

Уровень экологической опасности

Вреден (выделяет CO и NOx)

Безвреден

Безвреден

Вентиляция

Необходима

Не нужна

Не нужна

Обслуживание

Регулярный осмотр

Периодический осмотр

Периодический осмотр

Надежность

Высокая

Высокая

Очень высокая

Автономность при отсутствии снабжения энергоносителями

Не обеспечивает

Не обеспечивает

Обеспечивает при наличии резервного электрогенератора 3,3 кВт

Возможность охлаждения помещения

Не обеспечивает

Не обеспечивает

Обеспечивает

Окупаемость

Не окупается

Не окупается

Окупается за 3–5 лет

 

Анализ данных, приведенных в таблице 2, показывает, что наиболее эффективной является система теплоснабжения на основе теплового насоса, которая уступает системе с газовым котлом только по стоимости оборудования и расходу электрической энергии, а системе с электрическим котлом — по стоимости оборудования и габаритам (что приводит к увеличению площади котельной и капитальных затрат). А по важнейшим характеристикам (срок службы, надежность, автономность, возможность охлаждения помещения, окупаемость) системы с тепловым насосом не только не уступают, но и значительно превосходят традиционные системы теплоснабжения.

Расчет капитальных и эксплуатационных затрат по устройству систем теплоснабжения и холодоснабжения с использованием традиционных агрегатов (газовый и электрический котлы и кондиционер) и альтернативных (тепловой насос) был выполнен для жилого здания площадью 300 м2 (таблица 3). Результатом выполнения расчетов стал график, на основании которого был определен срок окупаемости систем тепло- и хладоснабжения на основе теплового насоса.

Таблица 3

Расчет затрат на устройство инженерных систем

Отапливаемая площадь, м

300

Стоимость теплового насоса, евро

14391

Параметры климатического оборудования

Тепловая мощность системы отопления и ГВС, кВт

22,14

Холодопроизводительность системы охлаждения, кВт

23,625

Параметры энергопотребления

Потребление газа, м3/год

8994,375

-

-

Потребление электроэнергии, кВт/год

7875

17988,75

74584,22

Первичные затраты

Газовый котёл

1062,72

-

-

Тепловой насос

-

14391

-

Электрический котел

-

-

664,2

Кондиционирование

9922,5

2362,5

9922,5

Устройство котельной

1500

-

-

Подключение газа

3000

-

-

Всего

13985,22

16753,50

10586,70

Ежегодные затраты на обслуживание

Газовый котёл

300

-

-

Кондиционирование

450

-

450

Дымоход

120

-

-

Итого

870

-

450

Ежегодные расходы на энергоносители

Год

Газовый котёл

Тепловой насос

Электрокотел

Электроэнергия

Газ

Электроэнергия

Электроэнергия

2015

393,8

1439,1

899,4

3729,2

2016

492,2

1870,8

1124,3

4661,5

2017

615,2

2432,1

1405,4

5826,9

2018

769,0

3161,7

1756,7

7283,6

2019

961,3

4110,2

2195,9

9104,5

2020

1201,6

5343,3

2744,9

11380,6

2021

1502,0

6946,3

3431,1

14225,8

2022

1877,5

9030,1

4288,9

17782,3

2023

2346,9

11739,2

5361,1

22227,8

Итог затрат по годам

Газовый котёл

Тепловой насос

Электрокотел

2015

16688,1

17652,9

14765,9

2016

17218,2

17877,8

15698,2

2017

17902,5

18158,9

16863,6

2018

18786,0

18510,2

18320,3

2019

19926,7

18949,4

20141,2

2020

21400,1

19498,4

22417,3

2021

23303,5

20184,6

25262,5

2022

25762,9

21042,4

28819,0

2023

28941,3

22114,6

33264,5

 

Рис. 1. График затрат на устройство и эксплуатацию систем тепло- и хладоснабжения

 

Из рисунка 1 видно, что срок окупаемости системы с использованием теплового насоса составляет около 2,5 лет в сравнении с системой с газовым агрегатом, и чуть более 3 лет в сравнении с системой с электрическим агрегатом.

Исходя из результатов проведенного исследования, можно сделать вывод, что для решения проблем энерго- и ресурсосбережения в инженерных системах объектов сельских поселений теплонасосные технологии являются наиболее перспективными.

 

Литература:

 

1.                  Стребков, Д. С. Современные энергосберегающие тепловые технологии в сельском хозяйстве [Текст] / Д. С. Стребков, А. В. Тихомиров, С. А. Растимешин // Энергосбережение — важнейшее условие инновационного развития АПК: материалы междунар. науч.-техн. конф. — Минск: БГАТУ, 2011. — С.6–8.

2.                  Макаров А. А., Фортов В. Е. Тенденции развития мировой энергетики и энергетическая стратегия России // Вестник РАН. 2004 № 3.

3.                  Васильев, Г. П. Теплоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: монография / Г. П. Васильев — М.: Издательский дом «Граница», 2006. — 176 с., ил.

4.                  Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии. — Москомархитектура. ГУП «НИАЦ», 2001.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle