Енергозбереження в системах опалення

Звіт з практичної роботи на тему

''Енергозбереження в системах опалення''

Зміст

1. Вдосконалення систем опалення

2. Теплонасосні установки

3. Аналіз досвіду застосування систем опалення іноземними державами

4. Регулювання в системах опалення

Висновок Список використаних джерел

1. Вдосконалення систем опалення

До 90-х років минулого сторіччя низька собівартість енергоносіїв не спонукала впровадженню в комунальну енергетику нових енергоощадних технологій виробництва тепла. Газ, нафта, вугілля, дрова були дешевою й звичною сировиною для опалення та гарячого водопостачання в централізованих і децентралізованих системах теплопостачання. Однак на рубежі сторіч, прислухавшись до думки фахівців, «раптом» зрозуміли, що розвіданих запасів нафти й газу, які мають прийнятну вартість видобутку, у світі залишилася за різними оцінками на 30−50 років, а вугілля на 200−300 років.

З огляду на дефіцит енергоносіїв, почався процес їхнього подорожчання. Світова ціна на нафту в 2002;2005 роках виросла з 20 до 60 доларів США за барель, а на газ за останні шість років піднялася в 4 рази.

Проблема енергозбереження на межі тисячоліть перетворилась в одну з найважливіших загальнолюдських проблем. Раціональне та економне використання природних ресурсів, скорочення шкідливих викидів в атмосферу та ефективне використання електричної та теплової енергії набувають виключно важливого значення у сучасному суспільстві.

Україна задовольняє свої потреби в природних енергоресурсах за рахунок власного їх видобутку приблизно на 45 відс. У більшості країн світу рівень енергетичної самозабезпеченості такий самий або нижчий. Проблема полягає в іншому — неприпустимо низькій ефективності використання паливно-енергетичних ресурсів. Енергоємність ВВП в Україні в 3−5 разів вища, ніж в економічно-розвинених державах. Це наслідок деформованої структури виробництва та енергоспоживання, використання застарілих виробничих фондів енергетики, повільного впровадження енергозберігаючих заходів і технологій та ряду інших причин.

Системи опалення, вентиляції й кондиціювання повітря для суспільних і промислових будівель є найбільшими споживачами теплової енергії. Тому вдосконалювання цих систем має першочергове значення для підвищення енергоефективності будівель і зниження витрат енергії на створення в них комфортних параметрів.

Заходи щодо енергозбереження в системах опалення, вентиляції й кондиціювання повітря умовно можна поділити на чотири групи:

1. Організація обліку й контролю з використання енергоносіїв;

2. Об'ємно-планувальні, будівельно-конструктивні заходи щодо енергозбереження;

3. Технічні заходи енергозбереження: удосконалювання інженерних систем та їхніх елементів (місцевого й центрального теплопостачання, водопостачання, опалення, гарячого водопостачання (ГВП), вентиляції, кондиціювання);

4. Енергозбереження шляхом утилізації природної теплоти й холоду, використання вторинних енергоресурсів, зменшення теплових втрат.

Організація обліку й контролю з використання енергоносіїв

Організація приладового обліку теплової енергії й витрат теплоносія дозволяє виявити фактичне споживання теплової енергії, що може відрізнятися від проектного теплового навантаження будівель і споруд. Ця відмінність за даними, отриманими в результаті експлуатації систем теплопостачання, обладнаних вузлами обліку теплоспоживання, може становити до 30% від планових (проектних) показників. Перевищення планового теплоспоживання, як правило, пов’язане з погіршеними характеристиками огороджувальних конструкцій. За відсутності приладового обліку теплопостачальні організації часто використовують систему тарифів і питомих нормативів опалення й ГВП із понижуючими коефіцієнтами, що призводить до перевищення обсягів теплової енергії, за яку платить споживач.

Об'ємно-планувальні, будівельно-конструктивні заходи щодо енергозбереження

Об'ємно-планувальні, будівельно-конструктивні заходи щодо енергозбереження пов’язані зі зменшенням теплових втрат і теплопостачання. Конкретна їх реалізація може бути пов’язана з:

вибором орієнтації будинку щодо сторін світу;

вибором форми будинку в плані й по вертикалі, застосуванням сонцезахисних пристроїв;

зменшенням витрат енергії на штучне освітлення;

вибором ступеня й характеру засклення.

Другий фактор заходів з енергозбереження з цієї групи пов’язаний зі зменшенням витрати інфільтруючого повітря (герметизація прорізів і стиків). У цілому ці заходи передбачаються на стадії проектування будинків.

Технічні заходи з енергозбереження: удосконалення інженерних систем і їхніх елементів: місцевого й центрального теплопостачання, водопостачання, опалення, гарячого водопостачання (ГВП), вентиляції, кондиціювання;

Енергозбереження за допомогою вдосконалення інженерних систем і їхніх елементів.

