Мақалада орталықтандырылған жылу жүйесінің жылу тиімділігін арттырудың негізгі шаралары, қайталама тұрғын үй қорындағы көпқабатты үйлердің энергия тиімділігін арттырудың ұсынылған әдісі қарастырылған.
Кілтті сөздер: орталықтандырылған жылу жүйесі, жылу жүйесі, көпқабатты үй, энергия үнемдеу, энергия тиімділігі.
В статье рассмотрены основные мероприятия по повышению тепловой эффективности системы централизованного теплоснабжения, предложены пути повышения энергоэффективности многоквартирных домов вторичного жилищного фонда.
Ключевые слова : система централизованного теплоснабжения, система отопления, многоквартирный дом, энергосбережение, энергоэффективность.
The article considers the main measures to improve the thermal efficiency of the district heating system, suggests ways to improve the energy efficiency of apartment buildings in the secondary housing stock.
Keywords : district heating system, heating system, apartment building, energy saving, energy efficiency.
Кіріспе . Еліміздің ірі қалалары мен елді мекендерінің қолданыстағы орталықтандырылған жылумен жабдықтау жүйелері жылу тасымалдағышты жылу желілері арқылы жылу көзінен соңғы тұтынушыға дейін жылу тасымалдайтын арналған күрделі кешен болып табылады. Энергия үнемдеу және энергияны тасымалдау әдістерін тиімді іс-шараларды пайдалана отырып, осы жүйенің барлық буындарын жетілдіру қазіргі заманның өзекті мәселесі болып табылады.
Негізгі бөлім. Жылумен жабдықтау түрін таңдағанда әр түрлі мемлекеттер бірнеше негізгі принциптерді басшылыққа алады: климаттық ерекшеліктер; энергия көздерінің қол жетімділігі және экологиялық позиция. Осы шарттарға байланысты жылумен жабдықтаудың әлемнің әртүрлі елдеріндегі жүйелерінің нұсқалары, әсіресе геотермалдық жүйелерді құрудан бастап қоқысты отын ретінде белсенді пайдалануға дейінгі әдістері қарастырылып [1]. М әселен:
Канада. Канаданың климаты күрт континенталды. Бір жылу көзінен орталықтандырылған жылыту халықтың тығыздығы едәуір төмен болғандықтан үнемді емес, сондықтан ол орталықтандырылмаған, яғни автономды. Негізінен, әр үйдің тұрғындары жылыту ресурсын өздері таңдайды-бұл электр жылытқышы (мысалы, кондиционер) немесе газ (қазандық) болуы мүмкін. Кондиционерлердің басты артықшылығы-жаздың аптап ыстығында ол бөлмені салқындату көзіне айналады.
Финляндия. Финдер жылумен жабдықтау түрін өз бетінше таңдауға құқылы — газбен орталықтандырылған немесе электр қуатымен автономды. Екі әдіс те қымбат, осыған байланысты тұрғындар үйлерін жылумен қамтамасыз етудің ерекше нұсқаларын ойлап табуда. Мысалы, 40 пайыздық этил спирті қолданылатын геотермалдық энергия көзімен жұмыс істейтін жылу сорғысы. Арнайы құбырлар жер астына төселіп, оларды пайдаланылған ресурспен байланыстырады. Бұл жүйені орнату арзан емес, бірақ электр энергиясын төлеуге айтарлықтай үнемдеуді ескере отырып, ол ең көп дегенде 7 жыл ішінде төленеді. Жылумен жабдықтаудың бұл түрі шағын жеке үйлерде ең танымал.
Норвегия . Норвегияда электр қуаты өте арзан, сондықтан елдің жылу жүйесі электр қуатымен 70 % жұмыс істейді, сәйкесінше орталықтандырылмаған. Сонымен қатар орталық жылыту бар, ол бүкіл ел бойынша тұрмыстық тұтынушылардың шамамен 3 % -. және оның астанасы Ослода 10 % -. жылытады. Бұл ретте орталық жылыту үшін энергияның негізгі көзі (49 %) арнайы зауыттарда жағылатын қалдықтардың әртүрлі түрлері болып табылады.
