Книги, научные публикации
Pages: | 1 | 2 | -- [ Страница 1 ] --
Пырков В.В.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Киев - 2004 г.
ББК 31.292 УДК 697:621.365 П 33 ВСТУПЛЕНИЕ................................................ 4 Электрические кабельные системы отопления. Энергетическое сопоставление. - К.: ООО УМедиа МаксФ, 2004. - 88 с. - ил.
1. ЭЛЕКТРООТОПЛЕНИЕ ЗА РУБЕЖОМ......................... 6 2. ЭЛЕКТРООТОПЛЕНИЕ В УКРАИНЕ........................... 9 Приведены общие сведения о применении в мире электрических кабельных сис тем отопления. Даны основные санитарно гигиенические, экономические и экологи ческие отличия этих систем при технико экономическом обосновании проектных ре 3. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОСПОСТАВЛЕНИЯ шений. Рассмотрены общие сведения о европейской методике энергетического со ВАРИАНТОВ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ........................ 14 поставления инженерных систем зданий. Рассчитаны энергетические показатели водяных систем отопления с централизованным и индивидуальным теплоснабжени 3.1. Основные сведения..................................... ем, электрических систем отопления прямого и аккумуляционного принципов дейс 3.2. Предпосылки экономической эффективности твия, а также комбинации водяных и электрических систем отопления. Представле электроотопления....................................... ны примеры энергетического сопоставления водяных систем отопления с электри ческими системами отопления. 3.2.1. Температура помещения............................ Предназначена для проектировщиков, преподавателей и студентов 3.2.2. Автоматическое обеспечение теплового комфорта..... специальности "Теплогазоснабжение и вентиляция", индивидуальных застройщиков 3.2.3. Тепловой комфорт................................. и собственников жилья.
3.3. Капитальные затраты................................... Автор Пырков Виктор Васильевич, канд. техн. наук, доцент, советник по научно 3.4. Эксплуатационные затраты............................... техническим вопросам "ДЕ ВИ Украина" и "Данфосс Т.о.в."
3.4.1. Затраты на энергоносители......................... 3.4.2. Затраты на текущий и капитальный ремонт............ 3.5. Эксплуатационная надежность систем отопления............ МЫ К ВАШИМ УСЛУГАМ 3.6. Экологические показатели систем отопления............... Если у Вас есть вопросы, замечания или пожелания к данной работе, можете обращаться непосредственно к автору - e mail: pirkov@yandex.ru 3.7. Европейские энергетические показатели инженерных систем здания......................................... к оборудованию электрокабельных систем отопления и его применению - 3.7.1. Водяные системы отопления с централизованным в "ДЕ ВИ Украина" теплоснабжением.................................. 3.7.2. Водяные системы отопления с теплообеспечением от крышных котелен................................ OOO "ДЕ ВИ Украина" 3.7.3. Электрические системы отопления прямого действия.... Ул. Сосюры, 6, офис 3.7.4. Электрические системы отопления аккумуляционного 02090, Киев, Украина действия.......................................... Тел/факс: (+38044) 559 22 36, 559 30 3.7.5. Комбинированные системы отопления - водяные с Е mail: gd@de vi.com централизованным теплоснабжением и электрические www.devi.ua кабельные комфортного догрева помещений........... 3.7.6. Водяные системы отопления с тепловыми насосами Сервисный центр (+38044) 417 62 и солнечными коллекторами......................... Использование приведенной Перепечатывание и копирование 3.8. Примеры энергетического сопоставления инженерных информации без ссылок без согласия ООО"ДЕ ВИ Украина" систем зданий.......................................... ЗАПРЕЩЕНО ! ЗАПРЕЩЕНЫ !
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................... Защищено авторским правом ЛИТЕРАТУРА................................................ й OOO "ДЕ ВИ Украина", й 2 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ ВСТУПЛЕНИЕ европейские методики экономического сопоставления проектных реше ний для дальнейшей их гармонизации либо адаптации [4].
В настоящее время в Украине происходит новый этап развития систем Данная работа не является всеобъемлющей. Ее цель ознакомить чита микроклимата, заключающийся в повсеместном использовании систем, теля с основными аспектами энергоэффективности, возникающими при пришедших из за рубежа. Применение достояний зарубежного опыта использовании современных электрических кабельных систем отопления.
предполагает ревизию и переоценку традиционных взглядов на основные Показать экономические позиции этих систем среди остальных систем показатели систем отопления, такие как санитарно гигиенические, эконо микроклимата. Предоставить методические основы к экономическому мические, экологические, эстетическиеЕ Однако для этого отсутствует обоснованию проектного выбора систем и указать существующие литера отечественная современная научно популярная литература, восполняю турные источники для более детального самостоятельного изучения.
щая пробелы в знаниях. В результате зачастую возникают необоснован Автор признателен представительству компании DEVI в Украине за ока ные домыслы и заблуждения относительно оборудования в частности и зание всесторонней помощи в написании и издании данной работы. Автор систем отопления в целом, зарекомендовавших себя десятилетиями бе всегда открыт к восприятию аргументированной критики, проведению зупречной работы за рубежом. конструктивного диалога и осуществлению профессионального научного Хлынувший в Украину поток зарубежного оборудования, систем и тех сотрудничества.
нологий обеспечения микроклимата поставили перед специалистами и потребителями диллему выбора. Для оборудования и технологий предпоч тение решено однозначно - в пользу известных мировых производителей.
Гораздо сложнее обстоит дело с выбором систем, т.к. он должен быть обоснован экономически.
В отечественной практике проектирования жилых и общественных зда ний, в подавляющем большинстве случаев, выбор осуществлялся из под видов водяных систем отопления и небогатого списка применяемого для них оборудования. Распространенное строительство односерийных зда ний сводило к минимуму затраты проектировщика на технико экономичес кое сопоставление проектных решений. В то же время в зарубежной прак тике проектирования, где видно воплощение творчества архитекторов, вы бору систем уделяют 5Е10 % трудозатрат проектировщика [1]. При этом на 90 % определяют капитальные затраты и пользовательские требова ния. Информацию о выборе систем предоставляют заказчику в форме от чета. Отчет для небольших проектов может быть составлен в виде табли цы сжатой формы с преимуществами и недостатками вариантов проек тных решений. В сложных и больших проектах отчет может занимать сот ни страниц со схемами, расчетами, пояснениями и количественными пока зателями. Примечательно то, что в практику проектирования систем отоп ления входит обязательное технико экономическое сопоставление вари антов проектных решений. С этой целью в Германии проведены полномас штабные исследования энергоэффективности инженерных систем зданий.
В результате создан норматив [2] с методикой экономической оценки ин женерных систем зданий, как проектируемых, так и действующих. Данный норматив является основой создания общеевропейского норматива для стран Европейского Союза.
Украина не имеет аналогичных практических методик. Однако целенап равленный выбор нашей страны в сторону евроинтеграции [3], а также стоимость наших энергоносителей, современных систем и строительных материалов на уровне мировых цен позволяет нам уже сегодня примерять 4 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 1. ЭЛЕКТРООТОПЛЕНИЕ ЗА РУБЕЖОМ видом систем отопления во всех типах зданий. Способствуют этому неп родолжительные понижения наружной температуры воздуха. Стимулиро Массовому применению электроотопления за рубежом способствовал ванию аккумуляционного электроотопления послужило введение льгот энергетический кризис 1973 года, последовавший после введения араб ных ночных тарифов на электроэнергию. Уже в 60 х годах 50 % новых скими странами эмбарго на экспорт нефти. С того времени в большинс квартир имели электроотопление полом, половина из них - аккумуляци тве стран активизировалось создание и применение энергосберегающе онного принципа действия [6].
го оборудования и технологий на основе новых энергоресурсов. Одним Во Франции активное развитие атомной энергетики предопределило из перспективных направлений стало использование электрических сис применение электроотопления зданий. Атомная энергетика не поддается тем обеспечения микроклимата помещений, что привело к полной элек суточному регулированию отпуска электроэнергии, поэтому преимущес трификации быта. тво отдается аккумулирующему отоплению. Для достижения установлен Согласно показателям 2000 г. [5], потребление электроэнергии в госу ной мощности системы электроотопления используют сочетание дневного дарствах Европейского Содружества составило около трети от общих зат и ночного электропотребления в пропорции 15:85. Доля электроотопления рат конечной энергии в быту и сфере услуг, что в 2,5 раза выше от потреб жилых зданий сегодня составляет около 30 % и примерно равна доле ления энергии от теплосетей. В целом на отопление жилых зданий израс атомной энергии в общем балансе страны [6;
9].
ходовано 69 % энергетических ресурсов. При этом импорт энергетических Для Скандинавских стран, в частности Норвегии, высокое электропот ресурсов составил около 50 %, а к 2030 г. прогнозируется его увеличение ребление с применением систем отопления прямого действия обусловле до 70 %. Безусловно, что жилищный сектор имеет самый большой потен но значительными гидроэнергоресурсами с практически неограниченными циал для энергосбережения и уменьшения воздействия на окружающую возможностями суточного регулирования. В середине 80 х количество жи среду. Поэтому ЕС уделяет значительное внимание выбору энергоэффек лищ с электроотоплением составляло почти 3 млн. [10]. Доля полного элек тивных инженерных систем зданий. трического отопления индивидуальных домов в Швеции достигает 35 %, а Распространение того или иного способа использования электроэнер электрического отопления, совмещенного с отоплением дровами, - 14 %.
гии для отопления в каждой стране решается с учетом местных условий. Финляндия была и остается "землей обетованной" электроотопления, ис Прежде всего, - зависит от структуры топливно энергетического баланса, пользуемого в половине миллиона домов [11]. Капитальные затраты на режима потребления электроэнергии, ее сравнительной стоимости с дру систему электроотопления для типового дома площадью 150 м2 почти на гими энергоносителями. Однако общими от Средиземноморья до Сканди 40 % ниже, чем на водяную систему с котлом на жидком топливе. Эксплуа навии являются усредненные показатели удельной устанавливаемой мощ тационные затраты у этих систем равны. Система с тепловым насосом, ра ности систем отопления, которые с годами уменьшаются. Если в 70 х го ботающим на теплоте грунта, требует в 2,1 раза больших капитальных зат дах прошлого столетия для систем непосредственного электроотопления рат, чем система электроотопления. Однако эксплуатационные затраты они составляли 25Е50 Вт/м3, а аккумуляционного - 40Е110 Вт/м3 [6], то снижаются почти в 3 раза. При этом следует учесть, что для стимулирова сегодня в "теплых домах" они ниже примерно в 2,5 раза [7]. ния применения тепловых насосов стоимость электроэнергии при их ис Чрезвычайно высокие темпы применения электроотопления происходили пользовании уменьшена государством в 1,3 раза.
в США. С нескольких процентов в 60 х годах до 70 % в начале 80 х. После В странах, топливно энергетический баланс которых определяется отмены государственного регулирования газопотребления и отмены мора тепловыми электростанциями (ТЭС) на экспортируемом топливе, напри тория газодобывающих компаний на освоение новых месторождений, с мер, Германии, преобладающее развитие получили системы аккумули 1985 г. газовое топливо стало доминирующим для отопления зданий. С 90 х рующего принципа действия, потребляющие электроэнергию в часы ми годов доля электрического отопления остается стабильно высокой и состав нимума суточного графика электропотребления. Такие системы состави ляет примерно 30 % [8]. Причиной тому являются меньшие на 20Е30 % ка ли более 95 % электроотапливаемых квартир. С середины 70 х годов в питальные и на 30Е45 % эксплуатационные затраты в сравнении с водяны среднем около 30 % новых квартир оборудовалось электроотоплением ми системами, получаемыми теплоту от сжигаемого топлива в котлах [6]. [6;
9]. Причиной тому послужило уменьшение ночного тарифа на элек В США в основном (70Е80 %) распространены системы непосредствен троэнергию в четыре раза. В результате удалось предотвратить многок ного электроотопления резистивного типа. 60 % из них составляют наполь ратные запуски и остановки теплогенераторов на крупных ТЭС, изнаши ные, 20 % - потолочные и 15 % - настенные [6]. В последнее время рас вающие оборудование, и значительно повысить технико экономические сматривается вопрос на переход к электроотоплению небоскребов, как показатели работы энергосистемы в целом.
единственно рациональному решению. Таким образом, электроаккумуляционное отопление является нео В Англии электроотопление применяется давно и является основным тъемлемой частью энергосистем. Область их применения ограничена 6 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 2. ЭЛЕКТРООТОПЛЕНИЕ В УКРАИНЕ размером ночного провала нагрузок электроэнергии на ТЭС и АЭС в зимний период времени. Для большинства западноевропейских стран он достигает 40 % [10]. Активное использование электроотопления в Украине началось после Наилучшие показания в энергосбережении имеет Дания. Сегодня она распада СССР с импортом качественно новых технологий и оборудова является главным экспортером энерготехнологий во всем мире, в том ния. Но еще по сей день, у специалистов бытуют устаревшие знания, дос числе электрических кабельных нагревательных систем. Это небольшая тавшиеся от скромного опыта применения этих систем либо отсутствия страна с богатыми природными внутренними энергоресурсами, особен такового вообще. Реанимация этих знаний и отрицательных обобщений, но, такими как нефть и газ. Наличие собственных ресурсов, освоенных в из за отсутствия непредвзятой информации о мировом опыте, приводит к последние десятилетия, предопределило выбор систем отопления зда неаргументированным заключениям специалистов, которые иногда ний. С 1994 г. преимущество отдается централизованному теплоснабже встречаются в публикациях [12].
нию. Для электроотопления отведена область за пределами сетей тепло Проведенные в Украине санитарно гигиенические исследования о без и газоснабжения. вредности для человека электрических систем кабельного отопления пос лужили основанием для создания и введения в действие с июня 2004 г.
ДБН "Электрическая кабельная система отопления" [13]. Гораздо сложнее В экономически развитых странах мира электроотопление зани обстоит дело с технико экономическим обоснованием систем при проект мает одно из ведущих мест среди систем создания микроклимата ном выборе. У нас не осуществлялось широкомасштабных исследований зданий. Наиболее широко применяемыми являются электрические в этом направлении. Поэтому, при решении данной задачи мы, прежде кабельные системы отопления. всего, должны использовать опыт стран с подобной энергетической Проектный выбор систем электроотопления здания зависит от структурой, и неимеющих значительных собственных газовых и нефтяных структуры топливно энергетического баланса страны, режима пот месторождений.
ребления электроэнергии, ее сравнительной стоимости с другими Украина является энергодефицитной страной, где на теплоснабжение энергоносителями. расходуется около 45 % общего годового объема энергоресурсов [14]. Укра ина является страной с 50 % долей атомной электроэнергетики. Следова тельно, по энергетической зависимости и энергетической структуре мы го раздо больше схожи с ЕС [5], чем с Россией. Применение энергоэффектив ных технологий в отоплении у нас и ЕС является более актуальной задачей.
Таким образом, Украине уже сегодня необходимо устранять имеющиеся пе рекосы в соотношении между водяными и электрическими системами отоп ления, а также создавать условия сопоставимости с государствами ЕС.