До цієї групи заходів з енергозбереження можна віднести, наприклад:

уточнення розрахункових умов (вибір розрахункових температур зовнішнього й внутрішнього повітря, правильний вибір необхідної кількості свіжого повітря);

зменшення інфільтрації (створення підпору, повітряних завіс і т.д.);

зниження втрат (ізоляція трубопроводів і повітроводів, зменшення коефіцієнтів гідравлічних й аеродинамічних втрат, виключення витоків теплоносія, підвищення ККД устаткування);

використання попереднього нагрівання й охолодження теплоносіїв;

комбінування систем між собою (наприклад, центральна й автономна системи кондиціювання повітря) і з іншими системами (наприклад, комбінування ВКВ і системи опалення);

автоматизація процесів теплопостачання й підготовки повітря;

якісне й кількісне регулювання.

Енергозбереження шляхом утилізації природної теплоти й холоду, використання вторинних енергоресурсів, зменшення теплових втрат

Енергозбереження утилізацією природної теплоти й холоду, використанням вторинних енергоресурсів. Ці заходи містять:

пасивне й активне використання сонячної енергії;

використання природної теплоти й холоду (води, зовнішнього повітря, ґрунту);

використання внутрішніх джерел теплоти й холоду (теплоти й холоду повітря, теплоти джерел освітлення, нагрівальних приладів, стічних вод тощо);

використання теплонасосних установок з метою підвищення потенціалу природних джерел теплоти.

Енергозберігаючі заходи щодо термінів окупності умовно ділять на:

довготермінові, які потребують значних капіталовкладень (високозатратні), з терміном окупності більше ніж 5 років;

середньотермінові заходи з терміном окупності від 2 до 5 років (середньозатратні);

першочергові заходи з терміном окупності до 2 років (низькозатратні).

До довготермінових заходів відносять:

прокладку нових або капітальний ремонт існуючих теплових мереж з використанням труб з пінополіуретанової або іншої теплоізоляції, що забезпечує зниження теплових втрат у 2−3 рази;

утеплення зовнішніх стінових огороджень будинків з використанням твердих плит, гнучких матів й інших матеріалів, заміна віконних блоків тощо.

Середньотермінові заходи в частині економії палива на котельнях включають:

впровадження оптимальних графіків регулювання витрати й температури теплоносія з використанням засобів автоматизації й контролю;

заміну найбільш зношених ділянок теплових мереж, що перебувають в аварійному стані, на труби із заводською теплоізоляцією на основі пінополіуретану;

ущільнення віконних і дверних прорізів.

Першочергові заходи характеризуються малим терміном впровадження й невеликим терміном окупності (до 2 років). Це можуть бути, наприклад, організаційні заходи, що дозволяють зацікавити споживачів теплової енергії в економії палива, технічні заходи щодо забезпечення необхідної якості мережної води тощо.

Ці заходи, виходячи з обсягу інвестицій, можуть бути також поділені на високовитратні, низьковитратні й безвитратні.

Під час проектування, монтажу та експлуатації систем опалення можна досягти їх енергоефективності, звертаючи увагу на такі фактори:

1 У зв’язку з тим, що на збільшення теплопродуктивності водопідігрівачів значний вплив робить середній температурний напір, перевагу слід надавати протиточній схемі організації руху теплоносія і води, що нагрівається.

2. Для ефективної роботи калориферів повітряного опалення слід періодично очищати теплопередавальну поверхню (парою, стислим повітрям і т.ін.). Коефіцієнт теплопередачі залежить від чистоти поверхонь теплообміну.

3. Для опалювання виробничих, адміністративних і побутових приміщень слід застосовувати водяне, а також повітряне опалювання.

4. У приміщеннях із зниженою температурою повітря, що визначається умовами виробництва, при малій кількості працівників слід застосовувати автономне повітряне опалення з подачею повітря тільки в робочу зону.

5. При виборі системи опалення слід мати на увазі, що парова система опалення характеризується простотою виконання, а також малою металоємністю.

6. Серйозним недоліком парового опалення є перевитрата теплоти, що досягає 20%, унаслідок складності регулювання температур, а також виникнення гідравлічних ударів, які створюють шум в опалювальному приміщенні.

7. При паровому опаленні як теплоносій слід використовувати пару з тиском до 0,15−0,17 МПа.

8. Необхідно здійснювати постійний контроль за утепленням вікон і дверей. Нещільність і відсутність утеплення приводять до збільшення витрати теплоти на опалення до 60%.

9. Установка тепловідбивної плівки (теплового екрану) в міжрамний простір вікна дозволить економити до 10% теплоенергії на опалення будівлі.

10. Переведення системи опалення на черговий режим в неробочий час, святкові і вихідні дні дозволить заощадити 10−15% по відношенню до теплопостачання будівлі.

11. Впровадження пофасадного регулювання системи опалення дозволить заощадити 2−3% по відношенню до теплопостачання будівлі.

12. Зниження внутрішньої температури в житлових будинках в нічний час дозволить заощадити 2−3% по відношенню до теплопостачання будівлі.

13. Видалення відкладень (накипу) із стінок котлоагрегатів і теплообмінників дозволить понизити витрату тепла на 30% і більше.

14. Відновлення теплоізоляції на трубопроводах систем опалювання і системи ГВП дозволить знизити теплові втрати на 7−9% від загального теплоспоживання.