Исландия. Исландия, негізінен орталық жылыту қолданылатын, бірақ әдеттен тыс ұйымдастырылған әлемдегі санаулы елдердің бірі. Елдегі үйлердің 90 % — ы геотермалдық энергиямен жылытылады. Исландияда белсенді жанартау аймақтары мен гейзерлер өте көп, олардан энергия алу арзан, сондықтан Исландияда жылумен жабдықтау бағасы орта еуропалықтардан едәуір төмен. Гейзерлердің жылы ыстық сулары қыста тротуарларды жылытып, муниципалды бассейндердегі суды жылытады. Халықтың қалған 10 % — ы үйлерді қазандықтар сияқты әртүрлі орталықтандырылмаған жүйелермен жылытады.
Германия. Мұнда орталықтандырылмаған жылыту орталықты ауыстырды, яғни үйге жылу беру бір үлкен құбырдан емес, әр жеке ғимараттан немесе аймақтан жеке реттеледі. Осылайша, үй иелері жылу энергиясының көзін өздері таңдап, оны тұтынуды бақылай алады. Көбінесе жеке үйлердің тұрғындары қазандықтарға, ал көпқабатты үйлерге газ жабдықтары арқылы жылу беруді қалайды. Пайдаланылған ресурстың есебі қатаң түрде жеке-жеке жүргізіледі: әр радиаторда пәтердегі температураны дербес басқаруға мүмкіндік беретін клапан және есептегіш бар.
Қытай. Елдегі өте жұмсақ климатқа байланысты жылу негізінен электр энергиясын пайдаланады. Кондиционерлерден басқа, қытайлықтар электр көрпелерімен және электр жылытқыштарымен жылытылады. Кедей аудандарда ағаш немесе көмір жағатын пештер қолданылады. Мұнда орталықтандырылған жылыту климаты қатал Янцзы өзенінің солтүстігінде бірнеше аймақтарда ғана қолданылады. Сонымен қатар, қысқы туристер көбінесе температура 10 градустан төмен түсуі мүмкін қонақүйлердегі суыққа шағымданады.
Қазақстан. Біздің республикамызда орталықтандырылған жылумен жабдықтау кеңінен қолданылады, өндірілген жылу энергиясының негізгі үлесі екі құбырлы және бір құбырлы тік жүйелері бар ғимараттарды жылыту қажеттіліктеріне пайдаланылады [2]. Соңғы жылдары 12 немесе одан да көп қабатты тұрғын үйлердің үлесі өсуде, сондықтан инженерлік жүйелерді жетілдіру қажеттілігі туындап отыр. Жаңа көп қабатты тұрғын үйлерді жобалау және салу кезінде тік бір құбырлы жылыту жүйесінің орнына пәтерлік тарамдары бар екі құбырлы жылыту жүйесі кеңінен қолданыла бастады.
Қазіргі нарықтық жағдайда мұндай жылыту жүйесінің тартымды жақтарының бірі әрбір тұрғынға жеке-жеке әкімшілік ықпал ету мүмкіндігі болып табылады, өйткені республиканың кейбір аймақтарында жекелеген тұрғындардың жылыту үшін төлемеуіне байланысты тұрғын үйдің орталықтандырылған жылумен жабдықтау жүйесінен толық ажыратылуы байқалады, бұл ретте тұрғындардың басым бөлігі бұл үшін тұрақты түрде төлейді.
