В работе представлена сравнительная оценка эффективности двух одинаковых жилых домов в г. Волжском с автоматическим тепловым пунктом и элеваторным тепловым пунктом. Цель исследования: произвести оценку эффективности автоматизированных тепловых пунктов.
Введение
Повышение энергетической эффективности жилых зданий является актуальным вопросом. Именно в сфере ЖКХ энергетические затраты, выраженные в денежной форме, стали особенно обременительными для российского бюджета.
Согласно 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» [1], принятым в ноябре 2009 года, Жилищным Кодексом РФ, Постановлением правительства РФ № 307 «О порядке предоставления коммунальных услуг гражданам» собственники жилья имеют право регулировать потребление энергоресурсов в доме и оплачивать фактически потребленное количество ресурсов по показаниям приборов учета.
Невозможность корректирования температуры теплоносителя путем регулирования от температуры наружного воздуха, является основной причиной неэффективного использования энергоресурсов жилым зданием. [2] Так же неэффективным использованием энергоресурсов является отсутствие поддержания температуры горячей воды.
1. Регулирование температуры горячей воды
Согласно требованиям СанПиН 2.1.4.2496–09. [3] температура горячей воды в местах водоразбора независимо от применяемой системы теплоснабжения должна быть не ниже 60 °C и не выше 75 °C.
Принцип работы устройств, регулирующих температуру горячего водоснабжения основан на примере стандартного смесителя. В данном случае, рассмотрим два жилых дома с двумя типами регулирования.
Первый жилой дом оснащен регулятором температуры прямого действия (РТ). Принцип действия основан на возможности термочувствительного элемента открывать поток теплоносителя в зависимости от его изменения температуры. Однако РТ имеет один большой недостаток — низкая надежность. Согласно собранным статистическим данным большинство РТ в г. Волжском являются не рабочими и регулирование производится вручную. Обычно регулятор настраивают вручную, при помощи поворотного вентиля, увеличивая или уменьшая расход воды с обратного трубопровода.
Второй жилой дом оснащен регулирующим клапаном с электроприводом, датчиком температуры и регулятором, корректирующий температуру ГВС в дом. Принцип работы заключается в поддержании температуры регулятором, за счет поворота клапана в большую или меньшую сторону. Датчик температуры, подключенный к регулятору, дает понять, какая температура в данный момент, и при помощи управляющего воздействия на электропривод происходит регулировка температуры. В большинстве случаев регулятор устанавливают на температуру 65 градусов Цельсия. Регулятор работает в период отопительного периода, когда температура, подающаяся в тепловой пункт более 68 градусов Цельсия.
Рис. 1. График изменения температуры горячей воды сравниваемых домов
На рис.1 показаны графики изменения температуры ГВС сравниваемых домов в течении 30 часов, в промежуток отопительного периода, с 26 марта 2018 года.
По графику видно преимущество поддержания заданной температуры при помощи регулятора, по сравнению с ручным регулированием. На протяжении отопительного периода, с 15 октября 2017 года по 16 апреля 2018 года, расход горячей воды и тепловой энергии на ГВС в здании с регулированием составил 816
и 105 ГКал. В здании без регулирования потребление горячей воды и тепловой энергии га ГВС составило 860 и 137 ГКал. Удельный расход тепловой энергии на ГВС составил 0.159 
и 0,128 при ручном и автоматическом регулировании соответственно.
2. Регулирование отопления
Подавляющее большинство ИТП г. Волжского реализовано по схеме с элеваторным узлом смешивания. Основным недостатком является принципиальная невозможность оперативного управления параметрами теплоносителя, приводящая к нерациональному перерасходу тепловой энергии в осенне-весенние периоды отопительного сезона [4].
К такому типу домов относится первый, рассматриваемый, дом. Водоструйный элеватор предназначен для понижения температуры сетевого теплоносителя, поступающего из сетей теплоцентрали за счёт частичного смешивания с водой, поступающей из обратного трубопровода системы отопления дома и организации циркуляции теплоносителя в системе. Имея недостаток нерационального распределения тепла, элеваторный узел имеет ряд достоинств, таких как: надежность, простота и низкая стоимость, независимость от электропитания.