15. Застосування регуляторів температури в системах ГВП дозволить заощадити близько 50% теплової енергії, а при установці регуляторів температури теплоносія в системі опалення передбачувана економія складе близько 15%.

16. Установка відбивача, що є теплоізоляційною прокладкою з тепловідбивним шаром між опалювальним приладом і стіною, дозволить заощадити 2−3% від загального споживання.

17. Установка ефективної водорозбірної арматури дозволить економити до 15−20% гарячої води.

18. Установка конденсатовідвідників збільшує ККД паровикористовуючого устаткування за рахунок зменшення частки пролітної пари на 5−10%.

19. Переведення системи з теплоносія «пар» на теплоносій «гаряча вода» дозволить економити 20−30% тепла.

20. Застосування закритих схем збору і повернення конденсату економить до 15% теплової енергії.

21. Наявність інфільтрації холодного повітря в опалювальних приміщеннях приводить до необхідності додаткової витрати 10−15 ккал на кожен кубометр холодного повітря.

22. Тепло вторинних енергоресурсів, в т. ч. безперервного продування котлів і випару з деаератора, можна використовувати для потреб низькопотенціальних теплових процесів: опалювання, вентиляції, гарячого водопостачання, отримання холоду.

23. Заміна трубчастих теплообмінників на пластинчасті і використання енергоефективних опалювальних приладів дозволить економити 10−20% тепла.

2. Теплонасосні установки

Триває кампанія газифікації сіл, селищ, невеликих міст, де централізоване теплопостачання неможливе або недоцільне. Населення й підприємці, які нині прокладають газові труби до своїх будинків, підприємств повинні задуматися над тим, що обов’язково наступить та гранична вартість газу, після якої вони будуть не в змозі оплачувати опалення своїх будинків, і про те, що може через 5−10 років кран на їхній газовій магістралі виявиться взагалі закритим зі стратегічних міркувань. Відмова від газового опалення неминуча, питання полягає лише в тому, коли це відбудеться і як зробити цей перехід безболісним для споживача.

Як технічно реальна альтернатива теплогенераторам, що спалюють дефіцитне органічне паливо, в Україні можуть виступати екологічно чисті електричні теплогенератори. У цей час в Україні спостерігають перевищення виробленої електроенергії над споживаною, а надлишок енергії експортують. Ціна продажу електричної енергії є щодо стабільної й наближається до європейської (0,15…0,38 грн/кВт· год.). Як наступна альтернатива теплогенераторам на органічному паливі можуть бути розглянуті нетрадиційні теплогенератори, що працюють на джерелах поновлюваної енергії, сонця, вітру, біомаси, відходів деревообробної промисловості або поновлюваної рослинної сировини.

Висока собівартість енергії, одержуваної з вітру (більше гривні за кВт· год.), і сонячних перетворювачів (до 3 грн/кВт· год.), а також значні капіталовкладення (5000−8000 тис. грн за кВт установленої потужності), негарантоване енергопостачання, залежність від погодних умов, дають змогу розглядати їх як перспективні. Використання відходів деревини, соломи, рослин як палива може бути доцільним для невеликої частини фермерських господарств; недоліки цих методів генерування теплової енергії: обмежена ресурсна база і галузь застосування, відсутність масового виробництва спеціального обладнання, складність автоматизації та керування.

Найбільш вигідною альтернативою використанню традиційного органічного палива для опалення комунально-побутових об'єктів ЖКГ вважають зручні в експлуатації, екологічно й енергетично ефективні теплонасосні установки. За статистичними даними, в розвинених країнах процес їхнього впровадження набуває лавиноподібного характеру.

Нині теплонасосні технології виробництва тепла є найпоширенішими й ефективними енергоощадними технологіями, що дають можливість заощаджувати дефіцитне органічне паливо, знижувати забруднення довкілля, задовольняти потреби споживачів у технологічному теплі.

Нагадаємо, що тепловий насос є установкою, яка перетворить поновлювану енергію природних джерел тепла або низькотемпературну енергію вторинних енергетичних ресурсів в енергію більш високого потенціалу, придатну для практичного використання.

Використовуючи тепло ґрунту, атмосферного повітря або повітря вентиляційних викидів, теплоту води природних водойм або технологічних викидів систем охолодження різного промислового устаткування і навіть біологічне тепло тварин, можна за допомогою теплового насоса організувати опалення, кондиціювання й гаряче водопостачання об'єктів АПК і ЖКГ, створити оптимальний мікроклімат у приміщеннях культурно-соціального сектору, одержати технологічне тепло для різних промислових і сільськогосподарських об'єктів тощо. При цьому перетворення теплоти в теплонасосній установці (ТНУ) здійснюється з високою енергетичною ефективністю. Звичайно, в грамотно спроектованій і правильно експлуатованій ТНУ на 1 кВт витраченої енергії споживачеві може бути передано 3−4 і більше кВт теплової енергії.

Енергетична значимість застосування теплонасосних установок підтверджується досвідом експлуатації й кількістю працюючих ТНУ у світі, а їхня актуальність — темпами впровадження, особливо за останні роки, коли ціни на енергоносії безупинно ростуть. Нині у світі успішно працюють десятки мільйонів ТНУ різного функціонального призначення.

