Обоснование энерго- и ресурсосберегающих решений для инженерных систем объектов сельских поселений

Выполнен сравнительный анализ систем тепло- и хладоснабжения с различными агрегатами. Результатом расчета капитальных и эксплуатационных затрат для различных типов инженерных систем стал график, на основании которого определен срок окупаемости теплонасосной системы.

Ключевые слова: устойчивое развитие, сельские поселения, инженерные системы, энергосбережение, ресурсосбережение, теплонасосная установка.

Одной из приоритетных социально-экономических задач, поставленных в настоящее время правительством Республики Беларусь, является достижение устойчивости развития, направленного на обеспечение продовольственной безопасности и независимости страны, повышение уровня и качества жизни сельского населения, рациональное использование природных ресурсов и сохранение окружающей среды для будущих поколений. Большое значение в решении этой задачи имеет создание комфортной, безопасной и рационально спроектированной среды жизнеобитания. Развитие сельских поселений происходит в условиях ограниченных финансовых возможностей государства, требующих рационального использования ресурсов. В связи этим, существует острая необходимость экономного использования электрической и тепловой энергии, и применение энерго- и ресурсосберегающих технологий в инженерных системах сельских поселений становится особенно актуальным в настоящее время.

Очевидно, что для жилых объектов сельских поселений (наряду общественными и промышленными) именно системы теплоснабжения являются потребителями энергии повышенного потенциала.

В условиях сельских поселений наиболее эффективно использование систем и технических средств теплообеспечения децентрализованного типа [1].

Для отопления жилых зданий используют системы, различающиеся энергоносителями и конструктивными элементами: воздушные, электрические, водяные. Наиболее комфортной считается система водяного отопления. Для этой системы могут использоваться различные виды теплоисточников — котлов отопления.

Решающим моментом при выборе способа и системы отопления является наличие и доступность источника энергии, в качестве которого для современных отопительных котлов может использоваться газообразное, жидкое или твердое топливо. Однако при этом необходимо также учитывать требования, предъявляемые как к системе отопления, так и к отопительному агрегату (таблица 1).

Таблица 1

Требования к системе отопления и отопительному агрегату

Наибольшее распространение (из традиционных отопительных агрегатов) для отопления жилых зданий в настоящее время получили газовые и электрические котлы отопления. Однако следует отметить, что указанные агрегаты имеют как достоинства, так и недостатки. Альтернативой газовому или электрическому котлу может стать теплонасосная установка.

Оценку целесообразности использования теплонасосных установок необходимо производить с учетом ряда факторов [2]: термодинамического, конструктивного, экономического, экологического, социального, которые могут послужить основой для сравнения различных систем отопления.

Теплонасосные системы теплоснабжения проектируются для каждого конкретного объекта в зависимости от энергетических нагрузок, почвенно-климатических условий района строительства и стоимости энергоносителей. В отличие от традиционных аналогов, для теплонасосных систем теплоснабжения характерны повышенные единовременные капитальные вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках [3, 4].

Авторами был проведен сравнительный анализ технических характеристик отопительных агрегатов мощностью 20 кВт: газового котла, электрического котла, теплового насоса.

Таблица 2

Сравнительные характеристики отопительных установок

Анализ данных, приведенных в таблице 2, показывает, что наиболее эффективной является система теплоснабжения на основе теплового насоса, которая уступает системе с газовым котлом только по стоимости оборудования и расходу электрической энергии, а системе с электрическим котлом — по стоимости оборудования и габаритам (что приводит к увеличению площади котельной и капитальных затрат). А по важнейшим характеристикам (срок службы, надежность, автономность, возможность охлаждения помещения, окупаемость) системы с тепловым насосом не только не уступают, но и значительно превосходят традиционные системы теплоснабжения.

Расчет капитальных и эксплуатационных затрат по устройству систем теплоснабжения и холодоснабжения с использованием традиционных агрегатов (газовый и электрический котлы и кондиционер) и альтернативных (тепловой насос) был выполнен для жилого здания площадью 300 м² (таблица 3). Результатом выполнения расчетов стал график, на основании которого был определен срок окупаемости систем тепло- и хладоснабжения на основе теплового насоса.

Таблица 3

Расчет затрат на устройство инженерных систем

Рис. 1. График затрат на устройство и эксплуатацию систем тепло- и хладоснабжения

Из рисунка 1 видно, что срок окупаемости системы с использованием теплового насоса составляет около 2,5 лет в сравнении с системой с газовым агрегатом, и чуть более 3 лет в сравнении с системой с электрическим агрегатом.

Исходя из результатов проведенного исследования, можно сделать вывод, что для решения проблем энерго- и ресурсосбережения в инженерных системах объектов сельских поселений теплонасосные технологии являются наиболее перспективными.

Литература:

1.                  Стребков, Д. С. Современные энергосберегающие тепловые технологии в сельском хозяйстве [Текст] / Д. С. Стребков, А. В. Тихомиров, С. А. Растимешин // Энергосбережение — важнейшее условие инновационного развития АПК: материалы междунар. науч.-техн. конф. — Минск: БГАТУ, 2011. — С.6–8.

2.                  Макаров А. А., Фортов В. Е. Тенденции развития мировой энергетики и энергетическая стратегия России // Вестник РАН. 2004 № 3.

3.                  Васильев, Г. П. Теплоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: монография / Г. П. Васильев — М.: Издательский дом «Граница», 2006. — 176 с., ил.

4.                  Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии. — Москомархитектура. ГУП «НИАЦ», 2001.