Учет тепла и его экономия

Стоимость коммунальных платежей велика и имеет тенденцию к энергичному росту. В первую очередь для «среднего» жителя России это касается отопления. Нет нужды убеждать, что актуальной задачей является экономное расходование энергоресурсов с целью снижения расходов. В странах Западной Европы и США на государственном уровне большое внимание уделяют разработке законов, средств и методов, позволяющих стимулировать потребителей к снижению потребления энергоресурсов. Это позволяет сэкономить значительные средства и снизить нагрузку на окружающую среду.

23 ноября 2009 года президент Медведев дал указание установить во всех сельских домах специальные счетчики для учета тепла. По его словам – это избавит людей от переплаты за отопление. Однако если подумать от чего возникают ежегодные переплаты граждан, становится видно даже неспециалисту, что проблема гораздо глубже. В цивилизованных странах тарифы на отопление удерживают посредством экономии и учета тепла. Особое внимание уделяется теплоизоляции отапливаемых помещений и труб, по которым тепло поставляется в дома. Ведь потери ресурсов при их доставке потребителю составляют довольно ощутимую долю в формировании стоимости отопления. Сегодня, как никогда необходим учет тепла и его экономия.

Мероприятия по повышению эффективности систем теплоснабжения предусматривают следующие направления оптимизации:

Со стороны источника	Со стороны тепловых сетей	Со стороны потребителя

Оптимизация теплопотребления со стороны источника

Повышение эффективности источников теплоты за счет снижения затрат на собственные нужды

Основными показателями в области энергосбережения организаций, осуществляющих передачу и распределение энергии, являются абсолютные показатели, характеризующие снижение объема потребления энергоресурсов на собственные нужды и обеспечение текущей технологической деятельности, а также показатели, характеризующие повышение энергетической эффективности осуществления передачи и распределения энергии.

К числу показателей, характеризующих снижение объема потребления энергоресурсов на собственные нужды относятся:
• экономия электрической энергии;
• экономия тепловой энергии;
• экономия газа;
• экономия нефтепродуктов;
• экономия угля;
• экономия холодной воды;
• экономия горячей воды.

К числу показателей, характеризующих повышение энергетической эффективности передачи и распределения энергии, относятся показатели потерь энергии при передаче и распределении и доли приборного учета передаваемых и потребляемых энергоресурсов.

Использование современного оборудования теплогенерирующего оборудования, такого как конденсационные котлы и тепловые насосы

Одним из действенных способов экономии ресурсов и снижения эксплуатационных расходов следует признать применение методов рекуперации и утилизации остаточного тепла. Но если до последнего времени эти технологии применялись лишь на крупных объектах, то сегодня они стали доступны и конечному потребителю. Речь идет о применении конденсационных технологий.
Суть этой технологии заключается в максимальном использовании энергии продуктов сгорания. Как известно, пар, образующийся при сжигании природного газа, обладает некоторым запасом энергии (так называемая скрытая теплота парообразования), которую можно извлечь. Если в стандартных схемах горячие отходящие газы, включая пар, нагревают теплоноситель в теплообменнике и выводятся прочь, то в современных конденсационных котлах пар отводится в дополнительный контур, где и происходит доотбор тепла. При этом продукты сгорания охлаждаются ниже температуры точки росы (для этих условий ~55 °С), при которой начинается конденсация воды. Освобождающаяся в процессе скрытая теплота также передается циркулирующему теплоносителю.
Благодаря утилизации этого тепла, в технических характеристиках конденсационных котлов обычно стоит значительно более высокое значение КПД, иногда превосходящее 100%. Несмотря на кажущееся отсутствие физического смысла, такие цифры отражают реальную производительность конденсационного котла в сравнении с обычным, КПД которого рассчитывается по низшей теплоте сгорания газа.

Тепловые насосы получили массовое распространение во многих странах мира, ежегодно устанавливаются сотни тысяч установок, особенно в странах Евросоюза, США, и Китае. В каких случаях  выгодно  применять тепловые насосы?  Исходя из российской специфики относительной дешевизны магистрального газа, в случае если к дому подведен газ, смысла устанавливать тепловой насос не имеет (с точки зрения финансовых затрат и эксплуатационных расходов). Есть несколько аргументов  в пользу теплового насоса, максимальная безопасность, не требуется большой тепловой узел, т.е. можно увеличить полезную площадь дома. Тепловой насос не заменим в случаях,  когда нет магистрального газа или стоимость его подключения необоснованно высока.  Стоимость теплового насоса практически сопоставима со стоимостью высококачественных брендов котельного оборудования как Buderus и Viessmann (сумма затрат на тепловой насос на 30-40 %  дороже чем дизельные котлы, твердотопливные котлы, в связи с бурением скважин или земляными работами).  В сравнении с газгольдером  первоначальные инвестиции, по сути, равны. В перспективе, из за постоянного роста стоимости органического топлива, тепловые насосы имеют хорошее будущее. Дополнительно о тепловых насосах можно узнать у наших партнеров - компании "Арго-Монтаж".