Світовий досвід показує, що теплонасосні системи теплопостачання дають змогу:

— в 1,5−2 рази знизити необхідну встановлену електричну потужність теплогенеруючого устаткування;

— в 2,5−3 рази знизити плату за електрику порівняно з електричними теплогенераторами;

— в 1,5−2,5 рази знизити експлуатаційні витрати порівняно з газовими котлами або котлами на рідкому паливі.

До 2020 р. за прогнозами Міжнародного комітету з енергетики (IAE) до 75% опалювальних установок у розвинених країнах працюватимуть на базі енергоощадних теплонасосних технологій.

Якщо в розвинених країнах і країнах, що розвиваються, рахунок впроваджених і працюючих ТНУ ведеться на сотні тисяч або мільйони установок, то, на жаль, в Україні впроваджені лише одиниці.

Серед причин, що обумовили таке становище, головними є:

1. Розвиток теплоенергетики в Україні як частині колишнього СРСР здійснювався по шляху теплофікації й централізованого теплопостачання.

2. Співвідношення ціни на електроенергію, необхідну для приводу компресора теплового насоса, до ціни на дешеве органічне паливо, що спалюється в традиційних теплогенераторах, не стимулювало впровадження дорогого енергоощадного устаткування.

3. Відсутність підтримки з боку держави на впровадження енергоощадних технологій і, зокрема, на впровадження теплових насосів.

4. Непідготовленість вітчизняного споживача до застосування незнайомої, почасти екзотичної і порівняно недешевої техніки.

Хотілося б також особливо підкреслити, що впровадження теплонасосної техніки є не черговою модернізацією традиційних джерел енергії, а прогресивним, високоефективним й екологічно чистим способом перетворення енергії, що дає змогу не тільки зменшити витрати органічного палива при одержанні тепла, а й істотно знизити забруднення навколишнього середовища. Теплонасосні установки є також багатофункціональними (одночасно виробляють тепло і холод), мобільними, надійними в експлуатації й легко автоматизуються. Однак перераховані вище переваги теплових насосів ще не означають їхню абсолютну доцільність при заміні традиційних способів виробництва тепла.

Конкурентоспроможність ТНУ залежить від багатьох чинників термодинамічного, конструктивного, економічного характеру, від їхнього функціонального призначення й екологічного впливу на навколишнє середовище тощо. Доцільність впровадження ТНУ конкретного типу для кожного випадку визначають тільки на підставі техніко-економічних розрахунків. Спрощений і непрофесійний підхід до підбору потужностей і комплектуючих, вибору схемних рішень, до монтажу, пуско-налагодження, гарантійного й сервісного обслуговування дорогих ТНУ може призвести до дискредитації ідеї впровадження теплонасосних технологій у вітчизняного споживача. опалення енергоносій теплонасосний установка Головними умовами раціонального застосування ТНУ є вдале сполучення параметрів джерела теплоти низького потенціалу достатньої теплоємності й необхідних параметрів теплоносія в користувача.

Зручними джерелами низькопотенційного тепла для застосування в ТНУ можуть бути атмосферне повітря, вода природних водойм, ґрунт, ґрунтові води, а також джерела тепла, що виникли в результаті діяльності людини — тепло систем охолодження різного технічного устаткування або технологічних процесів, тепло повітря систем вентиляції, тепло очищеної води станцій аерації тощо.

Отриману в результаті перетворень у ТНУ високопотенційну теплову енергію звичайно застосовують для опалення й гарячого водопостачання житлових і громадських будинків, у технологічних процесах сушіння різних матеріалів, сировини, виробів, для створення оптимального мікроклімату, для осушення вологих приміщень тощо. При цьому з тепловим насосом вдало поєднуються опалювальні апарати типу фанкойлів і теплі підлоги. Фанкойли дають змогу одночасно використовувати вироблені ТНУ тепло і холод для опалення приміщення взимку й кондиціювання в літню пору, будучи найбільш енергетично й економічно вигідним варіантом застосування теплових насосів. Компанія «Інсолар» у листопаді 2006 року запустила в експлуатацію систему опалення, гарячого водопостачання й кондиціювання на основі теплового насоса із ґрунтовим теплообмінником для будинку залізничної станції в м. Харкові. Протягом двох місяців була спроектована й установлена теплонасосна система, здатна протягом усього року забезпечити комфортні умови в приміщеннях станційного будинку, а також гаряче водопостачання. Для технічної реалізації елементів системи було обране устаткування таких провідних світових виробників, як Daikin, Opeks, Nibe, Calpeda і інших.

Ґрунтовий теплообмінник був виконаний у вигляді змійовика із пластикових труб, розміщених на прибудинковій території на глибині півтора метра. Конфігурація ґрунтового теплообмінника була обрана з погляду забезпечення максимального відбору тепла й підвищеної надійності.

Тепловий насос забезпечує теплову потужність 36,8 кВт. Він має два компресори, що обумовлює більшу економічність і надійність цього устаткування. Як опалювальні прилади в службових приміщеннях будинку були обрані фанкойли фірми Daikin, що забезпечують високу тепловіддачу в поєднанні з економічністю й низькими шумовими параметрами. Опалювальні прилади в залі очікування — тепловентилятори LEO Plastic фірми Flowair, що мають збалансовані характеристики. Вони чудово підтримують комфортний клімат у великих приміщеннях.