Особо следует отметить, что в СССР, начиная с середины 80 х г., к 2000 г.
предусматривалось примерно в 6 раз увеличить количество систем электро отопления в жилом секторе [10]. К этому году было технико экономически обосновано применение около 300 тыс. систем аккумуляционного отопления и горячего водоснабжения суммарной мощностью 1Е1,3 млн. кВт [15].
Для столь грандиозных задач были задействованы многие НИИ. В ре зультате технико экономических изысканий подготовлены технико эконо мические показатели сопоставимости комбинаций различных систем отопления и горячего водоснабжения. Эти показатели получены для сель ской местности и городских микрорайонов в частности, а также для горо дов в целом [16;
17;
18].
Было установлено, что ТЭ - и крупные котельни обеспечивают теплотой половину потребителей. Остальную - дают мелкие котельни, работающие с низким к.п.д. На них в полтора раза занято больше обслуживающего персонала, чем на вместе взятых добыче, переработке, транспортировке топлива и централизованной выработке электро и теплоэнергии. Осозна 8 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ но также, что фактическая отдача систем центрального водяного отопле ной застройкой [17] в середине 70 х г. При этом сравнительная оценка и ния значительно ниже, чем считалось ранее. Их реальный к.п.д составля выбор оптимального варианта осуществлялись с учетом суммарно при ет 30Е45 %! Теплопотери трубопроводов, как правило, превышают рас веденных затрат, включающих оборудование тепловых и электрических четные. Чугунные радиаторы имеют большую теплоемкость и не позволя сетей района и зданий.
ют вести регулирование, излишне перегревая здание и ухудшая микрокли В результате сделаны выводы о нецелесообразности применения в бли мат. Не учитываются также затраты на транспорт топлива и работу цирку жайшие 10Е15 лет систем полного электроотопления в городах из за зна ляционных насосов. В то же время существует невостребованная электри чительного возрастания капиталовложений в городскую электросеть нап ческая энергия в ночной период времени. Суточная неравномерность гра ряжением 10 кВ. Однако следует учесть, что этим же институтом и этими фиков нагрузок энергосистемы в зимнее время, составляет около 30 % и же авторами, сразу после утверждения Госгражданстроем СССР новых является энергетическим потенциалом страны, которым необходимо вос нагрузок на электроплиты до 8 кВт вместо 5,5 кВт были заново пересмот пользоваться для теплоснабжения зданий [10]. рены совместно с МНИИТЭП и ЛПИ им. Калинина технико экономические ЦНИИЭП инженерного оборудования и институт "Энергосетьпроект" оп расчеты для Москвы и получены следующие выводы [18]:
ределили целесообразность применения электроотопления в сельской местности центрального района Европейской части СССР на примере двухквартирных жилых домов. Сопоставление приведенных затрат (сум Х комбинированные системы водяного отопления в сочетании с элек мы эксплуатационных затрат и капиталовложений, приведенных к одина тродоводчиками теплоты по величине приведенных затрат равноэко ковой размерности) следующее: водяная радиаторная система на угле - номичны с централизованными системами водяного отопления от 100 % (базовый вариант), на газу - 90 %;
водяная потолочно напольная ТЭ - или районной котельни;
дают экономию топлива в энергосистеме система на угле - 94 %, на газу - 85 %;
электрическая кабельная система - до 7 %;
могут применяться в квартирах уже в ближайшие годы;
76 %. Т.е. система электроотопления эффективнее водяной радиаторной Х в крупных городах, аккумулирующее электроотопление может стать системы на 14Е24 % и водяной потолочно напольной - на 9Е18 % [16]. оправданным в относительно близком будущем, учитывая его большое Сравнение экономической эффективности применения электроэнергии значение для заполнения провалов графиков нагрузки энергосистем;
для теплоснабжения девятиэтажных жилых зданий в 1970 г. было осу Х системы электроотопления, потребляющие энергию в свободном ществлено ЦНИИЭП инженерного оборудования в районах Центра СССР режиме, могут быть экономичны в районах страны с дешевой электро (Фрязино) с расчетной температурой для отопления минус 25 0С. В качес энергией (например, вблизи АЭС);
тве источника теплоснабжения рассматривалась ТЭЦ. Х наиболее широкое электротеплоснабжение необходимо в сельских местностях, где электроэнергия, заменяя твердое топливо, исключает Сравниваемые системы отопления: затраты населения на заготовку топлива и самообслуживание.
1. Напольная электрическая кабельная аккумуляционного принципа действия (потребляющая электроэнергию по льготному ночному та После столь оптимистических прогнозов 70 х, сегодня руководители рифу) на компенсацию 75 % теплопотерь и дополнительные электро украинских ТЭЦ, как это ни парадоксально для проектантов традициона калориферы доводчики (потребляющие электроэнергию в свободном лов централизованных систем водяного отопления, констатируют, что "к режиме) на компенсацию 25 % теплопотерь;
сожалению, за последующие 30 лет почти ничего из этого задела не бы 2. С электрокалориферами (потребляющими электроэнергию в свобод ло реализовано" [19].
ном режиме);
Теплоэнергетики осознают несовершенство централизованного теплос 3. Водяная централизованная на компенсацию 75 % теплопотерь с элек набжения от ТЭ - и районных котелен, которое имеет ряд преимуществ пе трокалориферами доводчиками (потребляющими электроэнергию в ред децентрализованным, однако не предоставляет необходимого теплово свободном режиме) на компенсацию 25 % теплопотерь;
го комфорта населению. Одними из основных недостатков централизован 4. Водяная централизованная. ных систем является некачественное регулирование - несовершенство температурного графика и запаздывание реагирования теплосетей на из В качестве источника горячего водоснабжения рассматривались пок менение температуры наружного воздуха, составляющее около двух суток.
вартирные аккумулирующие электроводонагреватели, потребляющие В результате - "перетапливаются" либо "недотапливаются" здания. Поэто электроэнергию по ночному льготному тарифу. му население самостоятельно создает тепловой комфорт в помещениях, ` Аналогичные по сути системы, но с большим количеством комбина активно применяя электронагреватели и устраняя тем самым изъяны цен ций, рассматривались для микрорайонов Москвы с 9Е16 и 12Е22 этаж трализованного водяного отопления. Таким образом, электроотопление 10 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ стало неотъемлемым атрибутом теплосетей. Кроме того, электроотопление лением зданий" [21Е25]. Участники - представители Верховного Совета, сегодня становится основным звеном управления системами Госстроя, Комитета энергосбережения, Академии наук, Национальной ко водяного теплоснабжения. По изменению электропотребления в энергосис миссии регулирования электроэнергетики, Главного управления топлива, теме от включения электронагревателей, вызванного реакцией населения энергетики и энергосбережения, многих ведущих научных, проектных и на "недотопы", регулируют отпуск теплоты теплосетями. Такая технология учебных заведений. На заседании было отмечено, что Украина уже подго усовершенствованной практики оперативного управления крупными тепло товлена к широкомасштабному применению систем электроотопления и фикационными системами в новых экономических условиях разработана воплощению мирового опыта в создании энергоэффективных зданий.
теплоэнергетиками Харькова [19].
Активное применение населением Украины электронагревателей с 1993 Для этого созданы все предпосылки:
1994 г., как ответная реакция на недоотпуск теплоты, де факто преобразо Х приняты новые нормативные сопротивления теплопередачи огражда вало систему централизованного теплоснабжения с монопольной до одной ющих конструкций [26];
из составляющих комбинированной системы теплоснабжения городов (сов Х установлены льготные тарифы на электроэнергию, дифференциро местно с системами отопления на электроэнергии и газе) [19]. Таким обра ванные по часам суток [27];
зом, население стихийно реализовало технико экономические разработки Х утверждены государственные нормы проектирования электрических 70 х, дополнив систему централизованного теплоснабжения индивидуаль кабельных систем отопления [13];
ными электронагревателями. Установленная мощность электроотопитель Х созданы многочисленные отечественные и открыты представительс ных приборов сегодня оценивается примерно в 15 % от нагрузки на город тва иностранных фирм, применяющие электрические кабельные сис скую электросеть в зимний период времени. Но это значительно меньше не темы отопления;
доотпуска теплоты теплосетями. Из чего делается вывод о существенной Х проверена эффективность электрических кабельных систем отопления перспективе роста парка электронагревателей в обозримом будущем [19]. на значительном количестве малоэтажных зданий (до 5 ти этажей) и Устранение недоотпуска теплоты теплосетями не исправит ситуации, проводится по распоряжению Госстроя Украины экспериментальное т.к. причина применения электроотопления кроется в индивидуальности проектирование жилищного комплекса из трех многоэтажных зданий на теплоощущений каждого человека и возможности их удовлетворения пу Позняках в г. Киеве.
тем регулирования температурных условий системой отопления. Весьма поучителен опыт отказа от централизованного теплоснабжения и приме нения автономных котелен в жилых многоэтажных зданиях Москвы - Электроотопление в Украине является жизненно важной необходи крышной, пристроенной и подвальной. При бесспорном уменьшении мостью создания теплового комфорта и дополнением эффективного энергозатрат и возрастании теплового комфорта уровень электродогрева существования систем централизованного теплоснабжения.
помещений остался высок. Соответственно указанным типам котелен Экономически целесообразная доля системы комфортного на электродогрев помещений составил - 31,4 % (было 49,1 %), 70,1 % (было польного электроотопления при совместном использовании с водя 80,7 %) и 7,1 % (было 12,5 %) [20]. Таким образом, санитарно гигиеничес ной системой центрального отопления составляет примерно 25 % от кие условия в квартирах не были достигнуты. Жильцы остались привер теплопотерь здания (помещения).
женцами комфортного электродогрева помещений, удовлетворяющего их Экономически оправданная доля общей мощности аккумуляцион теплоощущения. Причиной тому является переоценка технических воз ных систем электроотопления составляет примерно 30 % суточного можностей водяных систем этих зданий для решения поставленной зада электропотребления страны в зимний период года, равного ночному чи. Водяная система без радиаторных терморегуляторов и гидравличес провалу суточного графика электропотребления.
кого обеспечения их эффективной работы не способна удовлетворить ин дивидуальные требования потребителей.
Стихийное применение электрорадиаторов и местных кондиционеров для догрева помещений не является лучшим экономическим решением ни для населения, ни для государства. Рассмотрению данного вопроса был посвящен круглый стол "Экология. Ресурсы. Безопасность" (29.10.2002 г.) в Украинском институте исследований окружающей среды и ресурсов при Совете национальной безопасности и обороны Украины на тему: "Обеспе чение энергобезопасности Украины электротеплоаккумулирующим отоп 12 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 3. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ вложения и затраты от года ввода системы отопления в действие (вели СОПОСТАВЛЕНИЯ ВАРИАНТОВ чины ф и н отсчитывают от года ввода системы в эксплуатацию);
- ко эффициент приведения разновременных затрат к году ввода системы ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ отопления в действие = 1/(1+ Eн.п )j, 3.1. Основные сведения Eн.п - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капиталь При проектировании новых, модернизации или реконструкции действу ных вложений, принимаемый равным 0,08 (при нормативном сроке окупае ющих систем отопления решают одну из технико экономических задач: мости новой техники и энергосберегающих мероприятиях, равном 12,5 лет).
Данная формула позволяет сравнивать экономичность систем с учетом Х сопоставление единственного варианта решения с "базовым", как срока эксплуатации здания и сроков эксплуатации систем микроклимата с правило, не имеющим энергосберегающих мероприятий;
точки зрения сегодняшнего дня. Особенностью формулы является то, что Х сопоставление нескольких вариантов с одинаковым экономическим она учитывает фактор времени. Он определяет долю затрат от будущих эффектом между собой и с "базовым" вариантом;
капитальных ремонтов. Эти затраты не учитываются в полном объеме се Х выявление экономически оптимального варианта решения. годня при сравнении вариантов проектных решений. Поскольку до момен та использования этих средств предполагается, что они приносят прибыль.
Последняя задача наиболее всеобъемлюща и актуальна при современ Однако следует понимать, что при достижении сроков капитального ремонта ном многообразии предлагаемых типов и подвидов систем отопления. Ее системы ни потребителя, ни эксплуатирующую организацию, ни домовладельца результат предоставляется заказчику и служит основанием для принятия не утешает мысль о том, что невложенные когда то средства приносили прибыль.
решения. Принятие окончательного решения по выбору систем не является Реалии таковы, что сегодня средств на капитальный ремонт систем нет, хотя задачей проектировщика. Это прерогатива заказчика. Проектировщик обя пользователь годами осуществлял отчисления.
зан предоставить все данные, которые брались во внимание при обоснова Рассматриваемая формула приведенных затрат является универсальной нии рекомендаций, необходимые для утверждения решения. Разъяснить для прогнозирования экономической эффективности систем отопления. Под преимущества и недостатки систем не только с позиций сметной стоимос тверждением тому - экономические выводы 70 х годов прошлого столетия о ти, но и эксплуатационных показателей системы на протяжении всего сро необходимости к 2000 г. широкомасштабного использования электрических ка эксплуатации объекта, который для современных многоэтажных зданий систем отопления совместно с водяными (см. р. 2). Но такое прогнозирова с железобетонным или металлическим каркасом достигает 100 лет [28;
29]. ние осуществимо лишь при плановой экономике - статистическом знании ре Экономическую целесообразность применения системы отопления оп альности и четком прогнозировании будущего. В экономическом развитии ределяют исходя из сравнительной экономической эффективности капи Украины пока нет ни того, ни другого. Существуют лишь тенденции, которые, тальных вложений. Другими словами - сопоставляют затраты и получае не давая возможности полного применения данной формулы, позволяют на мые от них результаты. Экономически наиболее целесообразным являет ее основе определить предпосылки экономического различия систем отопле ся вариант решения, при котором приведенные затраты являются мини ния. Именно в этом ключе будут рассмотрены далее экономические состав мальными. Приведенные затраты состоят из капитальных вложений и экс ляющие электрических кабельных систем отопления.
плуатационных расходов на протяжении всего срока службы здания, при Кроме того, полное технико экономическое сопоставление систем отоп веденных к одной размерности и году ввода в эксплуатацию. Наиболее ления по этой формуле с учетом затрат от источника энергии до потреби широко применима формула определения приведенных затрат [29] - теля является громоздким и оправдано лишь для крупных объектов. За частую достаточно упрощенных подходов. Основы тех и других, применя ф ф емых в мире, рассмотрены далее.
П = + min, К j Иj j=н j = где К - капитальные вложения, определяемые израсходованной частью Традиционные для Украины методы экономического сопоставле j сметной стоимостью в j том году (если расходование сметной стоимости ния инженерных систем здания не возможно реализовать в полной Иj осуществляется более одного года);
- эксплуатационные затраты в мере из за отсутствия статистической информации об энергетичес j том году;
ф - год окончания функционирования объекта (срока его дейс кой эффективности систем и прогнозируемой стоимости энергоноси твия);
н - год начала монтажа и число лет, отделяющих дополнительные телей на протяжении срока службы здания.