Использование узлов учета и регулирования тепловой энергии

Правильный учет тепловой энергии в квартирах очень важен, так как с системой автоматического учета и регулирования тепловой энергии можно на 30-50% сократить затраты на отопление в квартирах жилых зданий. Узел учета и регулирования представляет собой набор "модулей", которые врезаются в трубопроводы. В узел учета тепла входят: вычислитель, преобразователи расхода, температуры, давления, приборы индикации температуры и давления, а также запорная арматура.

Использование ко- и три- генерации (процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии)

Когенерация широко используется в энергетике, например на ТЭЦ (теплоэлектроцентралях), где рабочее тело после использования в выработке электроэнергии, применяется для нужд теплоснабжения. Тем самым значительно повышается КПД использования топлива.
Смысл когенерации в том, что при прямой выработке электрической энергией, создаётся возможность утилизировать попутное тепло.

Оптимизация теплопотребления со стороны тепловых сетей

Cнижение тепловых потерь в окружающую среду

Очевидным способом снижения потерь тепловой энергии при ее передаче по тепловым сетям является замена традиционной для России прокладки трубопроводов в минеральной вате в качестве тепловой изоляции на прокладку в пенополиуретане или в другой тепловой изоляции, не менее эффективной.
Замена сальниковых компенсаторов на сильфонные, устаревшей запорной арматуры – на новые шаровые клапаны и т. д. обеспечивает резкое снижение потерь теплоносителя вследствие его утечки, а значит, и потерь тепловой энергии.

Оптимизация гидравлических режимов тепловых сетей

Существует менее очевидный, но более дешевый путь снижения энергетических затрат в системах теплоснабжения – оптимизация гидравлических режимов функционирования тепловых сетей. Ликвидация разрегулировки тепловых сетей приносит снижение потерь тепловой энергии и затрат электроэнергии на передачу теплоносителя в системе теплоснабжения в некоторых случаях до 40–50 %. Объясняется это тем, что для «обогрева» потребителей, расположенных дальше остальных от источника теплоснабжения, ближайших потребителей приходится перегревать, увеличивая расход теплоносителя. Кроме того, для осуществления хоть какой-то циркуляции в системах отопления этих отдаленных зданий зачастую прибегают к работе «на слив». Вот почему ликвидация разрегулировки тепловых сетей и нормализация теплоснабжения приносят значительный экономический эффект.

Использование современных теплоизоляционных материалов

Сейчас существует 19 марок теплоизоляционных материалов, каждая из которых характеризуется своей теплопроводностью.
Органические материалы получаются переработкой неделовой древесины и отходов деревообработки (древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты), сельскохозяйственных отходов (соломит, камышит и др.), торфа (торфоплиты) и др. местного органического сырья. Эти материалы, как правило, отличаются низкой водо- и биостойкостью.
Неорганические Т. м. — минеральная вата и изделия из неё (среди последних весьма перспективны минераловатные плиты — твёрдые и повышенной жёсткости), лёгкие и ячеистые бетоны (главным образом газобетон и пенобетон), пеностекло, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита и др.

Прокладка тепловых сетей оптимального диаметра с целью оптимизации потребления энергоресурсов

Перекладка трубопроводов тепловых сетей с учетом возможности уменьшения диаметров приводит не только к снижению теплопотерь в сетях до значений, определенных нормативными документами, но и к еще большему их снижению за счет меньшего диаметра.
В конечном итоге, для каждой системы теплоснабжения суммарная по всем рассматриваемым участкам тепловой сети величина снижения теплопотерь может быть весьма значительна, что немаловажно с учетом сокращения топливопотребления на источнике.

Наладка тепловых сетей

Наладка тепловой сети предназначена создать надежный и экономичный режим распределения теплоносителя по потребителям в соответствии с их тепловыми нагрузками. Грамотно проведенная наладка тепловой сети позволяет распределить теплоноситель среди потребителей независимо от их удаленности от источника тепла, увеличить располагаемые напоры на тепловых вводах и обеспечить устойчивое теплоснабжение абонентов.

Диспетчеризация в системах теплоснабжения

Эффект от применения системы диспетчеризации выражается в повышении безопасности режимов тепловой сети, в повышении эксплуатационной надежности, в увеличении оперативности ее управления, в оптимизации режимов тепловой сети и в снижении непроизводительных потерь тепловой энергии. При эксплуатации тепловой сети с использованием системы диспетчеризации количество сберегаемого тепла составляет около 10 % от отпускаемой тепловой энергии. Применение этого метода является наиболее эффективным в условиях роста цен на энергоресурсы.

Оптимизация теплопотребления со стороны потребителей

Регулирование теплопотребления

Принцип работы системы.

Преимущества предлагаемой реализации.