Система цілорічної кліматизації на основі теплового насоса загалом має високу економічність, є екологічно чистою, працює в автоматичному режимі. Нині система проходить сезонні випробування, однак уже попередні дані дають обнадійливі результати з енергетичної ефективності експлуатації.

3. Аналіз досвіду застосування систем опалення іноземними державами

В країнах західної Європи більше 60% житлового фонду використовує індивідуальне опалення. Але, це не є енергозберігаючими технологіями.

Разом з цим, суттєвої шкоди централізованим системам теплопостачання завдало хаотичне, економічно необґрунтоване впровадження індивідуальних систем опалення. Рушійною силою для процесів децентралізації стала роздрібна ціна газу для індивідуальних споживачів. Показово, що майже в усіх країнах світу (крім України) гуртова ціна газу менша, ніж для роздрібних покупців.

Закономірно, що диспропорція в цінах на газ стала для виробників та дилерів індивідуального опалення яскравим ситуативним доказом економічної доцільності таких систем. Спритні бізнесмени воліють не згадувати, що їхнє обладнання працює лише на природному газі, а справжня вартість переходу від централізованого до індивідуального опалення — це оплата заміни опалювальних пристроїв, димової труби, систем вентиляції, приєднання до газових та електричних мереж. Вони також не інформують клієнтів про забруднення довкілля та експлуатаційні витрати (вартість природного газу та електроенергії, які зростатимуть до рівня світових цін, ремонту, повірки лічильника газу тощо).

Із впровадженням індивідуального опалення гостро постають також питання безпеки споживачів.

В Україні, внаслідок необережного використання газу в побуті, у минулому році сталося 92 нещасних випадки, в яких постраждало 205 людей, з яких 109 загинуло. На жаль, аналогічна тенденція спостерігається і в 2010 році, коли лише у першому кварталі року сталося понад двох десятків нещасних випадків, пов’язаних з побутовим газом, в яких отримали поранення та отруєння 51 особа, з яких для 28 чоловік ці пошкодження виявились смертельними.

Таким чином є загроза повторення сумного досвіду Албанії, Вірменії, Грузії та більшої частини Молдови й Азербайджану. У цих державах централізоване теплопостачання зруйноване. Наприклад, у Вірменії громадяни були змушені впроваджувати індивідуальні системи теплопостачання. Заможні родини придбали більш якісне та надійне обладнання. Бідніші - використовують дрова та керосин, або купують найдешевші системи опалення. Як наслідок, встановлення індивідуальних систем теплозабезпечення в багатоквартирних будинках провокує виникнення аварійних ситуацій у розподільчих газопроводах, системах вентиляції, опалювальних приладах. А газу витрачається більше, ніж при централізованому теплопостачанні. Дешеве обладнання для індивідуальних систем опалення ненадійне, призводить до вигорання кисню в приміщеннях. Не рідкість смертельні випадки (щороку під час опалювального сезону у Вірменії погибає, щонайменше, 50 громадян) та отруєння чадним газом, зростає захворюваність (впродовж зими майже 71% мешканців багатоповерхівок хворіють на грип та застуду). Серйозною проблемою є пожежі та вибухи. Аби позбутися цих негативних явищ, Вірменія прийняла рішення відновити централізоване теплопостачання. Офіційний Єреван намагається виправити помилки, які спричинили руйнацію централізованого теплопостачання. Але, сьогодні для відбудови системи знадобиться значно більше коштів, ніж було потрібно для утримання обладнання і мереж у робочому стані впродовж років.

Подібний сценарій розвитку може стати реальністю і в Україні. Нині ж газова залежність і фінансова криза змушують нашу державу зреалізувати надскладне завдання — модернізувати вітчизняну економіку на засадах інноваційного енергозбереження. Для комунальної теплоенергетики ключовим елементом таких реформ стануть централізовані системи теплопостачання. Підтвердженням цієї тези може слугувати досвід розвитку систем теплопостачання в державах Західної Європи, а також в Чехії, Німеччині та Прибалтійських державах.

Системи централізованого теплопостачання з використанням технологій комбінованого виробітку теплової та електричної енергії стали домінуючими в державах Західної Європи. В останні десятиліття такі системи створювали Фінляндія, Данія, Норвегія, Австрія та інші. Подібність енергетичної політики цих держав невипадкова, адже масове поширення централізованого теплопостачання зумовлене численними факторами:

¦ ущільнення існуючої забудови призводить до збільшення теплових навантажень. Як наслідок, різко зростає рівень конкурентоспроможності систем теплопостачання;

¦ застосування новітніх технологій і матеріалів у будівництві теплових мереж дає змогу суттєво знизити теплові втрати;

¦ сучасні технології комбінованого виробітку тепла та електроенергії з високим рівнем ККД — парогазові установки, газотурбінні та газопоршневі установки з утилізацією тепла відхідних газів — гарантують енергоефективність системи;

¦ постійне зростання світових цін на органічне паливо поступово підвищує ефективність втілення різноманітних проектів енергозбереження, навіть тих, які раніше були економічно недоцільними. Насамперед це стосується подальшого впровадження централізації теплопостачання на базі комбінованого виробництва тепла й електроенергії на ТЕЦ.

