Разработана методика расчета затрат на устройство инженерных систем жилых зданий агрогородков/сельских поселений. Предложенная методика позволит выявить наиболее эффективную систему для тепло- и хладоснабжения жилых зданий.
Ключевые слова: устойчивое развитие, сельские поселения, инженерные системы, энергосбережение, ресурсосбережение, теплонасосная установка.
Основной целью устойчивого проектирования различных объектов является создание среды обитания, для которой характерно принятие современных рациональных, экономичных, технологичных и экологичных решений, учитывающих не только существующие интересы, но и обеспечивающих прогрессивное развитие территорий [1]. Жизненный цикл природно-технической строительной системы включает период времени от начала инженерных изысканий на этапе обоснования инвестиций в строительство до реконструкции и/или ликвидации объекта [2].
Развитие агрогородков происходит в условиях ограниченных финансовых возможностей государства, требующих рационального использования ресурсов. Поэтому применение энерго- и ресурсосберегающих технологий в инженерных системах агрогородков особенно актуально в настоящее время. Учитывая вышесказанное, можно сделать вывод, что для оценки эффективности применения различных источников энергии для инженерных систем жилых зданий сельских поселений необходима разработка методики расчета затрат на устройство инженерных систем. Алгоритм расчета затрат предусматривает последовательное выполнение следующих этапов (рис. 1).
Рис. 1. Алгоритм расчета затрат на устройство инженерных систем
1 этап. Расчет мощности системы отопления.
Мощность систем отопления зависит от степени тепловой защиты и воздухопроницаемости конструкций здания. Ориентировочный расход теплоты на отопление здания, Q, Вт, можно определить используя укрупненные показатели, по формуле (1):
(1)
где 
— удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3·°С) — для хорошо утепленного здания q = 0,65 Вт/(м3·°С).
— объем здания по наружным обмерам, м3;
— расчетная температура внутреннего воздуха помещения 18°С);
— расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, принимается равной температуре наиболее холодной пятидневки для выбранного района строительства.
2 этап. Расчет мощности системы охлаждения.
Для правильного подбора мощности системы охлаждения, необходимо определение количества избыточного тепла, поступающего в помещение. Для этого можно воспользоваться упрощенной методикой расчета:
, (2)
где S — площадь помещения в м2,
h — высота помещения в м,
q — коэффициент, принимаемый равным q = 25–30 Вт/м3 — если окна выходят на север и/или площадь остекления невелика; q = 30–40 Вт/м3 — если окна выходят на запад или восток при средней площади остекления; q = 40–45 Вт/м3 — если окна выходят на юг и/или окна имеют большую площадь остекления.
При высоте помещений 3 м, и усредненном коэффициенте q=35, условно можно считать, что средняя потребность холодопроизводительности составляет около 1 кВт мощности охлаждения на 10 м2 помещения. Учитывая то, что в большинстве нежилых помещений установка систем кондиционирования не требуется, принимаем, что кондиционированию подлежит 3/4 площади.
3 этап. Расчет энергопотребления.
Согласно действующим нормативным документам, для климатических условий Беларуси отопительное оборудование на полной мощности в сезон используется около 2500 часов, охладительное оборудование — 1000 часов.
При сжигании 1 м3 газа выделяется в среднем 8 кВт тепловой энергии, на потребности горячего водоснабжения (ГВС) добавляется около 30 % от времени использования отопительного оборудования на полной мощности. Соответственно потребление газа (м3 в год) можно получить из выражения:
На 1 кВт потребленной электроэнергии кондиционер вырабатывает 3кВт мощности охлаждения, соответственно потребление электроэнергии для охлаждения электрокондиционером (кВт) вычисляется следующим образом:
При использовании теплового насоса на 1кВт потребленной электроэнергии вырабатывается 4кВт тепловой энергии, соответственно потребление электроэнергии (кВт) вычисляется по формуле:
Для обеспечения кондиционирования воздуха, при использовании теплового насоса, электроэнергия расходуется только на работу циркуляционных насосов (150 Вт) и вентиляторов, обдувающих теплообменник (350 Вт), соответственно потребление электроэнергии для охлаждения тепловым насосом (кВт) вычисляется из выражения:
4 этап. Расчет стоимости устройства и эксплуатации инженерных систем.