Второй жилой дом оснащен двухходовым клапаном с приводом, расположенным на подающем трубопроводе, регулятором, циркулирующими насосами и тремя датчиками температуры. Регулирование осуществляется за счет поворота клапана и изменения пропорций воды из подающей магистрали и подмешивающей воды, прошедшей дом, трубы. В данном доме регулирование осуществляется по температуре обратного трубопровода. Насосы обеспечивают лучшую циркуляцию дома. Датчики температуры замеряют температуру воды вошедшую, вышедшую из дома. Третий датчик добавляет в регулятор коррекцию на температуру наружного воздуха, обеспечивая при этом погодное регулирование. Таким образом, при использовании АТП создаются комфортные условия в помещениях при минимальных энергозатратах.
При рассмотрении показаний температуры горячей воды с тепло вычислителей двух домов в течении 30 часов, в промежуток отопительного периода, с 26 марта 2018 года, с 19:00, были построены графики температур обратных трубопроводов.
Рис. 2. График изменения температуры с обратного трубопровода сравниваемых домов
Представленный график дает наглядное представление о зависимости температуры теплоносителя в обратном трубопроводе в соответствии с температурным графиком тепловых сетей, от температуры наружного воздуха [5]. АТП регулирует температуру относительно температуры наружного воздуха, в то время как ИТП с элеватором возвращает воду в магистраль с постоянной, более высокой температурой. На протяжении отопительного периода жители, имеющие ИТП с элеватором потребили 446 Гкал. Средняя температура обратного трубопровода составляла 52.4 градуса Цельсия. В то же время жители, имеющие АТП потребили 358 Гкал. Средняя температура за отопительный период составляла 47.7 градусов Цельсия.
3. Оценка экономии тепловой энергии
Для визуального сравнения двух домов, воспользуемся сводной таблицей. По рассматриваемым показателям видно, что при внедрении автоматического регулирования экономия достигает 18 %.
Таблица 1
Сводная таблица основных параметров
|
Сравниваемые параметры за отопительный период |
ТП сэлеватором иРТ |
ТП савтоматическим регулированием ГВС иотопления |
|
Потребление тепловой энергии на ГВС, Гкал |
137 |
105 |
|
Удельный расход тепловой энергии на ГВС, |
860 |
816 |
|
Потребление тепловой энергии на отопление, Гкал |
309 |
253 |
|
Средняя температура на обратном трубопроводе, |
52.4 |
47.7 |
4. Заключение
Эксплуатируемые индивидуальные тепловые пункты с использованием элеваторных узлов смешивания морально и технологически устарели и не могут обеспечить рациональное и эффективное потребление тепловой энергии. Наиболее эффективным решением рационального потребления тепловой энергии являются полноценные автоматизированные тепловые пункты с погодным регулированием.
Одной из основных причин, сдерживающих массовое использование автоматизированных ИТП, является их сравнительно высокая стоимость. Тем не менее, по итоговой статистике наблюдается увеличение количества объектов, оснащенных современными тепловыми пунктами.
Список обозначений
ГВС —горячее водоснабжение;
РТ —регулятор температуры;
ИТП— индивидуальный тепловой пункт;
q—тепловая энергия, ГКал;
Q—расход ;
АТП—автоматизированный тепловой пункт.
Литература:
1. Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ
2. Ю. Н. Звонарева, Ю. В. Ваньков, С. А. Назарычев. Оценка экономического эффекта для потребителей при установке автоматизированных узлов учета и регулирования тепловой энергии. Инженерный вестник Дона, № 4, 2015г.
3. СанПиН 2.1.4.2496–09 Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. 2011
4. А. А. Балберов. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. Обоснование экономической эффективности применения энергосберегающих тепловых пунктов при строительстве зданий.
- «Схема теплоснабжения города Волжский». Обосновывающие материалы. Санкт-Петербург 2013г.