14 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 3.2. Предпосылки экономической эффективности внутренней поверхности ограждений tr = 22 0С. В то время как в помеще электроотопления нии с традиционной водяной системой отопления аналогичные теплоощу щения человека (на том же уровне tsu = 20 0С) воспринимаются при темпе 3.2.1. Температура помещения ратуре воздуха tp = 22 0С, т.к. температура ограждений в нем примерно равна tr = 18 С. Разница между температурами воздуха в рассматривае Пол помещения со встроенным электрическим нагревающим кабелем мых помещениях составляет 22 - 18 = 4 0С.
относят к классу низкотемпературных конвекционно лучистых отопитель Получаемое уменьшение разности температур воздуха снаружи и внут ных панелей. Их отличительной особенностью является большaя поверх ри помещения в результате применения электрических кабельных систем ность теплообмена, излучающая тепловой поток и повышающая этим ра отопления, сокращает теплопотери в холодный период года с удаляемым диационную температуру ограждающих конструкций помещения. Поэто вентиляционным воздухом и через наружные ограждающие конструкции.
му, согласно [13], в помещениях с напольными электрическими кабельны При этом доля первой составляющей теплопотерь возрастает, а второй - ми системами отопления допускается принимать температуру воздуха уменьшается при увеличении теплозащиты здания [12]. Поскольку при на меньше нормативной [30], но не ниже чем на 3 0С, сохранив оптимальную личии теплого пола за счет лучистого теплообмена происходит нагрев температуру помещения. внутренних поверхностей остальных ограждений, компенсируя конвектив Под оптимальной температурой помещения подразумевают ком ный недогрев от снижения температуры воздуха в помещении. В целом tsu плексный показатель радиационной температуры помещения и темпе теплопотери через наружные ограждения современных теплозащищенных tr ратуры воздуха в помещении, позволяющий прогнозировать удовлетво зданий не зависят от применяемой системы отопления.
tp ренность тепловым комфортом не менее 90 % людей. Для большинства Снижение температуры воздуха в помещении с лучисто конвективной помещений этот показатель определяют уравнением: системой отопления по сравнению с конвективной системой определяют по [32]. В среднем для жилых помещений оно примерно равно 2 0С. Таким tsu (tr + tp) / 2.
образом, при одинаковых теплоощущениях в помещениях с разными сис Физиологический темами отопления, лучисто конвективная система облегчает дыхание че смысл уравнения заклю ловека, создавая чуть прохладную температуру воздуха. Качество возду чается в поддержании ха, воспринимаемое человеком, оценивается как более высокое, а ощу стабильного теплообмена щаемая свежесть - приятной. Этот вывод сделан на основании последних между человеком и окру исследований современных зданий с "нездоровым" синдромом, где нор жающей средой мативно обеспечен тепловой комфорт, но недостаточное конвективное и (Q = const). Для человека, испарительное охлаждение респираторного тракта человека, в особен выполняющего легкую ра ности носа, приводит к восприятию воздуха, как спертого, душного и не боту, данное уравнение качественного. Производительность труда в таких помещениях снижает представлено в графичес ся на 6,5 %. Это приводит к экономическим потерям, превышающим со ком виде на рис. 1 [31]. вокупные капитальные и эксплуатационные затраты на обслуживание Учет совместного влия здания. Применение систем микроклимата с умеренной температурой ния температуры воздуха воздуха является задачей ХХ века, тем более что они способствуют эко и средней температуры номии энергоресурсов [33].
ограждающих конструк ций (радиационной темпе ратуры) на теплоощуще Напольные электрические кабельные системы отопления обеспе ния человека дает воз чивают тепловой комфорт в помещении при меньшей, примерно на можность дополнительной 2 0С, температуре воздуха по сравнению с традиционными водяными экономии энергоресурсов лучистыми и конвективно лучистыми системами системами отопления.
отопления. Такими системами обеспечивается тепловой комфорт в поме Достигаемое снижение температуры воздуха в помещении улуч щениях при меньших температурах воздуха. Например, в помещении с шает его качество, воспринимаемое человеком, а также уменьшает электрической кабельной системой отопления человек ощущает тепловой теплопотери с удаляемым вентиляционным воздухом.
комфорт при температуре воздуха tp = 18 С и средней температуре 16 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 3.2.2. Автоматическое обеспечение теплового комфорта Особенность представленного графика, в отличие от отечественной В государствах Европейского Содружества обеспечивают комфортные практики нормирования микроклимата, состоит в установленных диффе тепловые условия согласно графику на рис. 2, который является норматив ренцированных допустимых отклонениях для температур помещения, ным [34]. В его основу положены исследования О. Фангера по теплоощу удовлетворяющих санитарно гигиеническим условиям теплового комфор tsu щению большинства людей при разнообразных видах деятельности - сне, та. Например, при температуре помещения = 22 0С максимально допус отдыхе, умственной работе, физической работе разной интенсивности - с тимое отклонение составляет 2 0C. Чем оно меньше, тем лучшие условия учетом теплоизоляционных свойств одежды и различных температурных теплового комфорта и тем больший энергосберегающий эффект.
условий в помещении. В Украине для водяных систем отопления применяют терморегуляторы Зависимость теплового состояния организма человека от вида деятель прямого действия с зоной пропорциональности 2К (разницей температу ности определена через его тепловыделение. Этот процесс оценивают по ры в два градуса Кельвина). Это означает, что при повышении темпера казателем "met" (метаболизм выделение теплоты организмом). Например, туры воздуха в помещении на 2 0С, относительно установленной потреби активность тепловыделения человека, находящегося в расслабленном сос телем на терморегуляторе, терморегулятор автоматически перекроет тоянии либо в наклонном положении характеризуется 0,8 met = 46 Вт/м2 (со проход теплоносителя в отопительный прибор [31]. Время срабатывания ответственно отображены на левой и правой шкалах графика);
в положе терморегулятора не должно превышать 40 мин. [35]. У самых лучших нии сидя - 1 met = 58 Вт/м2;
в сидячем положении при выполнении офисной конструкций терморегуляторов водяных систем отопления, которыми яв работы или домашней работы - 1,2 met = 70 Вт/м2Е ляются газоконденсатные, это время составляет около 12Е15 мин. В от Теплоизоляционные свойства одежды характеризуют показателем "clo" личие от них, электронные терморегуляторы электрических кабельных (clothes - одежда). Так, например, рабочая одежда из легкого нижнего белья, систем отопления отключают систему мгновенно при повышении темпе носок, рубашки, брюк, костюма и туфель составляет 1 clo = 0,155 м2К/Вт ратуры воздуха на 0,5 С (0,5К). Достичь таких показателей водяными (соответственно отображены на нижней и верхней шкалах графика). системами невозможно, т.к. при уменьшении зоны пропорциональности Субъективная оценка психологического теплоощущения человека харак значительно возрастают гидравлические потери и, соответственно им в теризуется шкалой ожидаемых значений теплоощущений PMV (predicted кубической степени, увеличивается потребляемая мощность насоса;
а mean vote) от минус 3 (холодно) до плюс 3 (жарко). Нормальные теплоощу уменьшение времени срабатывания ниже 3Е5 мин. ведет к гидравличес щения оценены PMV = 0, которым соответствует график на рис. 2. кой нестабильности системы и вероятности шумообразования.
Снижение температуры воздуха на 2 0С в помещении с электрической кабельной системой отопления и электронным терморегулятором по срав нению с водяной системой и терморегулятором прямого действия на ради аторе дает 10Е13 % экономического эффекта для условий Украины [36].
Сопоставление энергоэффективности систем отопления от точности поддержания температуры воздуха в помещении осуществляют по норма тиву [2]. Сравнительные характеристики различных систем отопления и конструкций терморегуляторов представлены в табл. 1. Коэффициент зат рат первичной энергии ece безразмерен и показывает относительное воз растание расхода первичной энергии, вызванное техническим несовер шенством регулирования температуры воздуха в помещении терморегу лятором системы отопления. Дополнительные затраты qce соотносят это увеличение к добавочному годовому теплопотреблению системы отопле ния, отнесенному к единице отапливаемой площади помещения (подроб нее см. в п.р. 3. 7).
Основой затрат энергии, приведенных в таблице, являются теплопоте ри помещения, которые возникают в процессе регулирования теплообмен ных приборов. Так, если регулятор поддерживает разницу в 2 0С относи тельно установленной на 20 0С температуры воздуха, то перегрев помеще ния до 22 0С является дополнительными затратами энергии. Чем меньше поддерживаемая разница температур, тем меньше эти затраты 18 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Таблица 1. Затраты энергии на регулирование терморегуляторами (см. в табл. 1 значения qce для регуляторов системы 1, поддерживающих разницу температур 2 0С и 1 0С). Однако уменьшение этой разницы ниже Коэффициент затрат первичной энергии ece при удельных 1 С при использовании пропорциональных регуляторов (П регуляторов, теплопотерях здания qh, воздействующих на отопительный прибор пропорционально отклонению кВтч/(м2год) Система Регулятор температуры воздуха в помещении) и двухпозиционных регуляторов (регу 40 50 60 70 80 лирующих по закону - "включено выключено") не приводит к экономии энергии (сравни соответственно ece и qce при 1 0С и 0,5 0С в системе 1 и 2).
Терморегуляторы и другие Уменьшению затрат способствуют электронные регуляторы. Особенно с П регуляторы с зоной 1,08 1,07 1,06 1,05 1,04 1,04 3, пропорциональности 2К дополнительными функциями оптимизации на открытое окно либо при сутствие человека (см. значения qce для различных регуляторов системы То же, с 1К 1,03 1,02 1,02 1,02 1,01 1,01 1, 1. Водяная 1). Так, по сравнению с электронными пропорционально интегральными с преобладающим регуляторами (ПИ регуляторами, воздействующими на отопительный при размещением плоских Электронные регуляторы отопительных приборов бор пропорционально отклонению температуры воздуха в помещении и (с ПИ либо сравнимым 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 0, у наружной стены законом регулирования) интегралу времени отклонения), затраты ниже в 0,7/0,4 = 1,75 раза. По Электронные регуляторы сравнению с П регуляторами, поддерживающими разницу температуры в с функцией оптимизации 1,01 1,01 1,01 1,01 1,00 1,00 0, 2 0С, - в 3,3/0,4 = 8,25 раза.
(на открытое окно либо присутствие человека) Достоинством электронных регуляторов является примерное сохранение затрат первичной энергии, выражаемых коэффициентом ece. Так, у элек 2. Водяная с преобладаю щим размещением плос тронного регулятора с функцией оптимизации (см. значения ece для этих ре Все вышеперечисленные +0,03 +0,02 +0,02 +0,02 +0,01 +0,01 +1, ких отопительных прибо ров у внутренней стены гуляторов в системах 1 и 3 при различных удельных теплопотерях здания qh) коэффициент ece изменяется от 1,01 (при qh = 90 кВтч/(м2год)) до 1, Двухпозиционные регуляторы для отдельных (при qh= 40 кВтч/(м2год)). В то время как у терморегулятора, поддерживаю 1,08 1,07 1,06 1,05 1,04 1,04 3, помещения с зоной щего перепад температуры 2 0С, - соответственно от 1,04 до 1,08. По этим пропорциональности 2К значениям определяют удельные дополнительные затраты энергии То же, с 0,5К 1,03 1,02 1,02 1,02 1,01 1,01 1, qce = eceqh - qh, вызванные процессом регулирования теплообменного при 3. Водяная напольная либо с другими бора (температуры воздуха в помещении). Чем меньше ece, тем ниже отопительными Электронные регуляторы затраты энергии qce и тем экономичнее система отопления.
панелями (с ПИ либо сравнимым 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 0, законом регулирования) В последнем столбце таблицы указаны удельные годовые затраты теп лоты, отнесенные к одному метру квадратному помещения. Они рассчита Электронные регуляторы ны по среднему значению рассматриваемого диапазона теплопотерь с функцией оптимизации 1,01 1,01 1,01 1,01 1,00 1,00 0, (на открытое окно либо qh = (40 + 90)/2 = 65 кВтч/(м2год) и по коэффициенту ece, соответствую присутствие человека) щему этим теплопотерям и конструкции терморегулятора.
4. Электрическая непос Определение qce для теплообменных приборов, расположенных у внут редственного действия с преобладающим Электронные регуляторы ренней стены помещения, осуществляют по qce для прибора у внешней 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 0, расположением для отдельных помещений стены с выбранной конструкцией регулятора и типом системы отопления, отопительных приборов у наружной стены прибавляя к нему 1,1 кВтч/(м2год). Эти дополнительные теплопотери 5. Электрическая аккуму вызваны запаздыванием реагирования регулятора, т.к. он находится в ляционного действия более стабильной температурной зоне помещения и в меньшей мере под с преобладающим То же 1,11 1,09 1,07 1,06 1,06 1,06 4,4* расположением вержен восприятию температурной обстановки в помещении. Аналогично отопительных приборов определяют и ece для тех же приборов. Так, например, для системы у наружной стены при qh = 90 кВтч/(м2год) с электрическими нагревателями прямого дейс 6. Электрическая прямо твия к значению = 1,01 системы 4 прибавляют 0,01. В результате для го либо аккумуляцион ece ного действия с преоб То же +0,03 +0,02 +0,02 +0,02 +0,01 +0,01 +1,1 рассматриваемой системы ece = 1,01+0,01 = 1,02, а +1,1 = qce = (eceqh - qh) ладающим расположени ем отопительных прибо = (1,0290 - 90) = 2,9 кВтч/(м2год). Это означает, что для обеспечения ров у внутренней стены теплового комфорта в помещении принятой системой отопления к расчет qh ным удельным теплопотерям = 90 кВтч/(м2год) следует прибавить *Примечание: с учетом затрат энергии конструктивно встроенным вентилятором, равных 0,5 кВтч/м2год.
20 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ce q теплоты, кВт ч/(м год) Дополнительные удельные затраты ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ дополнительные затраты энергии 2,9 кВтч/(м2год) на регулирование Таким образом, можно сделать следующие выводы:
терморегулятором.
Х Определение qce для теплообменного прибора с вентилятором осущест Х нет разницы в дополнительных затратах энергии на регулирова вляют по qce для прибора с выбранной конструкцией регулятора и типом ние отопительных приборов и отопительных панелей;
Х системы отопления, прибавляя к нему 1,1 кВтч/(м2год). Так представлены Х системы электроотопления прямого действия по сравнению с во данные для системы 5, включающей аккумуляционный электроконвектор дяными системами отопления имеют меньшие дополнительные со встроенным вентилятором. затраты энергии на регулирование;
Х Особое внимание заслуживает тот факт, что значения дополнительных Х системы аккумуляционного электроотопления по сравнению с потерь от регулирования отопительных приборов, расположенных у наруж водяными системами отопления незначительно увеличивают ных стен, и напольных отопительных панелей одинаковы (см. значения затраты на регулирование;
qce для регуляторов системы 1 и 3, поддерживающих разницу температур Х электронные регуляторы имеют наименьшие дополнительные Х 2 0С). Различие в их конструкции не влияет на потери при регулировании. затраты энергии на регулирование;
Х Проведенные экспериментальные исследования для составления новых не Х регулирование напольного водяного отопления, по сравнению с мецких стандартов не обнаружили никакого различия между двумя систе напольным электроотоплением, требует больших затрат энергии ` мами [12]. Поэтому недоверие к системам напольного отопления из за не за счет работы смесительных насосов.