Для удобства расчет стоимости устройства и эксплуатации инженерных систем будем производить в условных единицах (евро).
Газовое оборудование. Для получения средней стоимости газового оборудования были взяты 15 газовых котлов разных ценовых сегментов (от 20 до 60 евро за 1 кВт). Стоимость монтажа составляет в среднем от 15 % до 25 % стоимости газового оборудования. Считаем, что монтаж составляет 20 % стоимости газового оборудования — 8 евро за 1 кВт. Тогда общая стоимость газового оборудования с установкой составит 48 евро за 1 кВт тепловой мощности.
Тепловой насос. При расчетной мощности теплового насоса до 10 кВт, стоимость полного комплекса работ составляет 800 евро за 1 кВт тепловой мощности, от 10 до 20 кВт — 650 евро.
Электрический котел. Средняя стоимость электрокотла составляет около 25 евро за 1 кВт мощности.
Система кондиционирования. Для получения средней стоимости кондиционеров были кондиционеры мощностью около 5кВт различных ценовых категорий (от 200 до 500 евро за 1 кВт мощности охлаждения). Стоимость монтажа составляет от 15 % до 25 % стоимости кондиционера. Тогда общая стоимость системы кондиционирования составит около 420 евро за 1 кВт мощности охлаждения. При использовании теплового насоса, для системы кондиционирования необходимы воздухоохладитель, вентиляторы и воздуховоды. Средняя стоимость компонентов данной системы составляет 100 евро за 1 кВт мощности охлаждения.
Обустройство котельной. Согласно СНБ 4.03.01–98 «Газоснабжение», установку газового отопительного оборудования следует предусматривать в обособленных нежилых, встроенных или пристроенных к жилым зданиям помещениях. Получаем, что в среднем стоимость обустройства котельной составит около 1500 евро.
Подключение газа. Стоимость получения технических условий и проекта газификации принимаем равной 500€. Стоимость врезки составляет в среднем около 1000 евро. Средняя стоимость подвода газопровода составляет 15 евро за м. п. с учетом стоимости материалов и работ. В итоге получаем стоимость подключения газа около 3000 евро.
Сервисное обслуживание. Сервисное обслуживание газового оборудования составляет в среднем от 200 до 500 евро в год в зависимости от типа оборудования, сервисной организации и др. факторов). Сервисное обслуживание кондиционера включает в себя: чистку фильтров раз в два месяца и дозаправку фреоном один раз в два года (итого 85 евро в год на один кондиционер). Получаем расходы на обслуживание кондиционеров:
Чистку дымохода рекомендуют проводить 2 раза в год перед отопительным сезоном и после него (около 450 евро в год). Стоит также учесть отличие в сроке службы агрегатов, что в конечном итоге повлияет на эксплуатационные затраты.
Тарифы на газ и электроэнергию. Для расчета стоимости газа и электроэнергии было заложено ежегодное повышение стоимости на 30 % и 12,5 % в год соответственно.
5 этап. Результаты расчета затрат. Построение графика затрат
Графическая интерпретация полученных результатов может быть представлена в виде графика затрат, на основании которого судить о сроке окупаемости и целесообразности использования той или иной системы тепло- хладоснабжения. Все расчеты предполагается проводить в автоматическом режиме, используя программную среду VBA.
Очевидно, что предложенная методика позволит упростить процесс выбора и обоснования применения систем тепло- и хладоснабжения с различными источниками энергии для инженерных систем жилых зданий агрогородков.
Литература:
1. Щербина, Е. В. Градостроительные аспекты проектирования устойчивой городской среды [Текст] / Е. В. Щербина, Н. В. Данилина // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 11. С. 183–186.