Бұл жүйенің сұлбасы бойынша белгілі бір тұтынушыға жылу энергиясын пайдалану ережелерін бұзғаны үшін (тіпті оның қатысуынсыз) жылуды босатуды шектеуге немесе толығымен тоқтатуға мүмкіндік береді. Жылыту жүйесінің реттегіштері тұрғындардың пәтерлерінің сыртында орналастырады сәйкесінше бұл тәсіл төмендегідей мүмкіндіктер береді [3]: — тұтынушыны ажырату мүмкіндігі;
— пәтерлердің бірінде апат кезінде тұрғындар болмаған жағдайда, көтергіштегі барлық пәтерлерді ажырату мүмкіндігі;
— пәтерлерге кіруді шектеуге байланысты реттеу кезінде проблемаларды болдырмау мүмкіндігі.
Алғашқы көп қабатты үйлерді жобалау кезінде жобалау ұйымдары мұндай жүйенің бұл артықшылығын ескермеді, жылыту жүйесінің тік құбырлары пәтерлерде орналастырылды, жоғарыда аталған барлық жағымсыз салдарлармен қоса. Сонымен қатар, жобалардың бұл кемшілігі мұндай жүйелерді алғаш рет жобалаған әр түрлі аймақтардағы көптеген жобалық ұйымдарға тән болды. Көпқабатты тұрғын үйлерді салу және пайдалану процесінде жобаларға тиісті түзетулер енгізілді және тік құбырлар пәтерлерден тыс орнатыла бастады.
Бұрын көп қабатты тұрғын үйлердің құрылысында қолданылған тік бір құбырлы жылыту жүйелерінің басты кемшілігі-әр түрлі қабаттардағы пәтерлердің жылу режиміне тәуелділігі, әсіресе тұрғындардың жылыту құрылғыларының қосымша жылыту алаңын орнатуы өте кең таралған жағдайда. Мысалы, тік бір құбырлы жылыту жүйесі бар 9 қабатты тұрғын үйлерді пайдалану кезінде жоғарғы қабаттардағы пәтерлерде бөлменің ішкі температурасы 20-:-25 о С аралығында, ал бірінші қабатта температура 15 о С аспауы мүмкін екендігі байқалды. Тік бір құбырлы жылыту жүйелерін жобалау кезеңінде де бір тік құбырдың бойында орналасқан пәтерлер үшін бірдей жылу режиміне қол жеткізу қиын. Әр бөлменің жылу режимі орнатылған жылыту құрылғыларының секция санымен реттелді.
Осыған сүйене отырып, пәтерлік тарамдары бар екі құбырлы жылыту жүйесінің артықшылығы — әртүрлі қабаттардағы пәтерлердің жылу режимінің тәуелсіздігі. Алайда, пәтерлік тарамдармен жылыту жүйелерін пайдалану кезінде күрделі мәселелерге тікелей тап болуы мүмкін, сондықтан жылу жүйесіндегі салқындатқышты есептеу кезінде ғимараттағы барлық пәтерлерді қалыпты жылумен қамтамасыз ету мүмкін емес. Жоғарғы қабаттарда тұрғындар жылуға байланысты жылыту құрылғыларының бір бөлігін өшіруге мәжбүр, ал төменгі қабаттарда жылыту құрылғыларын «мұздатпау» үшін салқындатқышты төгуге тура келеді. Ғимараттың жылумен қамтамасыз етілуін қалыпқа келтіру үшін жылу жүйесіндегі есептік шығынды екі есеге көбейту керек болды. Тиісінше, ғимараттың жылу тұтынуы есептелген жылу тұтынумен салыстырғанда 50 % — ға дейін. Бірақ бұл әрдайым бүкіл ғимараттың жылу жүйесін қалыпқа келтіре бермейді. Мұның бәрі бұл ғимараттардың қоршау конструкцияларының жақсартылған жылу техникалық қасиеттерімен орындалуымен қиындады, ал қолданыстағы пәтерлік жылу жүйелерінің кемшіліктері үнемдеуді «нөлге»дейін азайтты.