достаточной регулируемости являются беспочвенны. В этих системах про цессу автоматического регулирования способствует саморегулирование.
Процесс саморегулирования напольных систем отопления основан на из менении коэффициента теплоотдачи пола при изменении температуры воз 3.2.3. Тепловой комфорт духа в помещении. Так, при уменьшении разницы температур пола и возду ха на 1 0С из за дополнительных теплопоступлений коэффициент теплоот Существующие нормативы теплового комфорта определяют темпера дачи пола понижается примерно на 25 %. Увеличение этой разницы на 1 0С турные условия в помещениях с однотипной группой людей - здоровых, из за дополнительных теплопотерь повышает коэффициент теплоотдачи по больных, взрослых, пожилых, детейЕ Эти условия для каждой группы нес ла примерно на 20 % (при начальной температуре пола 26 0С и воздуха - колько различны. Так, в жилых домах температура воздуха должна быть 20 0С) [37]. Здесь следует отметить, что процессы саморегулирования на 20Е22 0С, а в дошкольных учреждениях - 21Е23 0С [39]. Подстраивать тем польных водяных и электрических систем теплотехнически одинаковы, но пературу воздуха в помещении под теплоощущения представителя группы отличаются в техническом обеспечении. В водяных - происходит изменение можно любой современной системой отопления, так как она обязана иметь температуры обратной воды и последующее корректирование температуры терморегулятор. Но совмещать условия теплового комфорта для различ подающей воды в смесительном узле. При этом насос работает постоянно и ных представителей групп может только система напольного отопления.
потребляет электроэнергию, равную 5Е10 % мощности системы отопления. Нормативом [34] регламентированы условия температурного комфорта, Это равно примерно 3,5 % от суммарного электропотребления здания, что обеспечивающие оптимальную температуру помещения, - температуру для такой страны как Германия составляет 15 млрд кВтч/год [38]. У элек пола 19Е26 0С (при напольном отоплении допускается 29 0С, в то время трических - при повышении температуры пола, отслеживаемой датчиком как в Украине - 28 0С [13]) и температуру воздуха 222 0С. Идеальные ус температуры воздуха, осуществляется достаточно быстрое отключение сис ловия температуры помещения [40] создаются при соответствующем соче темы, обеспечивая дополнительное энергосбережение. тании радиационной температуры и температуры воздуха из приведенных Энергосбережение при регулировании сопоставляемых вариантов про диапазонов (см. п. 3.2.1). В Украине идеальные условия закреплены нор ектных решений определяют по последнему столбцу табл. 1. Сравнение, мативом [41] для игровых комнат детских дошкольных учреждений, где например, водяных систем отопления 1 и 3, поддерживающих разницу тем обязательным является нагрев пола напольной системой отопления до ператур в 2 0С, с электрическими системами непосредственного действия температуры 23 0С, и вовсе не предусмотрены нормативом [42] для жилых 4 показывает, что электрические требуют в 3,3/0,7 = 4,71 раза меньших помещений. Следовательно, водяные системы отопления с радиаторами затрат при регулировании. Напольные электрические системы аккумуляци не обеспечивают идеальных условий теплового комфорта прежде всего онного действия по сравнению с этими водяными системами требуют для самой болеющей в зимний период группы населения - детей. Забота незначительно больших затрат энергии на регулирование - в о состоянии их здоровья всецело возлагается на родителей. Единственно (4,4 - 0,5)/3,3 = 1,18 раза. возможным решением данной проблемы в существующих квартирах с во дяными системами отопления является применение электрообогреваемых 22 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ теплых полов. Они не требуют несанкционированного вмешательства ро тепловой энергии и снижает качество ощущаемого воздуха. В противопо дителей в конструктивное исполнение водяной системы (например, увели ложность этому - помещения с напольным отоплением. Ноги находятся в чения отопительного прибора), что только ухудшает ее работу, т.к. она в тепле, а температура воздуха для детей чуть выше, чем для взрослых из большинстве случаев для этого не предусмотрена. за разности в росте. Таким образом обеспечиваются нормативные требо Примерное распреде вания теплового комфорта для различных возрастных групп людей. Учи ление температуры воз тываются новейшие направления обеспечения качества воздуха - в зоне духа по высоте помеще дыхания людей воздух должен быть прохладным, а у ног теплым [33].
ний с различными систе Обеспечение теплового комфорта в жилом помещении кроме психоло мами отопления показа гического аспекта имеет экономические показатели, оцениваемые соци но на рис. 3 [43]. На всех альными результатами, - прежде всего снижением заболеваемости [29].
графиках сплошной ли Более глубокий экономический анализ влияния степени комфорта на нией изображено иде социальные результаты включает уменьшение годовых затрат на содер альное распределение. жание существующих и строительство новых больниц и поликлиник;
эф Температура у ног чело фект от уменьшения текучести кадров;
эффект от снижения числа про века должна быть при гулов. Методики их расчета представлены в [29;
33]. Однако доминирую мерно 26 0С, а у головы - щим фактором является повышение производительности труда, оцени примерно 20 0С. ваемое в 5Е10 % [33].
При использовании ра диаторов для отопления Напольные системы отопления обеспечивают тепловой комфорт перегревается верхняя для разных возрастных групп населения - детей и взрослых.
зона помещения. Под по Напольные системы отопления создают близкое к идеальному толком создается так на распределению температур воздуха в помещении - тепло у ног и зываемая "тепловая по прохладно в зоне дыхания человека.
душка", в которой темпе Улучшение теплового комфорта в помещении создает социально ратура воздуха на 4 С экономический эффект за счет снижения заболеваемости людей. До выше, чем в верхней зоне минирующим фактором улучшения теплового комфорта в рабочих помещения с напольным отоплением. Это в два раза больше от рассмот помещениях является повышение производительности труда.
ренной в п. 3.2.1 разницы температур воздуха в помещениях с отопитель ными приборами и отопительными панелями. Уменьшение температуры воздуха в верхней зоне уменьшает теплопотери помещения на 8...12 % за счет снижения теплопотерь с удаляемым вентиляционным воздухом. Здесь 3.3. Капитальные затраты следует отметить, что удаление воздуха из верхней зоны помещений явля ется нормируемым [44].
Еще больший перегрев верхней зоны происходит при использовании Комплексный подход технико экономического обоснования систем элек конвекторов, потолочных конвективно лучистых панелей, решеток воз трического теплоснабжения рассмотрен в 1970Е1980 х г. в работах [13;
17;
душного отопления либо фенкойлов. Отрицательной особенностью этих 18;
46;
47]. При этом сопоставлялись затраты на обустройство как внутрен систем является образование циркуляционных потоков прохладного воз них, так и наружных сетей с учетом стоимостных показателей источника духа у пола. Так, при наружной температуре воздуха около минус 19 0С, энергоснабжения. Системы отопления рассматривались совместно с систе температура воздуха в помещении на уровне ног может достигать пример мами горячего водоснабжения и электроснабжения. Для снижения нагрузок но 13 0С [45]. Для человека это весьма ощутимо. Снижение температуры в электросети предусматривалось блокирование электроотопления с элек воздуха на уровне лодыжек на 2 0С относительно температуры у головы троплитами;
использование двухступенчатых электроводонагревателей, у при подвижности воздуха более 0,35 м/с приводит к ощущению диском которых пиковая ступень сблокирована с электроплитами;
применение ак форта у 20 % людей [1]. Безусловно, ни о каком тепловом комфорте уже кумуляционного отопления и аккумуляционного горячего водоснабжения. В не может идти речь, тем более для детей. Вынужденное устранение результате для жилых зданий в центральных регионах СССР были сделаны дискомфорта завышением температуры воздуха приводит к перерасходу важные выводы об экономичности следующих систем электроотопления:
24 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Х комбинированной системы отопления, где водяная базовая система ленной теплоизоляцией. Экономия расхода электроэнергии системой обеспечивает температуру воздуха в помещении 13Е14 0С, а элек электроотопления в этом случае достигает 40Е50 % [10;
16;
28].
трическая прямого действия догревает помещение до комфортной При сопоставлении капитальных затрат дополнительно включают стои температуры;
мость занимаемой площади вспомогательным оборудованием. Например, Х электротеплоаккумулирующей системы отопления при наличии диф стоимость площади теплового пункта, крышной либо любой другой ко ференцированных по времени суток тарифов на электроэнергию;
тельни, бойлерной и т.п. оценивают как стоимость аренды помещений, Х системы электроотопления прямого действия за пределами охвата стоимость парковки автомобилейЕ территории крупными ТЭЦ. В офисных зданиях с электрическими напольными кабельными систе мами отопления немаловажным является предоставляемая возможность В то же время (1970Е1980 х г.) было отмечено, что капитальные затра арендаторам учета индивидуальным электросчетчиком теплопотребления ты на эти системы по сравнению с централизованными водяными система занимаемой площади. Также предоставляемая возможность изменения ми от ТЭ - превышают в 1,35Е1,6 раза. Причем наибольшая относитель обслуживаемой площади этим счетчиком при расширении, субарендеЕ ная величина капиталовложений приходится на трансформаторные под Такая возможность исключает порочную практику двойной оплаты арен станции - около 64Е78 % [17]. Используя сегодня данные, необходимо даторами за предоставляемые услуги в обеспечении микроклимата поме учитывать происшедшие изменения в водяных системах отопления. щений: первый раз - за якобы качественное отопление, являющееся пред Современные системы водяного отопления не идут ни в какое сравнение метом договора, второй раз - по установленному арендодателем элек по капитальным затратам со своими предшественниками. Они стали двух тросчетчику за потребляемую электроэнергию электрорадиаторами, мест трубными. Оборудуются радиаторными терморегуляторами, автоматически ными кондиционерами при недогреве помещений либо неучитываемому ми регуляторами перепада давления, регулирующими клапанами, поквар арендодателем дополнительному теплопоступлению от офисной техники.
тирными расходомерами, автоматизированным индивидуальным тепловым Минимальную стоимость такой возможности можно оценить стоимостью пунктом с насосами, регулятором перепада давления, регулятором по по теплопоступления от офисной техники. Максимальную - капитальной стои годным условиям, тепломеромЕ Поэтому капитальные затраты на их уст мостью замены старой водяной системы на новую, т.к. старая система не ройство по сравнению с электрическими системами стали выше на 20Е45 % способна предоставить эту возможность.
[6;
11]. Безусловно, сопоставление систем по капитальным затратам можно Особенно важным является учет последующего увеличения исходных осуществить только для конкретных однотипных зданий на основании смет капитальных затрат, вызванных заменой системы после окончания ее сро ной стоимости. Но следует учесть, что в современных методиках расчета ка службы. Ожидаемый срок службы современного здания составляет такое сопоставление не является определяющим фактором технико эконо 50Е100 лет [28;
29;
51], системы электроотопления - 50Е70 лет [49], во мического обоснования проектного выбора систем [1]. Определяющими дяного отопления - 25Е35 лет [29;
50]. Продолжительность эксплуатации факторами стали эффективность энергопотребления и экологичность. отдельных элементов систем до капитального ремонта либо замены еще С позиций сегодняшнего дня, после введения в Украине последних нор меньше. Эти сроки эксплуатации представлены в табл. 2 [51;
52].
мативов по теплопередаче ограждающих конструкций [26],тепловые наг По приведенным данным однозначное преимущество имеют электричес рузки на новые и реконструируемые здания уменьшились в несколько раз. кие кабельные системы отопления, представляющие собой внутриквартир Соответственно, снизилось и потребление энергии системами отопления. ную скрытую электросеть. Кроме того, при их использовании отпадает не Но, несмотря на это, при сопоставлении капитальных затрат на различные обходимость в центральных системах горячего водоснабжения, теплоснаб системы следует учитывать требования украинской нормы [48] о повыше жения, газоснабжения, у которых срок эксплуатации элементов весьма нез нии уровня теплозащиты зданий с электроотоплением вдвое над контроль начителен. Следует учесть, что для замены системы осуществляют ее де ными показателями по [26]. Поэтому, сравнивая здания с различными монтаж. Стоимость демонтажа санитарно технического и электротехничес уровнями теплозащиты, необходимо учитывать уменьшение капитальных кого оборудования, систем отопления и вентиляции принимают равной затрат на систему электроотопления в здании с более высоким уровнем 40 %, а внешних сетей тепло и газоснабжения - 60 % от стоимости их мон теплозащиты и увеличение капитальных затрат на само здание. тажа [53]. В свою очередь стоимость монтажа внутренних инженерных сис По данным ЦНИИЭП увеличение капитальных затрат на дополнитель тем здания зачастую составляет 20Е25 % сметной стоимости этих систем.
ное утепление здания равно 0,6 руб. (в старых ценах) на 1 м2 жилой пло Современное оборудование, безусловно, имеет несколько лучшие экс щади. Сокращение теплопотерь в зависимости от этажности составляет плуатационные характеристики, чем указанные в табл. 2. Зачастую они 30 %. Более высокие показатели энергоэффективности получают при ре определяются количеством циклов (открыто закрыто либо включено вык куперации теплоты удаляемого вентиляционного воздуха в здании с уси лючено). Так, по европейским нормам для радиаторных терморегуляторов 26 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Таблица 2. Сроки эксплуатации элементов систем инженерного При сравнении сроков службы систем отопления учитывают степень оборудования зданий обеспечения ими теплового комфорта. Принято считать, что системы, Продолжительность эксплуатации до создающие лучший тепловой комфорт, имеют меньший моральный из капитального ремонта (замены), лет нос. Поэтому срок службы напольной электрической кабельной системы Элементы инженерных систем зданий здания и объекты жилые отопления допускается увеличивать на 5Е10 лет [50], который с учетом коммунального и социально здания культурного назначения данных табл. 2 и без учета современных технических достижений соста вит не менее 45Е50 лет.
Центральное отопление 40(30) 35(25) Радиаторы чугунные (стальные) при закрытых схемах Калориферы стальные 15 Конвекторы 35 Первоначальные капитальные затраты на электрические кабель Стояки при закрытых схемах 30 ные системы отопления и традиционные водяные системы отопления Домовые магистрали при закрытых схемах 20 сравнимы между собой и не являются определяющими при их техни Задвижки, вентили, трехходовые краны 10 ко экономическом сопоставлении.
Изоляция трубопроводов 10 При использовании электрических кабельных систем отопления выс Котлы отопительные: 20...25 20... вобождается площадь помещений, занимаемая дополнительным обо Насосы 8 Оборудование химводооподготовки 30 30 рудованием водяных систем, которую оценивают стоимостью аренды.
