Энергосберегающие технологии Системы теплоснабжения Региональный опыт энергосбережения Повышение энергоэффективности теплосетей Развитие нетрадиционной энергетики

Повышение энергоэффективности теплосетей

Около 80 % всех теплотрасс в России выполнено канальным способом с применением мягких отечественных материалов – прошивных матов из стекловаты или шлаковаты с гидроизоляцией (бризолом, изолом, полимерными лентами). Помимо того что перечисленные материалы в основном обладают недостаточными теплоизолирующими свойствами, они имеют весьма высокое влагопоглощение, что значительно уменьшает срок службы самой изоляции и увеличивает скорость коррозии металла труб.

Рис. 23

Переход к использованию в тепломагистралях современных теплоизоляционных материалов позволяет не только снизить теплопотери в трубопроводах в 2-3 раза, но и увеличить срок службы труб за счет многократного замедления коррозии.

Но применение теплоизоляции не может ограничиваться магистралями централизованного отопления. Изоляция внутридомовых тепловых сетей для уменьшения теплопотерь имеет не меньшее значение.

В зависимости от диаметра изолируемых труб используются жесткие формованные изделия (цилиндры и скорлупы) или маты.

Для изоляции труб небольшого диаметра применяются цилиндры и скорлупы из полимерных или минераловатных теплоизолирующих материалов. Для трубопроводов тепловых сетей, горячего и холодного водоснабжения диаметром от 18 до 273 мм предпочтительны формованные минераловатные изделия (цилиндры или скорлупы) с толщиной теплоизоляционного слоя от 20 до 80 мм.

Они обеспечивают весьма высокое термосопротивление, негорючи, имеют малое водопоглощение, высокую механическую прочность и точные геометрические размеры. Использование подобных изделий позволяет обеспечить высокую эффективность теплоизоляционных конструкций без дополнительных затрат на ремонт в течение времени, сопоставимого со сроком службы изолируемых конструкций. Для теплоизоляции труб большого диаметра, а также обширных поверхностей используются маты. К примеру, для изоляции трубопроводов тепловых сетей, а также систем вентиляции и кондиционирования диаметром более 273 мм, предпочтительны гидрофобизированные маты из минеральной ваты на синтетическом связующем.

Особенности повышения теплоэффективности зданий

Повышение энергоэффективности зданий в последние десятилетия стало одним из основных направлений развития строительной индустрии. За рубежом начало разработок по улучшению теплозащиты эксплуатируемых зданий явилось следствием энергетического кризиса 70-х годов. И с 1976 года в большинстве зарубежных стран нормируемые величины теплозащиты конструкций увеличились в 2-3,5 раза.

Московские городские строительные нормы и ряд других территориальных норм допускают снижение сопротивления теплопередаче непрозрачных наружных ограждений при условии соответствия нормам удельного расхода тепла на отопление здания за отопительный период. Это стимулирует применение оптимальных объемно-планировочных решений, эффективной системы автоматического регулирования подачи тепла на отопление, утилизации тепла вытяжного воздуха для нагрева приточного, тепловых насосов и др.

Здания, сооружаемые, например, в Москве начиная с 2000 года, имеют показатель удельного расхода тепла на отопление 110-130 кВт ч/м2 для 9-5 этажей и 95-80 кВт ч/м2 для большей этажности. Это соответствует германским требованиям тепловой защиты 1995 года - 59-85 кВт ч/м2, что в пересчете на российские условия составит 85-120 кВт ч/м2.

Очевидно, что энергоэффективность здания определяется совокупностью многих факторов. Исследования показывают, что при эксплуатации традиционного многоэтажного жилого дома через стены теряется до 40 % тепла, через окна - 18 %, подвал -10 %, крышу - 18 %, вентиляцию - 14 %.

Из приведенных данных следует, что недостаточное термическое сопротивление ограждающих конструкций наиболее существенно снижает энергоэффективность зданий. Однако утеплением лишь ограждающих конструкций нельзя добиться значительного уменьшения теплопотерь, поскольку существенная их доля приходится на так называемые «мостики холода», то есть участки интенсивного теплообмена с окружающей средой. Такие участки чаще всего образуются в местах контакта плит перекрытий с несущими стенами, в местах примыкания к наружным стенам внутренних стен и перегородок, а также при проседании некачественного теплоизоляционного материала в трехслойных ограждающих конструкциях с утеплителем в качестве среднего слоя.

Поэтому современные системы утепления предусматривают создание комплексной защитной термооболочки вокруг конструкций здания. Такая оболочка включает в себя утепление контактирующих с грунтом конструкций фундамента в сочетании с утеплением скатных или плоских крыш, а также устройство вентилируемых фасадов, передвигающих зону положительных температур в несущие конструкции. Этот комплекс мер исключает появление «мостиков холода», повышает тепловое сопротивление ограждения и предотвращает выпадение конденсата, пагубно влияющего на теплоизолирующие и другие эксплуатационные характеристики конструкций.

Наряду с очевидной необходимостью повышения термосопротивления строительных конструкции также не обойтись без модернизации инженерных систем – вентиляции и теплоснабжения.

Итак, сформулируем основные методы достижения энергетической эффективности зданий:

 повышение тепловой эффективности ограждающей оболочки здания, включая стены, покрытия и окна;

  повышение регулируемости систем отопления и теплоснабжения зданий;

 повышение эффективности эксплуатируемых систем теплоснабжения, в том числе путем перехода к применению альтернативных систем децентрализованного теплоснабжения;

  внедрение систем принудительной вентиляции с применением систем рекуперации тепла вытяжного воздуха.