Стале зростання потужностей ТЕЦ і невеликих установок комбінованого циклу спостерігається в Німеччині, Нідерландах, США, Франції, Великобританії. На загал, в державах Західної Європи частка комбінованого виробітку тепла та електроенергії в сумарному виробництві електричної енергії в 2000 році становила 9%. За прогнозом Всесвітньої Енергетичної Ради цей показник збільшиться до 18% у 2010;му. Подвоїться також і виробництво тепла від інших установок комбінованого циклу.

Щорічний приріст електричної потужності ТЕЦ у США становить майже 3000 МВт, теплової - 3500 Гкал/год.

У теплопостачанні міських населених пунктів Німеччини задіяні 585 установок з комбінованим виробленням тепла та електроенергії та 1560 великих і середніх теплофікаційних котелень. Підключені до цих установок теплові навантаження 2000 року становили 50,4 тис. Гкал/год. Енергоустановки комбінованого вироблення тепла і електроенергії дають 76% тепла, 22% - газові котельні, 2% становить скидне тепло промислових підприємств.

В Данії високий рівень використання енергії став можливим завдяки розвинутій системі централізованого теплопостачання. Так, за 20 років частка ЦТ зросла від 30-ти до 60%. У цей же період значно покращилась енергоефективність системи централізованого теплопостачання, в основі якого — комбіноване виробництво тепла і електроенергії та використання відновлювальних джерел енергії.

Показово, що до 1976 року в Данії не було загальнодержавної енергетичної політики. Нафтова криза 1973 року стала поштовхом для підготовки національного плану теплопостачання (1976 р.) і закону про теплопостачання (1979 р.). Результати, яких досягла Данія ще в середині 90-х років, беззаперечно засвідчили, що ЦТ стало наріжним каменем національної енергетичної політики. Розвинута система централізованого теплопостачання уможливила реалізацію в державі найменш затратних і енергоефективних рішень, забезпечила надійне теплопостачання. Зменшилася також енергетична залежність держави від нафти і газу, покращилась екологічна ситуація.

Яскравим прикладом вдалого впровадження політики енергетичної незалежності є Швеція. Нині в країні експлуатуються сучасні системи централізованого теплопостачання, які щорічно виробляють майже 40 ТВт/год. теплової енергії (кожен шведський споживач отримує в середньому 4500 кВт/год. тепла за рік). Доречі, розвиток і вдосконалення централізованого теплопостачання Швеції були пов’язані з пріоритетним використанням відновлюваних джерел палива і енергії. Зміна паливного і теплового балансу держави відбувалася в жорстких рамках національного екологічного законодавства.

І такі приклади не поодинокі для країн Євросоюзу. Більше того, і впровадження енергозберігаючих технологій, і вдосконалення системи теплопостачання вже стали для європейських держав безперервним процесом. В Євросоюзі добре усвідомлюють, допоки основним паливом для ТЕЦ залишатиметься природний газ (44%) і рідке паливо (15,6%), тема енергозбереження залишатиметься актуальною (решта паливного балансу ТЕЦ — це торф, деревина, вугілля, сміття тощо). Ще один промовистий факт, який засвідчує зміну структури паливних балансів, в Швеції та Фінляндії потреби у паливі для енергоустановок майже на 30% покриваються за рахунок утилізації твердих побутових відходів. Такі ТЕЦ обладнані газовими і паровими турбінами, які доповнені технологічними лініями зі спалення побутового сміття. Коефіцієнт використання палива на ТЕЦ, які працюють у парогазовому циклі, сягає 80−85%. Показово, що спалення 1 тонни твердих побутових відходів з Qp=7,5−8 МДж/кг рівнозначне використанню 350−450 кг умовного палива.

За прогнозами провідних світових наукових установ, а також Всесвітнього Енергетичного Конгресу і Всесвітньої Енергетичної Ради, розвиток енергетики у ХХІ столітті визначатимуть парогазові установки комбінованого циклу, газотурбінні та газопоршневі установки з утилізацією тепла відхідних газів. Ці тенденції зумовлять значне підвищення рівня централізації теплопостачання і розвиток теплових мереж.

З огляду на це, застосування дрібних індивідуальних котелень (наземних, вбудованих, дахових) знизиться. Проте, їх використання доцільне в зонах теплопостачання, які не підлягають централізації з економічних міркувань (наприклад, недостатня щільність теплових навантажень у районах котеджної забудови тощо).

4. Регулювання в системах опалення

Засоби регулювання — це необхідний елемент будь-якої системи опалення, який дозволяє оптимізувати її роботу.

Регулятори і прилади обліку споживання енергії в системах опалення повинні використовуватись разом. Якщо споживач не отримує інформації про об'єм споживаної енергії, то він не зацікавлений в екномії енергії і своїх засобів за допомогою пристроїв регулювання.