Расширительные баки 30 Электрические кабельные системы отопления в офисных зданиях, в Тепловые пункты 20 отличие от водяных систем, позволяют осуществлять реальную оплату Наружные инженерные сети за отопление арендуемой площади, а также изменять размеры аренду 20 Теплопровод емой площади, учитываемой индивидуальным электросчетчиком.
Дворовой газопровод 20 Срок службы элементов электрических кабельных систем отопле Газовое оборудование ния значительно выше, чем у водяных.
20 Внутридомовые трубопроводы Срок службы электрических кабельных систем отопления, в отли Водогрейные колонки 10 чие от водяных, сопоставим со сроком службы зданий.
Горячее водоснабжение Трубопровод горячей воды из газовых оцинкованных труб 20(10) 15(8) (газовых черных труб) при закрытой схеме теплоснабжения Полотенцесушители из труб:
- черных 15 - никелированных 10 3.4. Эксплуатационные затраты Задвижки, вентили и краны 10...15 8... Изоляция трубопроводов 10 Электрооборудование Определяющим показателем экономичности систем отопления явля 40 Внутриквартирные сети при скрытой проводке ются затраты в процессе ее эксплуатации. За год они превышают поло вину стоимости системы [50]. Рассчитывают эксплуатационные затраты водяных систем - не менее 5103 [35], а для электронных терморегулято по формуле [29]:
ров систем электроотопления - не менее 106 [54]. В то же время, особенно для электронных терморегуляторов, определяющим фактором срока И = Т + Э + В + Рк + Рm + З + У, службы чаще является моральный, а не физический износ.
При сопоставлении водяных и электрических систем отопления оче где Т - затраты на топливо или тепловую энергию, получаемую от ТЭЦ;
видны технические преимущества использования электричества как еди Э - затраты на электроэнергию;
В - отчисления на восстановление основ ного энергоносителя - выше срок эксплуатации системы электроотопле ных фондов;
Рк и Рm - затраты на их капитальный и текущий ремонт, а ния;
меньше количество элементов систем отопления и горячего водос также межремонтное обслуживание;
З - заработная плата обслуживаю набжения;
отсутствие систем газоснабжения и теплоснабжения. Кроме щего персонала;
У - затраты на управление, технику безопасности, охра того, чем меньше составляющих элементов системы, тем выше ее надеж ну труда и др.
ность функционирования. Ниже возможные капитальные затраты на Наибольшая составляющая этих затрат приходится на оплату энергоно ликвидацию аварий и ее последствий. сителей.
28 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 3.4.1. Затраты на энергоносители листичными. При сопоставлении водяных систем отопления с электри Срок эксплуатации современных зданий может достигать ста лет. Поэ ческими следует воспользоваться преимуществами многозонных счетчи тому при экономическом сопоставлении энергоносителей для систем отоп ков учета потребления электроэнергии.
ления зданий следует учитывать не только сегодняшние тарифы на них, но Немаловажным стимулом применения электроэнергии для аккумуля и прогнозировать изменение соотношений между ними. Несмотря на ционного электроотопления и горячего водоснабжения является введение сложность задачи, разработана программа "Энергетической стратегии Ук в Украине двух и трехставочных тарифов на электрическую энергию, раины на период до 2030 года и дальнейшую перспективу" [55]. Важная дифференцированных по времени суток. Ставка тарифа каждого перио роль в энергетическом балансе отводится АЭС. Уже сегодня на них произ да для жилых зданий определяется путем умножения установленного ры водится почти 50 % [24] всей электроэнергии и значительно повышаются ночного тарифа Tэ на коэффициент [27] - темпы прироста по сравнению с ТЭЦ.
В структуре себестоимости электроэнергии топливная составляющая для двухставочного тарифа:
достигает 85Е90 %, что несколько выше, чем в западных странах - Х k = 0,7 с 23.00 до 7.00;
60Е70% [56]. Это означает, что пропорции между энергоносителями се Х k = 1,0 с 7.00 до 23.00;
годня примерно установились и определяются балансом как внутригосу для трехставочного тарифа:
дарственных, так и межгосударственных интересов. Поэтому выбор пер Х k = 0,4 с 23.00 до 7.00;
спективных энергоносителей определяется государством. Х k = 1,0 с 7.00 до 8.00, с 11.00 до 20.00 и с 22.00 до 23.00;
Проследить изменение стоимостных пропорций между энергоносителя Х k = 1,5 с 8.00 до 11.00 и с 20.00 до 22.00.
ми на протяжении последних 23 лет можно, например, по платежкам за квартиру. Общая площадь - 68 м2. Проживает 2 чел. Дом - 9 ти этажный на Применение трехставочного тарифа допустимо для расчетов за всю Оболони в г. Киеве. Теплоснабжение - централизованное. В квартире име потребляемую электроэнергию. Это не всегда устраивает потребителей ется только счетчик электроэнергии. Сравнение представлено в табл. 3. со значительным дневным электропотреблением. Для таких случаев нор мативно допустимо одновременное применение двух многозонных счет Таблица 3. Изменение стоимости коммунальных услуг за 23 года чиков для многоквартирных (более двух квартир) домов - общего трех зонного счетчика на отопление и горячее водоснабжение всех квартир, а Стоимость в месяц Отношение также поквартирных двухзонных счетчиков для учета потребления ос Услуга стоимостей за IX м. за IX м.
тальной электробытовой техники.
2003/ 1981 г., руб. 2003 г., грн.
По стоимости услуг теплосети и стоимости электроэнергии представля Отопление 2,27 66,80 29, ется возможность определения целесообразности замены централизован Горячее водоснабжение 1,32 24,00 18, ного водяного отопления на электрическое децентрализованное для кон Вода (среднее по дому - 13,38 м3/чел.) 0,88 15,00 17, Газ 0,30 3,72 12,4 кретной квартиры многоэтажного дома (табл. 3). Определим на какие Электроэнергия (120 кВт) 4,80 18,72 3, средние за отопительный период удельные теплопотери q, Вт/м2, хватит денег, затрачиваемых в год на водяное отопление В результате сопоставления стоимости коммунальных услуг, несмотря (tp 12То 1000 - text ) q =, на отсутствие в расчетах обменного курса, что не изменяет общей законо 24nA kТэ (tp - tо.n) мерности, очевидны следующие выводы:
где 12 - количество месяцев в году, оплачиваемых за отопление;
Х наименьшее стоимостное изменение претерпели тарифы за электро To - стоимость услуги за водяное отопление квартиры, грн./мес.;
24 - ко энергию;
личество часов в сутках, ч;
n - отопительный период, дней (для Киева - Х ранее оплата за электроэнергию превышала оплату за отопление в 187 дней);
А - общая площадь квартиры, м2;
1000 - переводной коэффи 4,80/2,27 = 2,11 раза;
сегодня наоборот - стоимость услуги за отопле циент из кВт в Вт;
k - тарифный коэффициент на электроэнергию;
ние превышает оплату за электроэнергию в 66,80/18,72 = 3,57. Tэ - тариф на электроэнергию, грн./(кВтч);
tp - расчетная температура воздуха в помещении, 0С (для систем напольного отопления равна 18 0С);
Наличие в современных зданиях поквартирных счетчиков всех видов text - расчетная температура наружного воздуха, С (для Киева - коммунальных услуг в значительной мере упрощает сопоставление раз минус 22 0С);
to.n - средняя температура наружного воздуха за отопитель личных систем отопления по стоимости этих услуг, делая их более реа ный период, 0С (для Киева - минус 1,1 0С).
30 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Таблица 4.
Первый множитель уравнения определяет по стоимости услуги центра Тариф на электроэнергию Сочетание лизованного водяного отопления квартиры за календарный год стоимость инженерного отопления квадратного метра за один час отопительного периода. Второй оборудования вид тариф, стоимость, коэф. k жилого дома тарифа коп./(кВтч) коп./(кВтч) множитель, исходя из этой стоимости и стоимости электроэнергии, уста навливает эквивалентное по стоимости водяному отоплению удельное ко 1. Система аккумуляционного личество потребляемой электроэнергии электроотоплением. Т.к. коэффи одно 1,0 12,0 12,00 кабельного электро ставочный циент преобразования электрической энергии в тепловую энергию при отопления. Поквар (1,0) (15,6) (15,60) (35) тирные счетчики - мерно равен единице, полученное потребление электроэнергии характе однозонные ризует средние за отопительный период удельные теплопотери квартиры, 2. Система аккумуляционного оплачиваемые потребителем. Третий множитель приводит эти теплопоте 0,7 12,0 8,40 кабельного электро двух ри, соответствующие средней температуре наружного воздуха за отопи отопления. Поквар ставочный (0,7) (15,6) (10,92) (50) тирные счетчики - тельный период, к расчетным условиям системы отопления, соответству двухзонные ющим температуре холодной пятидневки наружного воздуха. Это дает 3. Система возможность сопоставления полученных результатов с контрольными аккумуляционного 0,4 12,0 4,80 кабельного электро трех удельными показателями теплопотерь зданий.
отопления. Общий ставочный (0,4) (15,6) (6,24) (88) Результаты расчетов по приведенной формуле для некоторых сочета счетчик на здание - трехзонный ний инженерного оборудования жилого дома представлены в табл. 4.
4. Система Стоимость услуг на отопления взята по табл. 3, а тариф на электроэнер аккумуляционного 0,4 12,0 [0,750,4 + 0,25(8/24)0,4 + гию 12 коп./(кВтч) по табл. 5. В скобках табл. 4 указаны значения для кабельного + 0,25(11/24)1,0 + электроотопления на + 0,25(5/24)1,5]12,0 = 5, зданий с газовыми плитами, где тариф за электроэнергию - трех компенсацию 75 % ставочный 15,6 коп./(кВтч) (по табл. 5). теплопотерь и элек трокалориферы до (0,4) (15,6) [0,750,4 + 0,25(8/24)0,4 + (78) Дальнейшее сопоставление результатов расчета в последнем столбце водчики - на 25 %. + 0,25(11/24)1,0 + Общий счетчик на производим с учетом года постройки рассматриваемого здания (1980 г.) + 0,25(5/24)1,5]15,6 = (7,04) здание - трехзонный по контрольному показателю удельного теплового потока через огражде 5. Система прямого ния для жилых зданий q = 81 Вт/м2 [57]. Для аналогичного здания, постро кабельного 1,0 12,0 12,00 одно электроотопления.
енного после 1993 г., этот показатель уменьшен нормативом [48] - ставочный Поквартирные счет (1,0) (15,6) (15,60) (35) q = 52 Вт/м2. Здесь следует также отметить, что здания разных годов пос чики - однозонные тройки имеют разные теплозащитные свойства. Однако стоимость услуг, 6. Система прямого кабельного 0,7;
1,0 12,0 [(8/24)0,7 + (16/24)1,0]12,0 = 10,80 предоставляемая теплосетями, устанавливается одинаковой по всему го двух электроотопления.
ставочный роду за 1 м2 общей отапливаемой площади без учета реальных теплоизо Поквартирные счет (0,7;
1,0) (15,6) [(8/24)0,7 + (16/24)1,0]15,6 = (14,04) (39) чики - двухзонные ляционных свойств здания в целом и квартиры в частности. Это, из за от 7. Система прямого сутствия у подавляющего большинства зданий поквартирных счетчиков 0,4;
1,0;
12,0 [(8/24)0,4 + (11/24)1,0 + кабельного 1,5 + (5/24)1,5]12,0 = 10, учета теплоты, позволяет коммунальщикам манипулировать средствами электроотопления. трех Общий счетчик ставочный потребителей по своему усмотрению. При наличии систем электроотопле (0,4;
1,0;
(15,6) [(8/24)0,4 + (11/24)1,0 + (39) на здание - 1,5) + (5/24)1,5]15,6 = (14,11) ния такое исключается. Кроме того, при сопоставлении не учтены эконо трехзонный мические преимущества электрического децентрализованного горячего водоснабжения, где исключаются теплопотери в трубопроводах и затраты Х аккумуляционные электрические системы отопления с трехставоч энергии на циркуляцию воды. По существующим тарифам для зданий без ным тарифом экономичнее водяных систем отопления даже в неутеп поквартирных счетчиков горячей воды оплата осуществляется исходя из ленных зданиях постройки 1980 х годов. При этом в зданиях с элек среднесуточного расхода на одного человека, равного 110 л. В то время троплитами экономия денежных средств в оплате коммунальных ус как в 80 х годах прошлого столетия она не превышала 50 л.[47]. А сегодня луг составит 100(88 - 81)/81 = 8 %, а в зданиях с электроплитами - по европейским нормам - равна 23 л.[2]! 100(115 - 81)/81 = 42 %;
Целесообразность замены водяного централизованного отопления мно Х аккумуляционные электрические системы отопления с трехставочным гоэтажных зданий электрическим отоплением по сложившиеся на сегод тарифом экономичнее водяных систем отопления в зданиях построй няшний день стоимости коммунальной услуг в г. Киеве такова: ки после 1993 го года. Экономия денежных средств в зданиях с газо 32 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е q, Вт/м Удельные теплопотери ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Таблица 5. Тарифы на электроэнергию выми плитами - 100(88 - 52)/52 = 69 %, а в зданиях с электроплитами Tэ Тариф, - 100(115 - 52)/52 = 121 %;
Категория потребителей коп./ кВтч Х аккумуляционные электрические системы отопления с двухставоч 1. Население 15, ным тарифом сопоставимы с водяными системами отопления в зда ниях постройки после 1993 го года. Экономия денежных средств в 1.1. Население, проживающее в сельской местности 14, зданиях с электроплитами - 100(65 - 52)/52 = 25 %. В зданиях с газо 1.2. Население, проживающее в домах оборудованных электроплитами 12, выми плитами сравниваемые варианты систем отопления равноэко (в т.ч. в сельской местности) номичны. Увеличение оплаты на 100(52 - 50)/52 = 4 % вполне компен 2. Населенные пункты 15, сируется экономией за счет снижения теплопотерь в удаляемом вен 2.1. Населенные пункты в сельской местности 13, тиляционном воздухе (см. п. 3.2.3);
2.2. Населенные пункты с домами, оборудованными электроплитами Х аккумуляционные электрические системы отопления с одноставочным 11, (в т.ч. в сельской местности) тарифом становятся равноэкономичными с водяными системами в до полнительно теплозащищенных современных зданиях;
Х аккумуляционные электрические системы отопления на компенсацию Для зданий, находящихся за пределами территории охвата теплосетя 75 % теплопотерь и электрокалориферы доводчики на компенсацию ми, но расположеннных в зоне действия газовых сетей, выбор энергоноси 25 % теплопотерь, оплачиваемые по трехставочному тарифу, эконо теля осуществляют на основании сопоставления систем инженерного обо мичнее водяных систем отопления в зданиях постройки после 1993 г. рудования зданий на электричестве и на газе. Тарифы на газ приведены в Экономия средств в зданиях с газовыми плитами оснащенных газо табл. 6 [60].