Применение новейших энергосберегающих решений с привлечением современных теплозащитных материалов, многослойных стеновых конструкций герметичных многокамерных стеклопакетов, энергосберегающего инженерного оборудования позволяет значительно сократить теплопотери. Снижение энергопотребления зависит от региона строительства и объемно-планировочных решений зданий и в среднем нем составляет не менее 40–50 % по сравнению с зданиями, построенными по старым нормам.

Памятуя об огромном числе индивидуальных жилых домов во всех регионах России, приведем расчеты теплопотерь для индивидуальных домов в Подмосковье. Они показывают, что утепление наружных ограждений в соответствии с современными требованиями позволяет уменьшить теплопотери, а значит, и снизить расчетную мощность системы отопления приблизительно в 2 раза (табл. 9.17).

Таблица 9.17

Теплопотери типового 2-этажного дома общей площадью 205 м2

с мансардой, утепленного в соответствии с прежними

и современными нормами

Элементы

конструкции

здания

Стены

Окна

Покрытие

Пол

Двери

Затраты

тепла на

вентиляцию

Требуемая мощность

отопления

Сопротивление

теплопередаче

ограждения в соответствии с пре-жними требованиями, м2.°С/Вт

0,84

0,42

1,26

2,20

Теплопотери, Вт

13400

6734

4164

1,917

1144

3656

29945

Сопротивление

Теплопередаче

ограждения в соответствии с новыми требованиями, м~.°С/Вт

3,2

0,55

4,7

4,15

_

_

_

Теплопотери, Вт

3517

5142

1116

1154

830

3656

14345

Повышение эффективности отопительных систем

Помимо вышеперечисленных аспектов пассивного энергосбережения также стоит упомянуть о новейших решениях с привлечением высоких технологий. Такой подход требует внесения значительных и порой радикальных изменений в распространенную в нашей стране схему централизованного отопления. Большой эффект может быть также получен за счет частичной реконструкции систем отопления.

Существует несколько различных путей повышения эффективности отопительных систем жилых домов, отличающихся как объемом затрат при их реализации, так и ограничениями применения.

Наиболее консервативный путь энергосбережения для варианта теплоснабжения от ЦТП – это установки в домах на приборах отопления индивидуальных термостатических регуляторов. Как показывают исследования, внедрение комплексной автоматизации позволяет снизить теплопотребление дома в целом (по сравнению с элеваторным узлом) на 15–20 %. Зарубежный опыт показывает, что индивидуальный учет тепла в комбинации с возможностью регулирования теплопотребления дает экономию тепла до 25 %. Эта схема сегодня реализуется в поквартирных системах отопления, например, в экспериментальных проектах.

С другой стороны, разработчики и строители новых жилых зданий все чаще приходят к выводу о значительных преимуществах современных децентрализованных систем отопления перед традиционными централизованными системами. Не секрет, что в последние годы работа систем центрального отопления почти повсеместно значительно ухудшилась по причине хронического недофинансирования и износа оборудования. Поэтому часты аварии, остановки и банальный обман потребителя, когда умышленно понижаются давление и температура в теплоцентралях, и потребитель недополучает тепло, исправно за него платя. Такие негативные моменты сведены в системах децентрализованного отопления к минимуму.

Еще одним преимуществом децентрализованных систем оказывается гибкое регулирование мощности, позволяющее сильно уменьшать ее или полностью отключать систему в случае ненадобности, например, при потеплениях. Кроме того, важным фактором можно считать также минимальные теплопотери в тепловых сетях, поскольку потребление тепла происходит в непосредственной близости от места его производства, то есть в целом децентрализованные системы имеют гораздо больший КПД, чем системы центрального отопления.

Еще одной альтернативой традиционному центральному отоплению в последнее время становится электрическое отопление, которое прежде не находило в России широкого применения и считалось убыточным (в 1995 году отапливалось менее 1 % жилого фонда). В то же время доля электрического отопления в Финляндии, Швеции и Дании достигает 50 %.

Но отношение к этому виду отопления быстро меняется в связи с неуклонным подорожанием всех энергоносителей. Причем потенциал роста цен до уровня мировых самый большой у газа, и минимальный - у электроэнергии.

Очевидно, из-за этого в последние 3-5 лет произошел бурный рост числа систем электрического отопления. Например, в Екатеринбурге в течение 2000 г. более 15 % вновь построенного жилья было оснащено кабельными системами подогрева пола.

Уже сейчас комбинированные системы электрического отопления не дороже при создании и в эксплуатации, чем система центрального отопления, и это преимущество будет только расти со временем.

Заключение

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствуют о том, что за счет комплексных энергосберегающих проектных решений (высокоэффективная теплоизоляция, системы отопления с авторегулированием подачи тепла, механическая вентиляция с рекуператорами тепла, нетрадиционные источники энергии и т. п.) можно весьма существенно сократить расход тепловой энергии.

Особенно впечатляют в деле внедрения энергосберегающих технологий успехи стран Западной Европы и Скандинавии. Суммарный эффект экономии тепла во вновь возводимых жилых и коммерческих зданиях здесь составляет 50-70 %. В частности, в Дании уже сейчас возводятся здания, при эксплуатации которых расходуется 16 кВт/м2, что на 70 % ниже текущих энергетических затрат. Столь существенная экономия позволяет в течение нескольких лет окупить затраты от применения энергосберегающих технологий.

Массовое внедрение в России перечисленных комплексных энергосберегающих решений с привлечением высокоэффективных теплоизолирующих материалов и высоких технологий, без сомнения, уже в ближайшие годы позволит достичь реального снижения потребления энергоресурсов.


Ветроэнергетика в России