Індивідуальний облік є ефективним тільки тоді, коли споживач має можливість регулювати витрати тепла залежно від своїх особистих потреб.

Задачею регулювання системи опалення є підтримання постійності температури всередині приміщення і температури теплоносія. Подача тепла коригується у відповідності вимогам. При цьому використовується тільки така кількість тепла, яка потрібна для створення необхідного мікроклімату всередині приміщень Можливість регулювання теплового навантаження необхідна, оскільки споживання тепла в приміщенні постійно змінюється в залежності від погодних умов і вимог споживача. А також слід пам’ятати, що на теплове навантаження також впливають теплові надходження.

Можливість регулювання температури всередині приміщення мешканцями обмежена кранами, які встановлені на радіаторах, а у випадку з конвекторами — регулюються заслінкою. В більшості випадків ці пристрої відсутні або не працюють. Обладнавши радіатор автоматичними регуляторами, можна підтримувати необхідну температуру з використанням теплонадходжень. Вартість трудозатрат при такій модернізації залежить від конструкції системи опалення. Для вертикальної однотрубної системи ці затрати будуть більшими, ніж для двотрубної.

Незалежно від того встановлені регулятори чи ні, необхідними умовами ефективної роботи системи є її гідравлічне ув’язування, що сприяє економсії енергії, забезечуючи необхідні витрати теплоносія.

В цілому, ефективна система управілння складається з двох елементів: центальне управління в котельні або тепловому пункті; індивідуальні радіаторні засоби регулювання.

Центральне регулювання не враховує індивідуальні вимоги змін теплового навантаження в окремих кімнатах. Перевагою індивідуального регулювання є можливе використання теплонадходжень та задоволення індивідуальних потреб споживачів.

Задачею індивідуального регулювання є підтримання температури в приміщенні на постійному заданому рівні за допомогою регулювання витрати теплоносія через радіатор. Так, при використанні теплостатичних вентилів замість звичайних можна економи 10% енергії. Термостатичні вентилі виконують подвійну функцію: по-перше, споживач має можливість регулювати температуру в приміщенні в залежності від своїх потреб; по-друге, термостатичні вентилі підтримують задану температуру в приміщенні.

В однотрубних системах, якщо система опалення має замкнені ланки і крани для ручного регулювання, в яких використовується перехід на автоматичне регулювання температури, регулювання в приміщеннях здійснюється через заміну існуючих вентилів на клапани з великою пропускною спроможністю практично без будь-яких додаткових змін у системі.

Оснащення системи опалення житлових будинків терморегуляторами дає змогу залежно від типу будівлі і парамеирів опалювальної системи заощадити понад 20% споживаної енергії.

Правила монтажу радіатора центрального опалення зобов’язують розташовувати їх на зовнішніх стінах. Таке розташування створює корисний тепловий комфорт у приміщенні, забезпечує відповідну циркуляцію повітрі та рівномірний у цій системі опалення розподіл температур. Таке розміщення радіатора спричиняє підвищення температури внутрішньої поверхні стіни, що сприяє додатковій втраті тепла.

Радіаторний екран — це композитивний матеріал, в якості якого використовують гнучку пінопластову стрічку товщино 5 мм; спінений поліетилен, алюмінієву фольгу тощо.

Алюмінієва фольга відбиває 90−97% тепловипромінювань, які потрапляють на стіну поза радіатором. Пінопласт чи поліетилен підвищує в цьому місці коефіцієнт тепловипромінювання приблизно на 8%.

Випромінювання, відбите від фольги, повертається на поверхню, що його віддала, а також у приміщення. Отже, підвищує інтенсивність тепловипромінювання. Внаслідок встановлення радіаторних екранів значення випромінювання можна підвищити майже на 15%.

Витрати тепла через стіну за радіатором, що екранована фольгою, нижчі на 30−45% від витрат через стіну без екрана. В деяких випадках це приводить до зменшення потужності радіаторів на 8%.

Величина річних експлуатаційних витрат на систему опалення сягає 60…80% її вартості. В зв’язку з цим необхідно виявити й реалізувати можливість зниження окремих складових цих витрат, основною з яких з врахуванням росту вартості є витрати теплової енергії.

Передбачити зменшення витрат палива на опалення можна в процесі проектування будинків і їх експлуатації.

Питання зниження витрат тепла необхідно врахувати безпосередньо при розробці проектів опалення. Так, використання панельнопроменевих систем опалення з нагрівальними елементами в зовнішніх стінах будинку збільшує розрахункові тепловтрати в порівнянні із звичайними системами водяного опалення. При влаштуванні систем опалення з нижнім розведенням невиробничі витрати теплоти в магістральних трубопроводах нижчі, ніж в системах з верхнім розведенням при прокладанні розподільних магістралей на даху. Суттєвий ефект економії теплової енергії можна досягти при розробці систем опалення з пофасадним регулюванням, який дозволяє використовувати сонячну радіацію й врахувати напрямок й швидкість вітру по окремих фасадах будинку.