выми плитами на - 100(78 - 52)/52 = 50 %, а с электроплитами - на 100(102 - 52)/52 = 96 %;
Таблица 6. Тарифы на природный газ для бытовых нужд населения Х электрические системы отопления прямого действия с одноставочным Стоимость, тарифом равноэкономичны с водяными системами в дополнительно Учет газопотребления коп./м теплозащищенных современных зданиях;
Газовыми счетчиками 17, Х электрические системы отопления прямого действия с двух либо По нормам газопотребления (при отсутствии газовых счетчиков) 19, трехставочным тарифом равноэкономичны с водяными системами отопления в зданиях постройки после 1993 го г., оснащенных элек троплитами. Расхождение в оплате - 100(52 - 51)/52 = 2 %;
Сопоставление затрат на энергоносители только по их стоимости и теп Х электрические системы отопления прямого действия с двух либо лотворной способности является весьма упрощенным подходом, так как трехставочным тарифом равноэкономичны с водяными системами в не принимаются во внимание энергоэффективность систем и трансфор дополнительно теплозащищенных современных зданиях, оснащен мации одного вида энергии в другой. Иногда учитывают лишь среднегодо ных газовыми плитами. вой коэффициент полезного действия источника теплоты, который для котлов на угле либо газе равен - 0,8, а при электроотоплении - 1 [8]. В оте Данные выводы осуществлены лишь по стоимости услуг без учета до чественной практике экономических расчетов [29] дополнительно учитыва полнительных факторов экономии энергоресурсов, рассмотренных в ют потери энергии на неточность регулирования теплоотдачи отопительных п. 3.2.1Е3.2.3. Но даже в этом случае очевидны экономические преиму приборов (5 %) и потери теплоты наружными теплопроводами (15Е20 %).
щества электрических систем отопления по сравнению с водяными. Кро Наиболее комплексный на сегодняшний день подход для экономического ме, того, качество предоставляемого комфорта системами электроотоп сопоставления систем с определением энергозатрат на всех этапах преоб ления выше. В расчетах принималась температура внутреннего воздуха разования первичной энергии в тепловую энергию представлен в нормати 18 0С, соответствующая оптимальным санитарно гигиеническим услови ве [2]. При этом системы отопления рассматриваются в совокупности с ям при напольном электроотоплении, а при водяном отоплении радиато системами горячего водоснабжения и вентиляции, с учетом основных рами - допустимым. Расчеты выполнены также по максимальным тари конструктивных особенностей (подробнее см. в п.р. 3.7).
фам на электроэнергию. При меньших тарифах, представленных в В основу норматива [2] положены затраты первичной энергии на преоб табл. 5 [58;
59], область экономичности электроотопления возрастает. разование теплотворной способности топлива в конечный вид энергии в ви де теплоты или электричества. На европейских тепловых электростанциях коэффициент затрат первичной энергии для газа либо угля принят равным 34 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 1,1, а электроэнергии - 3,0. Соотношение 3,0/1,1 = 2,73 несколько выше Затраты на ремонты и обслуживание систем отопления за весь период среднего показателя затрат условного топлива на отпуск электроэнергии эксплуатации жилых и гражданских зданий при сопоставлении вариантов по Украине, равного 2,3, и по Киевэнерго - 2,6 [24]. Этот коэффициент по проектных решений на стадии технического проекта, принимают по усред казывает во сколько раз меньше необходимо сжечь топлива для получения ненным показателям [29]:
тепловой энергии по отношению к сжигаемому топливу для получения электроэнергии. Однако такой подход ориентирован на страны с основным Х для систем воздушного отопления - 8 % стоимости системы;
производством электроэнергии на тепловых электростанциях. Для Украины Х для систем водяного отопления с радиаторами - 6 % стоимости сис он не учитывает долю и себестоимость электроэнергии, выработываемую темы (из них 2 % на капитальный и 4 % на текущий ремонты [52]);
атомными станциями. В энергетическом балансе Украины эта доля состав Х для котлов - 5 % стоимости котельни;
ляет примерно 50 %, а себестоимость производства 1 кВтч электроэнер Х для систем отопления с напольными либо другими отопительными па гии примерно в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях [24]. нелями - 4 % стоимости системы (из них 1,5 % на капитальный и 2 % Если применить методику [2] для Украины, то для обособленной тепло на текущий ремонты [52]).
электростанции следует вводить поправочный коэффициент 2,3/2,73 = 0,84.
Для единой энергосистемы, объединяющей ТЭ - и АЭС, необходимо учиты Сопоставление приведенных результатов показывает, что электричес вать долю ядерной энергетики (коэффициент - 0,5) и относительную деше кие кабельные системы требуют в 6/4 = 1,5 раза меньше затрат на теку визну ее электроэнергии (коэффициент - 2). Тогда поправочный коэффи щий и капитальный ремонты, чем системы водяного отопления. Кроме циент - (0,52,3/1 + 0,52,3/2)/2,73 = 0,63. того, устраняется необходимость в обслуживании котельни, газового Подробнее сопоставление затрат первичной энергии при сравнении вари оборудования и систем.
антов проектных решений по нормативу [2] с учетом энергетических условий Техническое обслуживание зданий включает работы по контролю техни Украины осуществлено в п.р. 3.7 и 3.8. При этом системы отопления рассмат ческого состояния, поддержания работоспособности или исправности, на риваются совокупно с системами горячего водоснабжения и вентиляции. ладке и регулировке, подготовке к сезонной эксплуатации системыЕ Кон троль технического состояния систем осуществляют путем проведения плановых и неплановых осмотров. Количество осмотров - как минимум По существующим тарифам на коммунальные услуги с учетом мно один раз осенью при подготовке к отопительному периоду. Однако обору гоставочных тарифов на электроэнергию электрические кабельные дование водяных систем отопления и газоиспользующее оборудование системы отопления вполне конкурентоспособны с водяными систе требуют дополнительных осмотров, которые в конечном итоге отражаются мами отопления, а в современных зданиях даже имеют существен в экономических затратах. Сопоставление периодичности проведения ос ные преимущества в оплате коммунальных услуг за отопление. мотров различных систем представлено в табл. 7 [51].
Сравнение затрат на энергоносители по их стоимости и теплопоте рям здания, без комплексного рассмотрения эффективности систе Таблица 7. Периодичность осмотров элементов инженерных систем мы отопления, эффективности преобразования первичной энергии в зданий и объектов тепловую энергию, без взаимовлияния всех инженерных систем зда Периодич Элементы инженерных систем ность Примечания нияЕ является весьма упрощенным. Однако позволяет потребителю осмотров, мес.
ощутить реальную экономию средств в оплате коммунальных услуг.
1. Газоходы от котлов и газовых водонагревателей 3 - 2. Вентиляционные каналы в помещениях с газовыми 3 - приборами 3. Системы центрального отопления:
3.4.2. Затраты на текущий и капитальный ремонт Х в квартирах и основных функциональных поме 3...6 Осмотр проводится щениях объектов коммунального и социально в отопительный культурного назначения период Отчисления на полное восстановление водяных и электрических систем Х на чердаках, в подвалах (подпольях) 2 - отопления при сравнении не учитывают. Поскольку их срок службы превы Х на лестницах 2 - 4. Тепловые вводы, котлы и котельное оборудование 2 - шает 30 лет. При этом считается, что до момента замены отслужившего оборудования либо системы эти отчисления в течение длительного перио 5. Электрооборудование:
да расходуются на другие нужды, принося прибыль, которая может превы Х скрытая электропроводка;
6 - Х кухонные плиты 6 - сить необходимые затраты [29].
6. Вентиляционные каналы 12 - 36 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Затраты на заработную плату персонала и отчисления на управление, Для сопоставления систем отопления по надежности составляют схемы технику безопасности, охрану труда и др. напрямую зависят от количества взаимного расположения их оборудования, исключая связующие элемен систем и периодичности их обслуживания. При использовании единого ты из неподвижных составляющих, - трубопроводы, нагревающие элек энергоносителя - электроэнергии - устраняются затраты на обслуживание трокабели, отопительные приборыЕ У двухтрубных систем водяного отоп тепловых сетей, котельного оборудования, газовых сетей и оборудования, ления с централизованным теплоснабжением схема по ходу движения теп дымовых газоходов;
уменьшаются затраты на обслуживание вентиляцион лоносителя примерно следующая (поквартирная двухтрубная схема):
ных каналов;
упрощается учет потребления энергоресурсов.
Х отключающий клапан на входе в здание регулятор давления теп ломер регулятор температуры насос регулирующий вентиль Затраты на текущий и капитальный ремонт, заработную плату системы отключающие клапаны стояков (параллельно) отключа персонала и отчисления на управлениеЕ при использовании ющие клапаны квартир (параллельно) горячеводные счетчики (па электрических кабельных систем отопления в 1,5 раза ниже, чем раллельно) терморегуляторы (параллельно) регуляторы перепа для водяных систем с радиаторами. да давления либо регулирующие вентили (параллельно) отключаю При едином энергоносителе - электричестве - значительно щие клапаны стояков (параллельно) отключающий клапан системы уменьшаются либо устраняются затраты на другие системы отключающий клапан на выходе из здания.
инженерного оборудования здания.
Системы кабельного электроотопления имеют примерно такую схему:
Х автомат защиты отключения на входе в здание автомат на входе в квартиру счетчик автомат защитного отключения (параллельно) 3.5. Эксплуатационная надежность систем реле тока утечки (параллельно) терморегуляторы (параллельно) отопления магнитный пускатель (параллельно).
Надежность - сохранение во времени эксплуатационных качеств систе При параллельном подключении элементов надежность звена в рас мы в целом или ее элементов в частности. С экономической точки зрения смотренной цепи подключения стремится к единице. Такие звенья исклю она определяется отклонением прямых фактических затрат на систему от чают из рассмотрения, упрощая схему. Но, в любом случае количество их расчетных величин. В тоже время, существуют и косвенные затраты, ко последовательных звеньев у электрических кабельных систем отопления торые зачастую значительно превышают прямые затраты. Они связаны с значительно меньше, что приводит к увеличению их надежности. Для сов ликвидацией последствий, вызванных ненадежностью системы - дополни ременной системы отопления, например, по нормативу [61] надежность тельными затратами на ремонты помещений и восстановление матери должна быть не ниже 0,92. Принимая такую надежность для децентрали альных ценностей при разгерметизации водяных систем;
на ликвидацию зованных систем кабельного электроотопления каждой квартиры (поме пожаров и последствий взрывов при использовании газовых системЕ щения), общая надежность электроотопления здания, состоящего всего Оценивают надежность систем отопления и ее элементов вероятнос лишь из двух квартир (помещений), уже будет равна 0,98. Во многоквар тью безотказной работы Р в течение заданного времени эксплуатации х. тирном здании с такими системами надежность примерно равна 1,0. Таким Выражают ее в долях единицы. образом, разница в надежности отопления зданий водяными и электри Определяют надежность системы по надежности составляющих эле ческими системами достигает 100(1,0 - 0,92) = 8 %.
ментов. При параллельном включении n элементов с одинаковой надеж ностью общую надежность системы определяют по формуле [29]:
P1(x) Электрические системы отопления обеспечивают повышение надеж ности отопления зданий по сравнению с водяными системами на 8 %.
P(x) = 1- [1- P1(x)]n, при последовательном включении элементов системы - P(x) = P1(x)P2(x)... Pn(x).
38 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 3.6. Экологические показатели систем отопления жения удаляемого воздуха [65]. Во вторых, выбрасываемые без очистки вблизи здания вещества за счет инфильтрации попадают обратно в поме Современные акценты в оценке повседневного влияния вредных ве щения. Способствуют этому зоны аэродинамической тени, образующиеся с ществ на организм человека смещаются во внутрь среды его обитания. заветренной стороны зданий (рис. 4). Вихревые структуры в них переносят Проведенные обследования в городах и пригородах США двумя десятка вредные вещества от источников выбросов к форточкам, балконамЕ ми исследовательских организаций [63] показали, что наибольший контакт человека с вредными веществами происходит в помещении, в котором он проживает. Причем причиной зачастую становится неосознанная пагуб ность выбора пути жизнедеятельности и обустройства быта. Доля контак та с некоторыми веществами в быту достигает 79 %. В то время как влия ние этих веществ от наибольших источников выбросов (автомобилей и промышленности) оценивается соответственно в 18 % и 3 %.
При обустройстве быта следует делать выбор с осознанием его последс твий, в том числе и систем отопления с котлами, сжигающими топливо.
Исследование загрязнения воздуха в квартирах зафиксировало превыше ние допустимых концентраций по семи токсичным органическим соедине Экологические расчеты [67] загрязнения приземного слоя атмосферы ниям - полициклическим ароматическим углеводородам, образующимся в микрорайоне с котельней, крышными котельнями и индивидуальными при неполном сгорании топлива в кухонных плитах и бытовых генераторах котлами ведущих мировых производителей приводят к неутешительным теплоты. Эти вещества вызывают рак у животных, и, как считают, способс результатам. При этом вовсе не утешает тот факт, что используются кот твуют раку у людей. Кроме того, образуется угарный газ. Даже небольшое лы с высоким к.п.д. Ведь в приземном слое атмосферы при децентрали его количество избавляет кровь от кислорода, что особо опасно для людей зованном теплоснабжении газовыми котлами содержание окислов азота с сердечными заболеваниями и детей в возрасте от 6 до 10 лет. А присутс превышает на 25 % предельно допустимую концентрацию. С увеличени твующий в продуктах сгорания диоксид азота затрудняет дыхание. ем высоты загрязнение воздуха резко увеличивается, превышая норму в Подобные исследования проведены также в Украине Полтавским тех 2,5 раза уже на уровне второго этажа. Основной причиной этому являют ническим университетом [64]. Установлено, что в целом газовые плиты ся сложные условия рассеивания вредных веществ в приземном слое при соответствуют нормативам - к.п.д. не менее 59 %. Однако, при уменьше наличии построек, деревьев...
нии тепловой мощности плиты на 20Е25 % наблюдается резкое повыше Рассеивание вредных веществ в атмосфере осуществляется увеличе ние угарного газа, при этом появляется канцерогенные вещества - фор нием высоты устья выбросов вредных веществ (рис. 5) и созданием сани мальдегид и тяжелые углеводороды. Увеличивается концентрация диок тарно защитной зоны вокруг него.
сида азота, который по токсичности в 60 раз превышает угарный газ. Но, даже при паспортных условиях эксплуатации в течение 15Е20 мин рабо ты газовой плиты концентрация вредных веществ на кухне достигает 85Е90 % нормативной величины.