	1. Как правило, установка теплосчетчика дает экономию. Экономию денег, но не тепловой энергии. На сегодняшний день список теплосчетчиков довольно велик, но ключевых игроков, производителей теплосчетчиков не так уж много. И практически все они поддерживаются предлагаемой системой "Арго: Энергоресурсы". 2. При отключении электроэнергии система отопления продолжает работать в "классическом", (до модификации) режиме. 3. Отопление относится к жизненно важным системам. Поэтому постоянный технический контроль необходим. Предлагается широкий диапазон технических решений по организации диспетчерского пункта. В простейшем случае это может быть сотовый телефон слесаря, на который сбрасываются SMS сообщения о неисправностях. 4. Имеется возможность подключения приборов учета других видов энергоресурсов (электроэнергия, газ, вода и т.д.). Эти данные можно передавать в соответствующие энергоотпускающие организации (или им забирать самостоятельно). Наряду с этим можно вести свои базы данных по всем видам энергоресурсов, конвертировать их в бухгалтерские, биллинговые или иные системы.
Это классическая схема терморегулирования с использованием специализированного контроллера, на который в общем случае заводятся данные с тепловычислителя, датчиков температур наружного воздуха (Тн), внутренних помещений (Твн) и канала связи с системой верхнего уровня. На основании выбранного алгоритма управления и сигналов с датчиков MF-контроллером формируется сигнал управления на исполнительный механизм.

Дополнительную информацию по системе теплорегулирования можно получить в следующих документах:

Снижение тепловых потерь через наружные ограждающие конструкции

Устройство хорошей теплозащиты позволяет экономить до 50% энергии, расходуемой на отопление. По этой причине целесообразность единовременного вложения средств в утепление дома не вызывает сомнений; в противном случае владельцу долгие годы придется обогревать не только свой дом, но и улицу.

Хорошее утепление дома важно не только с финансовой точки зрения. Мы все стремимся за город, чтобы подышать свежим воздухом, незагрязненным сажей и оксидами азота. Уменьшение расхода сжигаемого топлива в 2 раза резко сокращает количество выбросов в атмосферу, поэтому повышение уровня теплозащиты жилых зданий позволяет существенно улучшить экологическую обстановку.

Стены, кровля и окна называются наружными ограждающими конструкциями здания потому, что они ограждают жилище от различных атмосферных воздействий - низких температур, влаги, ветра, солнечной радиации.

При образовании разности температур между внутренней и наружной поверхностями ограждения, в материале ограждения возникает тепловой поток, направленный в сторону понижения температуры. При этом ограждение оказывает большее или меньшее сопротивление тепловому потоку. Конструкции с большим сопротивленим имеют лучшую теплозащиту.

Использование вторичных энергоресурсов

Использование вторичных энергоресурсов потребителем может осуществляться непосредственно без изменения вида энергоносителя или за счет преобразования его в другие виды энергии, или выработки тепла, холода, механической работы в утилизационных установках. Вторичные энергоресурсы подразделяются на тепловые и горючие.

Тепловые ВЭР – это физическое тепло отходящих газов, основной и побочной продукции, тепло золы и шлаков, горячей воды и пара, отработавших в технологических установках, тепло рабочих тел систем охлаждения технологических установок.

Горючие ВЭР – горючие газы и отходы, которые могут быть применены непосредственно в виде топлива в других установках и непригодные в дальнейшем в данной технологии: отходы деревообрабатывающих производств (щепа, опилки, обрезки, стружки), горючие элементы конструкций зданий и сооружений, демонтированных из-за непригодности для дальнейшего использования по назначению, щелок целлюлозно-бумажного производства и другие твердые и жидкие топливные отходы.

Использование систем местного регулирования отопительных приборов для исключения перетопа

Начиная с определенной температуры наружного воздуха отопление вообще не регулируется, а потребитель получает тем больший избыток тепла, чем выше температура наружного воздуха. Комфортность в помещении создается путем проветривания через форточки. В результате затраты на отопление в переходные периоды (начало и конец отопительного периода) оказываются неоправданно большими.

Перевод зданий в режим нулевого потребления теплоты на отопление

При этом поддержание параметров воздуха в здании должно происходить за счет внутренних выделений теплоты и высоких параметров тепловой изоляции.

Аккумулирование тепловой энергии (TES)

Аккумулирование тепла позволяет: повысить теплоустойчивость зданий, повысить КПД автономных источников электроэнергии, обеспечить простую схему возврата тепловой энергии стоков, снизить стоимость электрообогрева как производственных площадей, так и отдельных квартир, в которых устанавливаются теплонакопители.

Тепловой аккумулятор в сравнении с другими аккумуляторами обладает следующими преимуществами: простота устройства, относительно низкая себестоимость, эффективные массогабаритные характеристики, долговечность.

Также следует отметить принцип пофасадного регулирования теплового режима. Данный способ особенно эффективен для больших, многосекционных зданий и в зонах с неустойчивой розой ветров. При наличии соответствующей автоматики, в каждую часть дома подается теплоноситель нужной температуры.