В холодну пору року в будинках підвищеної поверховості часто спостерігається надмірно високий повітрообмін в порівнянні з його розрахунковою величиною, що збільшує інфільтрацію зовнішнього повітря та тепловтрати. Це трапляється тому, що системи природної витяжної вентиляції розраховують на температуру зовнішнього повітря t_з=5⁰С. Зі зменшенням величини t_з збільшується природний тиск, а отже, й кількість повітря, яке видаляється з опалюваного приміщення. Тому для запобігання переохолодження приміщень необхідно в зимовий період здійснювати регулювання системи природної вентиляції частковим прикриванням отвору витяжних шахт.

Причиною зайвих тепловтрат можуть бути відсутність або незадовільний стан теплової ізоляції магістральних трубопроводів, які прокладені в приміщеннях, що опалюються.

Значні невиробничі втрати можуть бути в невідрегульованих системах опалення, при підвищеному діаметрі сопла елеватора в порівнянні з його розрахунковою величиною. В системах опалення, які приєднані до теплових мереж ТЕЦ, суттєві перевитрати теплової енергії часто спостерігаються в перехідні періоди (навесні і восени), коли мінімальна температура води мережі, яка необхідна для теплообмінників гарячого водопостачання, набагато перевищує ту температуру, що вимагається по графіку якісного регулювання систем опалення. В перехідний період зменшення витрат теплоти можна досягти автоматичним регулюванням систем опалення.

Висновок

Актуальність енергозбереження беззапаречна. Держава і суспільство повинні створити цілісну адміністративну систему енергозбереження, яка змушувала б громадян, незалежно від рівня освіти і професії, у будь-яких умовах і завжди діяти в напрямку зниження споживання електроенергії.

Питання енергозбереження в Україні залишається відкритим, бо перехід є досить повільним. Енергозбереження — частина державної політики. Принципами державної політики у сфері енергозбереження є:

а) створення державою економічних і правових умов заінтересованості в енергозбереженні юридичних та фізичних осіб;

б) пріоритетність вимог енергозбереження при здійсненні господарської, управлінської або іншої діяльності, пов’язаної з видобуванням, переробкою, транспортуванням, зберіганням, виробленням та икористанням паливно-енергетичних ресурсів;

в) створення енергозберігаючої структури матеріального виробництва на основі комплексного вирішення питань економії та енергозбереження з урахуванням екологічних вимог, широкого впровадження новітніх енергозберігаючих технологій;

г) обов’язковість державної експертизи з енергозбереження;

д)встановлення плати за прямі втрати і нераціональне використання паливно-енергетичних ресурсів;

е) стимулювання раціонального використання паливно-енергетичних ресурсів шляхом комбінованого виробництва електричної та теплової енергії (когенерації);

є) поступовий перехід до масового застосування приладів обліку та регулювання споживання паливно-енергетичних ресурсів;

ж) обов’язковість визначення постачальниками і споживачами обсягу відпущених паливно-енергетичних ресурсів за показаннями приладів обліку споживання паливно-енергетичних ресурсів у разі їх наявності.

Держава забезпечує умови для проведення систематичних комплексних досліджень у сфері енергозбереження для розробки наукових основ створення новітніх енергозберігаючих процесів і технологій.

Виховання ощадливого ставлення до використання паливно енергетичних ресурсів забезпечується шляхом навчання і широкої популяризації та пропаганди економічних, екологічних і соціальних переваг енергозбереження.

Знання у сферах енергозбереження та екології є обов’язковими для всіх посадових осіб, діяльність яких пов’язана з використанням паливно-енергетичних ресурсів.

Навчальні заклади включають до навчальних програм відповідні курси з питань енергозбереження.

Стимулювання енергозбереження здійснюється шляхом:

а) надання податкових пільг підприємствам — виробникам енергозберігаючого обладнання, техніки і матеріалів, засобів вимірювання, контролю та управління витратами паливно-енергетичних ресурсів, виробникам обладнання для використання нетрадиційних та поновлюваних джерел енергії і альтернативних видів палива;

б) надання податкових пільг підприємствам, які використовують устаткування, що працює на нетрадиційних та поновлюваних джерелах енергії, альтернативних видах палива;

в) пріоритетного кредитування заходів щодо забезпечення раціонального використання та економії паливно-енергетичних ресурсів.

Список використаних джерел

1. Гаряев А. Б., Данилов О. Л. та ін. Енергозбереження в енергетиці та технологіях: Енергозбереження в низькотемпературних процесах і технологіях. — М.: Видавництво МЭИ, 2002.

2. В. В. Прокопенко, О. М. Закладний, П. В. Кульбачний. Енергетичний аудит з прикладами та ілюстраціями: Навчальний посібник. — К.: Освіта України, 2008. — 438 с.

3. Енергетика і нафтопромисловість [електронний ресурс]: Енергетична криза та енергозбереження. Режим доступу до ресурсу.: http://www.magnat.su

4. Енергозбереження при виробництві [електронний ресурс]: актуальність енергозбереження. Режим доступу до ресурсу.: www. nio-holod.com.ua

5. Електронна бібліотека [електронний ресурс]: Еколого-економічні основи управління енергозбереженням. Режим доступу до ресурсу.: http://www.lib.ua-ru.net/diss/cont/334 202.html

6. Закон України «Про енергозбереження»