Жобалық құжаттаманы және пәтерлік тарамдармен жылыту жүйелерінің нақты жұмысын талдау көрсеткендей, бұл жүйелерді жобалау кезінде жылу тасымалдағышты жылыту құрылғыларында салқындату кезінде табиғи айналым күші ескерілмейді. Оның мәні қаншалықты маңызды және онымен не санау керек екенін келесі мысалда көрсетуге болады.
Жылыту құрылғыларындағы салқындатқыштың айналымы кезінде жылу жүйесінде пайда болатын табиғи қысымды мына формула бойынша анықтауға болады:
мұндағы: h — қабаттың құрылыс биіктігі, 3 м қабылдау;
n — ғимараттың қабаты, 5 қабылдау;
Қарастырайық:
Р= 3* (5–1)*(977,81–961,92)=190,68 кгс/м 2
Сонымен қатар, бірінші қабаттағы жылыту құрылғылары үшін табиғи айналымның күші табиғи түрде нөлге тең болады. Бір пәтер шегінде құбырлардың нақты тарамдарын гидравликалық есептеу нәтижелері бойынша тарамдардың максималды кедергісі тіпті 30 кгс/м 2 аспайды.
Бір кездері, ең алдымен, осы факторды ескере отырып, тік екі құбырлы жылыту жүйелерін қолдану кезінде мынандай шектеулер болды — екі-үш қабаттан аспайтын.
Табиғи айналым күшінің пәтерлік тарамдары бар жылу жүйелерінің жұмысына теріс әсерін толығымен жою үшін келесі мәселелерді шешу қажет:
1. Салқындатқыштың есептік параметрлерін азайту жағына қарай өзгерту арқылы оның мөлшерін азайтыңыз, мысалы, 95/70 О С-тан 85/70 О С-қа дейін, ал табиғи айналым күші екі есе азаяды және:
P= 3*(5–1)*(977,81–968,65)=109,92 кгс/м 2 ,
мұндағы:
Бұл жағдайда жеткізу құбырындағы салқындатқыш температурасының төмендеуі айтарлықтай салдарсыз мүмкін (салқындатқыш пен жылыту құрылғыларының қыздыру беттерін тұтынудың күтілетін ұлғаюына байланысты), өйткені жоғарыда айтылғандай, жаңа ғимараттардың жылу тұтынуы олардың қоршау құрылымдарының жақсартылған жылу техникалық қасиеттеріне байланысты, қолданыстағы құрылымдардан екі есе аз (егер болса, құрылыс көлемі мен қабаты бірдей ғимараттар).
Сонымен қатар, жылыту құрылғыларының қыздыру бетін ұлғайту және олардағы жылу тасымалдағыштың температурасын төмендету арқылы, құрылғылардың жылу өнімділігі өзгермеген жағдайда, үй-жайлардағы қолайлы жағдайлар жақсарады.
2. Барлық пәтерлердегі тарамдардың гидравликалық кедергісін арттыру, мысалы, бұл жағдайда, 30 кгс/м 2 -ден (ғимараттардың қабаттылығына байланысты), онда табиғи айналым күші одан 10 % — (ғана құрайды (мүмкін болса да, 10 % — дан астам).
Барлық пәтерлердің гидравликалық кедергісі кемінде 1099,2 кгс/м 2 болуы керек (немесе шамамен 1 м.су. ст.). Жүйенің гидравликалық тұрақтылығы үшін көтергіштер мен тарату желілерінің гидравликалық кедергісі осы мәннен 10–20 % аспауы керек (гидравликалық тұрақтылық үшін неғұрлым аз болса).
95–70 О С салқындатқыш параметрлерінде пәтерлік тарамдардың кедергісі 1906,82 кгс/м 2 дейін артады. Қабаттылықтың жоғарылауымен екі жағдайда да табиғи айналымның күші артады. Сондықтан, осының бәрін ескере отырып, салқындатқыштың параметрлерін төмендету қажет.