Один из путей улучшения воздуха в помещениях с газовыми приборами - увеличение объема удаляемого воздуха примерно в 5 раз, относительно нормативной величины (например, по [61] для электроплит он составляет 60 м3/ч, для газовых четырехконфорочных плит - 120 м3/ч, а по [42] - соот ветственно 60 м3/ч и 90 м3/ч). При этом во столько же увеличатся теплопо тери с удаляемым вентиляционным воздухом, что следует учитывать при сопоставлении помещений с газовыми плитами и водяным отоплением с помещениями при полной электрификации быта. Здесь следует особо от метить, что даже при увеличении объёмов удаляемого воздуха из помеще ний с источниками горения не происходит полного устранения загрязняю щих веществ. Во первых, вследствие турбулентного переноса немалая часть загрязняющих веществ дрейфует противоположно направлению дви 40 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ В полной мере очитка выбросов и рассеивание вредных веществ в ат питальные затраты и расход энергии у потребителя в виде тонн угля, мет мосферу реализуется на ТЭЦ. Их помимо всего выносят в промзоны либо ров кубических газа, киловатт электричества..., а фактическое потребле на окраины городов. Хуже обстоит дело с районными котельнями, где ды ние первичной энергии, которую использовали для производства соот мовая труба окружена жилой застройкой. Ужаснее всего - с децентрализо ветствующей конечной энергии. Этим учитывают потери энергии, как у ванными котлами, когда продукты сгорания топлива витают вокруг зданий поставщиков, так и у потребителей. Такой подход инициирован Германией, и попадают вовнутрь помещений. Поэтому применение децентрализован Францией и Голландией. Он стал основополагающим для всех стран ЕС.
ного теплоснабжения с котлами, основанными на сгорании топлива, дол В рамках создания указанного законопроекта Германия разработала жно быть экологически обоснованным. Решающую роль при этом должно предписания по инженерным системам здания, в основу которых положе играть понимание потребителей того, что загрязнение атмосферы ограни ны коэффициенты затрат первичной энергии ep при различных сочетани чивается и контролируется соответствующими ведомствами, в то время как ях этих систем в целом и их компонентов в отдельности. По этим коэффи внутри жилого помещения эти вопросы следует решать самостоятельно. циентам в нормативе [2] уже на стадии проектирования здания путем тех Безусловно, в экологическом аспекте системы электроотопления имеют нико экономического сопоставления проектных решений определяют наи значительные преимущества по сравнению с системами отопления, источ более энергетически благоприятный вариант. Чем ниже коэффициент зат ником теплоты которых являются котлы со сжиганием топлива. рат первичной энергии ep, тем выше эффективность использования пер вичной энергии в инженерных системах здания, тем ниже выброс в атмос феру энергообусловленного газа CO2.
Использование в быту устройств, сжигающих топливо, приводит Основой указанного норматива является энергетическая цепь трансфор к значительному загрязненнию воздуха как снаружи, так и внутри мации первичной энергии в конечную (рис. 6). Она разделена на звенья - помещения. потери энергии при производстве, аккумулировании, распределении, пере При полной электрификации быта устраняются одни из основных даче потребителю и потери у потребителя. Значимость каждого звена оп источников загрязнения помещений канцерогенными веществами - ределена годовыми удельными энергопотерями q (затратами Q с соответс газовые плиты, водогрейные колонки, котлы, камины. твенной индексацией, отнесенными к квадратному метру полезной отапли ваемой площади здания AN) и соответствующими коэффициентами затрат первичной энергии (классифицированными по видам основных элементов инженерного оборудования здания - систем отопления, вентиляции и горя чего водоснабжения). При этом отдельно учтены дополнительные затраты 3.7. Европейские энергетические показатели энергии на функционирование каждого звена, например, - электроэнергии инженерных систем здания на насосы, автоматическое регулированиеЕ Составление единой цепи из всевозможных сочетаний звеньев приводит к определению результирую В декабре 2002 г. утверждена "Директива ЕС по энергетическим показа щих годовых конечных удельных энергопотерь и коэффициента затрат пер телям зданий". Государства участники ЕС обязаны воплотить ее в нацио вичной энергии здания. Такой подход позволяет выбирать оптимальные ре нальные законы до 2006 г., закрепив минимальные требования по энерго шения при проектировании и реконструкции зданий, как по системам, так и эффективности зданий. Директива состоит из документа 1 - "Конечное по отдельным ее элементам. Кроме того, дает возможность сопоставлять потребление энергии" и документа 2 - "Потребление энергии в жилых зда эффективность этих систем в зданиях с разнообразными теплоизоляцион ниях стран ЕС". Ее внедрение предполагает разработку интегральной нор ными характеристиками и различной отапливаемой площадью.
мы с требованиями к системам отопления, горячего водоснабжения, конди В потерях энергии при производстве учитывают энергетический показа ционирования, вентиляции и встроенным осветительным приборам. Норма тель топлива. При этом затраты на электрическую энергию относительно, должна оперировать простыми коэффициентами, упрощающими сертифи например, к газу на теплоэлектростанциях соотносят как 3,0 к 1,1, что не кацию вновь строящихся и существующих зданий. Результатом директивы учитывает особенности энергосистем со значительной долей атомной станет энергетическая паспортизация зданий, дающая объективную ин энергетики (подробнее см. п. 3.4.1). Эффективность котлов рассмотрена с формацию конечным пользователям и инвесторам об эффективности ис учетом применяемого топлива, мощности (отнесенной к полезной отапли пользования энергии, а также способствующая стимулированию повыше ваемой площади здания), температурного режима эксплуатации (постоян ния энергоэффективности зданий и их рыночной привлекательности. ного, низкотемпературного, конденсационного), перепада температур теп Общим критерием оценки энергоэффективности здания принято пер лоносителя. Здесь также учтены потери энергии при ее передаче от произ вичное энергопотребление. Поскольку решающее значение имеют не ка водителя к зданию, например, в теплосетях.
42 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Аккумулирование энергии учитывают только в водяных системах отопле т.к. теплота от нагревательных кабелей поступает непосредственно в обог ния и горячего водоснабжения. Для аккумуляционного и прямого электро реваемое помещение. Учитывается также тепловая энергия трубопроводов отопления накопление энергии в строительных конструкциях не требует и воды горячего водоснабжения, поступающая в помещение (см. рис. 6).
дополнительной энергии, то есть учитывается коэффициентом, равным 0,0. Потери при передаче энергии потребителю учитывают по типу применя При распределении энергии учитывают ее потери в насосах (регулируе емых отопительных приборов и уровню их автоматического регулирова мых и нерегулируемых) а также в горизонтальных и вертикальных тру ния. Преимущества регулирования систем электроотопления см. в табл. 1.
бопроводах внутри и за пределами тепловой оболочки здания с учетом Потери энергии у потребителя разделяют на потери системой горячего температуры теплоносителя. Для систем электроотопления они равны 0,0, водоснабжения и совокупные потери в системах отопления и вентиляции.
Следует также отметить, что для систем горячего водоснабжения и венти ляции рассмотрена эффективность применения тепловых насосов, сол нечных коллекторов, регенераторов.
Показатели сопоставления систем приведены к общим условиям, пред ставленным в табл. 8. Температурные параметры внутри здания и начало отопительного периода вполне сравнимы с условиями в Украине. Верхние значения рассматриваемого диапазона требуемых удельных тепловых наг рузкок зданий соизмеримы с контрольными удельными показателями для III и IV температурных зон Украины. В целом эти показатели у нас пример но в 2Е2,5 раза выше. Завышена у нас также и кратность воздухообмена в 1,0/0,4 = 2,5 раза, повышающая теплопотери с удаляемым вентиляцион ным воздухом. Несмотря на указанные различия, норматив [2], с незначи тельной доработкой, может быть адаптирован для условий Украины, и стать основой технико экономического сопоставления инженерных систем зданий при выборе проектных решений и энергетическом аудите. Он поз волит также составить общее мнение специалистов и потребителей об эф фективности различных систем в целом и ее элементов в частности.
Таблица 8. Граничные условия сопоставления инженерных систем здания Параметр Значение Средняя внутренняя температура воздуха в здании 19 0C Удельное требуемое теплопотребление системой горячего 12,5 кВтч/(м2год) водоснабжения qtw Кратность воздухообмена 0,4 ч Граничная температура отопительного периода 10 C Продолжительность отопительного периода 185 дней Требуемая удельная тепловая нагрузка здания 40Е90 кВтч/(м2год) (отопление и вентиляция) qh В расчетах все удельные показатели тепловой энергии q приведены к условной полезной отапливаемой площади здания, м2, определяемой AN по формуле:
AN = 0,32Ve, где Ve - внутренний объем здания, ограниченный его теплопередающими поверхностями (тепловой оболочкой), м3.
44 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 3.7.1. Водяные системы отопления с централизованным Применение условной отапливаемой площади позволяет осуществлять теплоснабжением расчеты энергетической эффективности систем по удельным показателям теплового потока, а также сопоставлять их между собой, независимо от Энергетические показатели зданий с системами естественной вентиля междуэтажной высоты зданий. ции, централизованного водяного отопления и горячего водоснабжения Qp В конечном итоге определение первичной энергии, кВтч/год, пот (табл. 9), представлены в табл. 10 и 11, а также на рис. 7 и 8. Диаграммы и ребляемой инженерными системами зданий, сводится к простой формуле: таблицы по форме, содержанию и очередности размещения соответствуют нормативу [2]. Отличием расчетов является лишь учитываемая доля тепло Qp = ep(qh + qtw )AN = ep(qh +12,5)AN, потерь в теплосети. Она принята равной 10 % от суммарной тепловой наг рузки на отопление и горячее водоснабжение. Для условий Украины эти ди где ep - коэффициент затрат первичной энергии;
qh - требуемая удельная аграммы и таблицы являются идеалом, к которому следует стремиться. Тем тепловая нагрузка здания (отопление и вентиляция), кВтч/(м2год);
qtw - не менее, возьмем их для дальнейшего сравнения с электроотоплением, удельный требуемый показатель расхода теплоты на горячее водоснабже дабы избежать нареканий в предвзятости. Реальные энергетические пока ние, кВтч/(м2 год);
AN - полезная отапливаемая площадь здания, м2. затели рассмотренных инженерных систем зданий в Украине лишь по поте Требуемые показатели теплового потока qh и qtw - нормативные показа рям в теплосетях можно смело завышать, как минимум, на 10Е15 %.
тели, которые должны быть обеспечены у потребителя. Аналогом qh в ук Характеристики рассматриваемой водяной системы отопления пред раинском нормативе [48] является показатель удельного теплового потока ставлены в табл. 9. Схемное решение системы отопления не имеет значе для отопления жилых и общественных зданий, определяемый теплопотеря ния. Система может быть вертикальной либо горизонтальной, однотруб ми здания. Поэтому далее по тексту qh - удельные теплопотери здания. ной либо двухтрубной, с верхней либо с нижней разводкой магистральных Удельный требуемый показатель расхода теплоты на горячее водоснабже трубопроводов. Но, распределительные горизонтальные трубопроводы, в ние qtw, согласно европейским нормам, принят равным 12,5 кВтч/(м2год) отличие от вертикальных, должны быть расположены вне пределов отап из расчета 23 л/(челдень) с температурой 50 0С, что в несколько раз боль ливаемой оболочки здания - в неотапливаемых подвалах, технических ше, чем у нас. этажах, чердакахЕ Система горячего водоснабжения принята с циркуля Сопоставление проектных решений здания при различной степени теп цией. Следует отметить, что для европейских зданий характерны системы лозащиты осуществляют по потребляемой первичной энергии Qp. При оди с циркуляционным трубопроводом на каждый стояк, в то время как у нас наковой теплозащите, но различных вариантах инженерных систем, его иногда он может объединять несколько стояков. Кроме того, в последние достаточно выполнить по коэффициенту затрат первичной энергии ep, т.к. годы, для сокращения энергопотерь при циркуляции горячей воды начали удельные теплопотери здания qh в этом случае остаются постоянными. устанавливать на циркуляционных трубопроводах терморегуляторы, что В указанном нормативе применено три варианта расчетов - по форму не отражено в норме [2]. Система вентиляции - естественная с организа лам, по таблицам с усредненными показателями и по графикам. Для опре цией удаления воздуха через каналы из верхней зоны помещений.
деления области применения электрических систем отопления и их техни ко экономическом сопоставлении с традиционными системами наглядным Таблица 9. Характеристики элементов инженерных систем здания является третий вариант, который представлен в последующих пунктах (3.7.1Е3.7.6) данного подраздела. Применение полученных результатов передача: радиаторы с терморегуляторами 2К;
аккумулирование: отсутствует;
для условий Украины осуществлено в п.р. 3.8.
распределение: расчетный перепад температур теплоносителя - 90/70 0С;
распределительные горизонтальные трубопроводы вне Отопление:
тепловой оболочки здания;
распределительные вертикальные трубопроводы внутри тепловой оболочки Европейская методика технико экономического сравнения инже здания;
регулируемый насос;
нерного оборудования зданий основана на совместном рассмотрении производство: котлы с постоянным температурным режимом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения с учетом их основных конструктивных особенностей.
аккумулирование: отсутствует;
Горячее Определяющим критерием оценки инженерных систем здания распределение: распределительные горизонтальные трубопроводы водо вне тепловой оболочки здания;
с рециркуляцией;
является потребление первичной энергии.
снабжение:
производство: котлы с постоянным температурным режимом Европейская методика технико экономического сравнения инже передача: отсутствует;
нерного оборудования зданий может быть адаптирована для Украины Вентиляция: распределение: естественное;
с учетом доли атомной энергетики в энергосистеме страны.
производство: отсутствует 46 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Результатом расчетов по схеме на рис. 6 являются коэффициенты зат Графическому представлению табл. 10 соответствует рис. 7, по которо рат первичной энергии ep, представленные в табл. 10, которые использу му прослеживаются общие закономерности изменения коэффициента зат ют для окончательного определения потребляемой первичной энергии Qp. рат первичной энергии ep от удельных теплопотерь qh здания и его полез Коэффициенты ep получены с учетом коэффициентов преобразования ной отапливаемой площади AN. Характерной чертой централизованного энергии применяемых энергоносителей в первичную энергию. Для энергии теплоснабжения является нелинейность изменения коэффициента затрат природного газа, передаваемой теплоносителю воде систем отопления и первичной энергии от полезной отапливаемой площади. Чем меньше пло горячего водоснабжения, - 1,1;
для электроэнергии, потребляемой насоса щадь здания, тем менее экономичны и более экологически опасны явля ми, средствами автоматикиЕ этих систем, - 3,0. Здесь не учитывались ются его инженерные системы.
особенности энергетической системы Украины, рассмотренные в п. 3.4.1. Эффективность использования централизованного теплоснабжения возрастает с увеличением полезной отапливаемой площади здания. Ко эффициент затрат первичной энергии ep (табл. 10) плавно (рис. 7) умень шается от 3,17/1,72 = 1,84 раза для зданий с наименьшими теплопотерями до 2,44/1,56 = 1,56 раза для зданий с наибольшими теплопотерями в рас сматриваемом диапазоне. По мере утепления зданий коэффициент затрат первичной энергии (рис. 7) равномерно увеличивается при равномерном уменьшении удельных тепловых затрат здания (рис. 8). При этом возрас тает доля удельных дополнительных затрат энергии в общих энергетичес ких затратах здания.
Результаты табл. 10 получены на основании удельных энергетических затрат зданий, приведенных в табл. 11. Удельные энергетические затра ты здания состоят из удельных дополнительных затрат энергии qHE.E и удельных затрат тепловой энергии qWE.E. Затраты qHE.E обусловлены не посредственными затратами электроэнергии на работу оборудования (насосов и котлов) систем отопления и горячего водоснабжения здания.