Іс жүзінде, бұл міндет (пәтер тарамдарының гидравликалық кедергісін арттыру) жеке пәтерді жылытуға кететін салыстырмалы түрде аз шығындарды және қолданыстағы техникалық құралдардың шектеулілігін ескере отырып, оңай емес, бірақ өте мүмкін. Бірақ сонымен бірге кейбір стереотиптерден бас тарту керек. Бұл жерде принцип маңызды: жүйені іске қосу кезінде жөндеу жұмыстарынан бас тарту үшін жобалау керек (немесе, ең болмағанда, тұрғындарды осы процестен алып тастау керек), ал жылу құрылғыларына термостаттарды орнатқан жағдайда, олардың барлығы қосымша шығындарды қажет ететініне қарамастан, олар толығымен ашылуы керек [4].
Пәтер тарамдарының гидравликалық кедергісін ғана емес, сонымен қатар оның гидравликалық тұрақтылығын қамтамасыз ету өте маңызды. Қолданыстағы жүйелерде, пәтер тарамдарының кедергісі аз болуымен қатар, ол көп жағдайда көлденең екі құбырлы тұйық сұлба бойынша орындалады (бұл жағдайда оны өте сәтсіз деп тану керек) және, нақ келгенде, пәтер ішінде жылыту құрылғыларының біркелкі қызуын қамтамасыз етпейді (жол бойындағы алғашқы құрылғылар, қызып кетеді, соңғысы — әрең жылы). Табиғи айналым күшінің өзгермелі сипатын ескере отырып, тіпті маманға бұл жүйені тұрғындарды айтпағанда, реттеу қиын.
Пәтер тарамдарының гидравликалық тұрақтылығы мәселесін келесі қол жетімді әдістермен шешуге болады:
— екі құбырлы сұлба бойынша пәтерлік тарамдарды орындаңыз, бірақ судың ілеспе қозғалысымен (бұл құбырлардың қосымша шығынын қажет етеді);
— бір құбырлы сұлба бойынша пәтер тарамдарын жасаңыз (бұл құрылғылардың қыздыру бетін ұлғайтуды қажет етеді).
Пәтер тарамдарының гидравликалық кедергісін қажетті деңгейге дейін арттыруға дроссель диафрагмаларын немесе әр пәтерлік тарамдарға реттеуші арматураны орнату арқылы қол жеткізуге болады, бұл жеке пәтерге салқындатқыштың тиісті шығыны кезінде қажетті жоғары кедергіні қамтамасыз етеді.
Бір құбырлы пәтерлік тарамдар үшін гидравликалық кедергіні төмендетілген диаметрлі құбырларды қолдану арқылы да қамтамасыз етуге болады (мысалы, d у =10-:-15 мм), бұл қолданылатын салқындатқыштың су-химиялық режиміне жоғары талаптар қояды.
Мұнда келтірілген тұрғын үй тарамдарының кедергісін арттыру нұсқалары, ең алдымен, бес қабаттан аспайтын қабатты ғимараттар үшін қолайлы. Өйткені ғимараттың биіктігінде табиғи айналымның күшеюіне, сондай-ақ жеке пәтерге салқындатқыштың аз шығындарына байланысты (тағы да қайталаймын) дроссельдік диафрагмалардың саңылауларының есептік диаметрлері өте аз болады, жеке пәтерлік тарамдарға 3 мм-ден аз болуы мүмкін. бұл жағдайдан шығу-әрқайсысында бірнеше пәтерге ортақ көтергіш төсеу еден. Сонымен қатар, әр қабаттағы жеке көтергішке арналған пәтерлердің санын осы пәтерлерге жылу тасымалдағыштың жалпы шығыны негізінде таңдау керек, бұл еденге қажетті жалпы реттеуші арматураны немесе оның диаметрінің қолайлы тесік өлшемі бар еденге арналған жалпы дроссель диафрагмасын таңдауды қамтамасыз етеді.