Затраты qWE.E определяют непосредственный расход тепловой энергии на системы отопления и горячего водоснабжения здания. Графическому представлению табл. 11 соответствует рис. 8, по которому прослежива ются общие закономерности изменения удельных затрат тепловой энер гии qWE.E от удельных теплопотерь qh здания и его полезной отапливае мой площади AN. Зачастую сопоставление систем отопления осущест вляют по затратам тепловой либо электрической энергии непосредствен но у потребителя, равным удельным теплопотерям здания qh. Это оши Таблица 10. Коэффициент затрат первичной энергии ep бочный подход, поскольку для компенсации теплопотерь здания с цен трализованным теплоснабжением исходные затраты энергии возраста Полезная отапливаемая площадь здания AN, м Удельные ют, причем нелинейно от его отапливаемой площади, чему свидетельс теплопотери твуют данные табл. 11 и рис. 8.
100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 здания qh, Из приведенных таблиц и графиков видно, что для обеспечения требуе кВтч/(м2год) Коэффициент затрат первичной энергии ep мых нормируемых показателей у потребителя конечные тепловые затраты 40 3,17 2,74 2,52 2,31 2,09 2,00 1,94 1,93 1,81 1,75 1, могут возрастать в несколько раз, соответственно увеличивая затраты пер вичной энергии. Так, если для здания площадью AN = 100 м2 (табл. 11) с 50 2,93 2,56 2,37 2,18 1,99 1,92 1,88 1,85 1,75 1,69 1, удельными теплопотерями qh = 40 кВтч/(м2год) и удельным требуемым теп 60 2,75 2,43 2,26 2,10 1,92 1,85 1,82 1,79 1,70 1,65 1, лопотреблением на горячее водоснабжение qtw = 12,5 кВтч/(м2год) необхо 70 2,62 2,33 2,18 2,03 1,87 1,81 1,78 1,74 1,66 1,62 1, димо qh + qtw = 40 + 12,5 = 52,5 кВтч/(м2год), то в конечном итоге следует затратить первичной энергии - 128,161,11,1 = 155,1 кВтч/(м2год), где 80 2,52 2,25 2,11 1,97 1,83 1,77 1,74 1,71 1,63 1,59 1, 1,1 - потери в теплосети и 1,1 - коэффициент преобразования энергии 90 2,44 2,19 2,06 1,93 1,79 1,74 1,71 1,68 1,61 1,57 1, 48 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ коэффициента преобразования в первичную энергию, равного 3, будут эк вивалентны затратам - 3,923=11,7 кВтч/(м2 год). Суммарные удельные затраты первичной энергии составят 155,1 + 11,7 = 166,8 кВтч/(м2 год).
Соотнеся их к требуемым затратам тепловой энергии, определяют коэффициент затрат первичной энергии 166,9/52,5 = 3,17 (табл. 10). Это означает, во сколько раз отличаются затраты первичной энергии в виде сжигаемого газа по сравнению с требуемыми затратами тепловой энергии у потребителя. Конечные затраты первичной энергии составят Qp = ep(qh + qtw )AN = 3,17(40 + 12,5)100 = 16,64 MВтч/год.
Коэффициент затрат первичной энергии e в зданиях с водяными p системами, получающими энергию от теплосети, изменяется в диа пазоне от 1,56 до 3,17. Эти значения показывают во сколько раз зат раты энергии выше от требуемых показателей теплопотребления у потребителя.
С учетом состояния теплосетей и изношенности котельного обо рудования в Украине коэффициент затрат первичной энергии превы шает указанные значения, как минимум, на 10Е15 %.
3.7.2. Водяные системы отопления с теплообеспечением от крышных котелен Энергетические показатели зданий с естественной вентиляцией и с Таблица 11. Удельные энергетические затраты здания крышными, встроенными либо пристроенными котельнями для теплоснаб жения систем водяного отопления и горячего водоснабжения (табл. 12) Полезная отапливаемая площадь здания AN, м представлены в табл. 13 и 14, а также на рис. 9 и 10.
100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 Удельные В примененной методике расчета [2] для здания с крышной, встроенной теплопотери Удельные дополнительные затраты энергии qHE.E, кВтч/(м2год) либо пристроенной котельней учитывается экономия тепловой энергии по здания qh, кВтч/(м2год) 3,92 2,84 2,31 1,75 1,27 1,02 0,87 0,72 0,59 0,46 0, Таблица 12. Характеристики элементов инженерных систем здания Удельные затраты тепловой энергии qWE.E, кВтч/(м2год) передача: радиаторы с терморегуляторами 2К;
40 128,16 111,83 104,20 95,81 87,67 84,31 82,18 79,68 77,07 74,87 73, аккумулирование: отсутствует;
распределение: расчетный перепад температур теплоносителя - 90/70 0С;
50 141,50 125,13 117,20 108,50 99,86 96,41 94,18 93,64 88,68 86,27 85, распределительные горизонтальные трубопроводы вне Отопление:
тепловой оболочки здания;
распределительные верти 60 155,32 138,43 130,20 121,20 112,07 108,51 106,18 103,30 100,30 97,67 96, кальные трубопроводы внутри тепловой оболочки зда 70 169,10 151,73 143,20 133,90 124,27 120,61 118,18 115,10 110,90 109,07 108, ния;
регулируемый насос;
производство: котлы низкотемпературные 80 182,90 165,03 156,20 146,60 136,47 132,71 130,18 126,90 123,50 120,47 119, аккумулирование: косвенно нагреваемый накопитель вне тепловой оболочки 90 196,70 178,33 169,20 159,30 148,67 144,81 142,18 138,70 135,10 131,87 130, Горячее здания;
водо распределение: распределительные горизонтальные трубопроводы вне снабжение: тепловой оболочки здания;
с рециркуляцией;
сжигаемого газа для нагрева теплоносителя воды в первичную энергию.
производство: котлы с постоянным температурным режимом К этому следует ещё добавить удельные дополнительные затраты элек передача: отсутствует;
Вентиляция: распределение: естественное;
троэнергии на работу насосов qHE.E = 3,92 кВтч/(м2 год), которые с учетом производство: отсутствует 50 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ Таблица 13. Коэффициент затрат первичной энергии ep Полезная отапливаемая площадь здания AN, м Удельные Таблица 14. Удельные энергетические затраты здания теплопотери 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 здания qh, Полезная отапливаемая площадь здания AN, м кВтч/(м2год) Коэффициент затрат первичной энергии ep 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 Удельные 40 2,45 2,16 2,01 1,84 1,72 1,66 1,61 1,59 1,55 1,53 1, теплопотери Удельные дополнительные затраты энергии qHE.E, кВтч/(м2год) 50 2,26 2,01 1,89 1,75 1,64 1,59 1,55 1,53 1,49 1,47 1,46 здания qh, кВтч/(м2год) 4,03 2,92 2,38 1,80 1,31 1,05 0,90 0,75 0,62 0,50 0, 60 2,12 1,91 1,80 1,68 1,58 1,54 1,50 1,48 1,45 1,44 1, Удельные затраты тепловой энергии qWE.E, кВтч/(м2год) 70 2,07 1,83 1,73 1,62 1,54 1,50 1,47 1,45 1,41 1,41 1, 40 106,32 94,92 89,21 83,10 78,37 76,28 74,54 73,54 72,22 71,46 70, 80 1,94 1,77 1,68 1,60 1,51 1,47 1,44 1,42 1,40 1,38 1, 50 117,47 106,32 100,74 94,29 89,46 87,39 85,54 84,64 83,13 82,36 81, 90 1,87 1,72 1,64 1,55 1,48 1,45 1,42 1,40 1,38 1,37 1, 60 128,97 117,72 112,03 105,50 100,58 98,52 96,55 95,64 94,03 93,26 93, сравнению со зданием, подключенным к теплосети (см. п. 3.7.1), за счет 70 144,15 129,12 123,62 116,70 111,68 109,66 107,55 106,63 104,20 104,10 103, лучших энергетических показателей низкотемпературных котлов и отсутс 80 151,97 140,57 135,13 127,90 122,78 119,79 118,55 117,63 115,85 115,06 114, твия теплофикационных трубопроводов за пределами здания. В то же вре 90 163,47 151,92 145,93 139,10 133,82 131,92 129,56 128,63 126,75 125,95 125, мя незначительно возрастают дополнительные энергопотери на косвен ный подогрев баков аккумуляторов в системе горячего водоснабжения, располагаемых вне пределов тепловой оболочки здания (в подвале, техни Коэффициент затрат первичной энергии ep в зданиях с водяными ческом этажеЕ). Достигаемое уменьшение потребления первичной энер системами, получающими энергию от крышной, встроенной либо прис гии находится в диапазоне от 100(1,56 - 1,36)/1,36 = 15 % до 100(3,17 - троенной котельни, находится в диапазоне от 1,36 до 2,45, что лучше, - 2,45)/3,17 = 23 %. чем у зданий с централизованным теплоснабжением на 15Е23 %.
52 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ 3.7.3. Электрические системы отопления прямого действия Энергетические показатели зданий с единым энергоносителем элек тричеством для систем отопления, горячего водоснабжения и вентиляции (табл. 15) представлены в табл. 16 и 17, а также на рис. 11 и 12.
Таблица 15. Характеристики элементов инженерных систем здания передача: непосредственное преобразование электроэнергии в тепловую энергию;
Отопление: аккумулирование: отсутствует;
распределение: отсутствует;
производство: децентрализованное электроотопление Горячее аккумулирование: электроподогреваемый бак ночного накопления;
водо распределение: отсутствует;
снабжение: производство: квартирный электронагреватель передача: отсутствует;
распределение: забор воздуха из помещений без отдельной регулировки, но с центральным предрегулированием в тепловой обо лочке здания;
центральное устройство подачи и удаления Вентиляция:
воздуха;
кратность воздухообмена - 0,6 ч 1;
центробеж ный вентилятор;
производство: тепловой насос с передачей теплоты в тепловую оболочку здания;
регенерация теплоты - 60 % Сопоставление данных в табл. 11 и 14 с 17 показывает, что удельные Таблица 16. Коэффициент затрат первичной энергии ep затраты тепловой энергии в зданиях с электроотоплением практически не Полезная отапливаемая площадь здания AN, м зависят от отапливаемой площади. В тоже время они существенно ниже, Удельные теплопотери чем у зданий с водяными системами. Так, по сравнению со зданиями с 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 здания qh, централизованным теплоснабжением уменьшение теплопотребления на кВтч/(м2год) Коэффициент затрат первичной энергии ep ходится в пределах от 130,99/67,44 = 1,94 раза до 128,16/33,23 = 3,86 раз.
40 2,09 2,07 2,05 2,04 2,03 2,02 2,01 1,99 1,99 1,99 1, По сравнению со зданиями с крышными, а также встроенными и пристро енными котельнями - от 125,44/67,44 = 1,85 раза до 106,32/33,23 = 2, 50 2,02 2,01 1,99 1,98 1,97 1,97 1,96 1,95 1,94 1,94 1, раз. Такая эффективность электроотопления вызвана, прежде всего, от 60 2,02 2,01 1,99 1,98 1,98 1,97 1,96 1,96 1,95 1,95 1, сутствием трубопроводов и, соответственно, энергопотерь в них;
более 70 2,04 2,03 2,02 2,01 2,01 2,00 2,00 1,99 1,98 1,98 1, высокими возможностями терморегулирования помещений (см. табл. 1);
наличием системы регенерации теплоты удаляемого вентиляционного 80 2,08 2,06 2,05 2,05 2,05 2,04 2,04 2,03 2,02 2,02 2, воздуха. Здесь следует отметить, что дополнительное снижение энергопо 90 2,13 2,12 2,11 2,10 2,10 2,09 2,09 2,08 2,08 2,08 2, терь с удаляемым вентиляционным воздухом (см. п. 3.2.1 и п. 3.2.3) норма тивом [2] не учитывается.
Особенностью полученных результатов для систем с регенерацией теп рис. 12 с рис. 8 и 10). Причиной тому - децентрализация отопления и лоты удаляемого воздуха является нарушение очередности кривых, харак горячего водоснабжения, при которой характеристики оборудования теризующих коэффициент затрат первичной энергии ep (сравни рис. 11 с остаются постоянными. Постоянными остаются также и удельные до рис. 7 и рис. 9). Это происходит из за возрастания роли регенерации теп полнительные затраты энергии qHE.E на это оборудование (см. табл. лоты при улучшении теплозащитных свойств здания. Однако в целом та с табл. 11 и табл. 14).
кая особенность несущественна, т.к. в рассматриваемом диапазоне тепло Особое внимание заслуживают удельные затраты тепловой энергии потерь и отапливаемой площади здания различие в ep составляет 5 % qWE.E, представленные в табл. 17. Они, хотя и включают затраты на отоп относительного среднего значения (2,13 + 1,93)/2 = 2,03. ление и горячее водоснабжение, имеют меньшие значения, чем удельные Характерной чертой полной электрификации быта является равно теплопотери здания qh (см. каждую строчку таблицы). Такая закономер мерность изменения удельных тепловых затрат здания (см. кривые на ность происходит вследствие работы вентиляционного регенератора.
54 Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е К А Б Е Л Ь Н Ы Е С И С Т Е М Ы О Т О П Л Е Н И Я Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е С О П О С Т А В Л Е Н И Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ станций данные табл. 16 следует умножить на поправочный коэффициент 0,63 (см. п. 3.4.1). Но, невзирая даже на это, сравнение табл. 10 и 13 с показывает, что энергетические показатели рассматриваемых электро систем при определенном сочетании площадей и нормативных удельных теплопотерь зданий сопоставимы, а для зданий небольшой площади даже лучше, чем у водяных инженерных систем. Особенно относительно систем с централизованным теплоснабжением.
Если коэффициент использования первичной энергии по табл. 16 выше, чем в табл. 10 или 13, это вовсе не свидетельствует о неэкономичности электросистем. Поскольку нормативом [2] не учитываются дополнитель ные энергоэкономичные факторы, присущие этим системам, и специфика технического состояния теплосетей и энергооборудования в Украине. Кро ме того, решающую экономическую целесообразность применения тех или иных систем формируют тарифы на энергоносители. В особенности - тарифы на электроэнергию, дифференцированные по часам суток, кото рые уменьшают стоимость первичной энергии на соответствующий коэф фициент (см. п. 3.4.1).
Затраты первичной энергии у сочетания инженерных электросис Таблица 17. Удельные энергозатраты здания тем здания - прямого электроотопления, аккумуляционного горячего водоснабжения и регенеративной вентиляции - меньше до 50 % для Полезная отапливаемая площадь здания AN, м небольших и выше до 30 % для больших зданий с водяными система 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 Удельные ми отопления (параметры теплоносителя 90/70), что в среднем делает теплопотери Удельные дополнительные затраты энергии qHE.E, кВтч/(м2год) их энергетически равными.
Pages: | 1 | 2 | Книги, научные публикации