Пәтерлік тарамдармен жылыту жүйесінің қалыпты жұмысын қамтамасыз етудің басымдылығы жеке пәтер шегінде едендік тарамдарға қажетті кедергіні қамтамасыз ету болып табылатындығын, тіпті бірнеше пәтерге (тіпті ғимараттың қабатына қарамастан) едендік тарамдар шегінде жақсырақ болатындығын атап өткен жөн, өйткені бұл табиғи айналым күшінің жылу жүйесіне әсерін толығымен жояды және қамтамасыз ету үшін қолайлы жағдайлар жасайды едендік тарамдардың гидравликалық тұрақтылығы және қажет болған жағдайда оны реттеуді жеңілдетеді.
Сәйкесінше, жылу жүйесіндегі салқындатқыш параметрлерінің көрсетілген деңгейге және жылу көзіндегі температуралық кестеге қажетті төмендеуін ескере отырып, мысалы, 130–70 О С, жылу жүйесінің жылу торабының араластыру коэффициенті 3,0 құрайды, оны тек араластырғыш сорғылар қамтамасыз ете алады, олар қазір элеваторлардың орнына барлық жерде жаңа тұрғын үйлер салу кезінде орнатылады.
Қортынды.
- Пәтерлік тарамдары бар жылу жүйелерінің белгілі бір техникалық проблемаларына қарамастан, олар қол жетімді және қарапайым құралдармен толығымен шешілетінін айту керек. Көрсетілген кемшіліктер жойылғаннан кейін, бұл жүйені тұрғын үйлерде, ең алдымен, оның әкімшілік мүмкіндіктеріне байланысты, қалғандарына зиян келтірместен, әр тұтынушыға жеке-жеке қосу қажет.
- Тұрғын үйлерде суық және ыстық сумен жабдықтау жүйесін, сондай-ақ пәтер тарамдарын орындау керек. Бұл қадамның пайдасына теледидар экрандарынан жарнамаланған электр энергетиктерінің тәжірибесі айтады-жеке тұтынушыны электр қуатынан ажырата отырып, оны ажыратып, тұтынушы тарапынан кез келген қарызды жедел төлеуге ұмтылды. Сондай-ақ, осы тәжірибеге сүйене отырып, жылытуға, ыстық және суық суға арналған есептеу құралдарын пәтерлерден тыс жерде орнату қажет.
- Пәтерлік тарамдары бар ыстық сумен қамту жүйесінің пайдасына тағы бір таза күнделікті дәлел келтіруге болады. Көбінесе кейбір тұрғындар жобада қарастырылмаған ыстық сумен қамту жүйесі есебінен едендерді жылытуды ұйымдастырады. Осыған байланысты жоғарыда тұратын тұрғындар зардап шегеді — су жинау кезінде ыстық судың айтарлықтай салқындауы, ал су жинау болмаған кезде сүлгілерді салқындатуға жол берілмеуі қажет.
Әдебиет:
- Кенжалин А. Р., Нурпеисова К. М. Жылыту жүйесіндегі энергия тиімді технологиялар — Научно-Технического Общества «ҚАХАК» № 1 (60), 2018 ж., 30–35.
- Нурпеисова К. М., Бердіқұл Н. И. Ашық жылумен жабдықтау жүйелеріндегі гидравликалық режимдердің ерекшеліктері — Научно-Технического Общества «ҚАХАК» № 1 (64), 2019 ж., 82–88.
- Ehhorn Н., Reiss J., Kluttig Н., Hellwig R. Энергоэффективные здания. Анализ современного состояния и перспектив развития на основе реализованных проектов. Опыт немецких специалистов — АВОК. -2006.-№ 2.-С. 36.
- Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Жилые здания со встроенно-пристроенными помещениями общественного назначения и стоянками автомобилей: Справочное пособие. — М.: Пантори, 2003. — 308 с.
