Архитектура и строительство/5. Теплогазоснабжение и вентиляция

К.т.н. Осипова Н.Н., к.т.н. Павлутин М.В.

Саратовский государственный технический университет

 имени Гагарина Ю.А., Россия

Экономическая эффективность использования

газового топлива  в качестве источника

энергоснабжения

В настоящее время большое внимание уделяется вопросам энергосбережения в части создания эффективной тепловой защиты зданий. Существующая нормативная литература [1, 2] рекомендует для строительства применять ограждающие конструкции, термическое сопротивление которых, по сравнению с [3] в 2,5-3,5 раза выше значений принимаемых из санитарно-гигиенических условий среды в помещении. Но действительность такова, что большинство зданий до 2000 года возводилось со значением термического сопротивления, определяемого из санитарно-гигиенических условий воздушной среды в помещении и до настоящего момента проекты по реконструкции существующих зданий не реализованы.

Однако, постоянно растущая стоимость энергоресурсов позволяет сделать вывод, что в обозримом будущем за тепловую энергию, произведенную из любого вида топлива (жидкого, твердого, газообразного) потребитель будет платить больше. В связи с этим исследования экономической целесообразности выполнения требований [1, 2] в части утепления конструкций не только вновь возводимых но, и уже существующих зданий представляется очень актуальными.

В качестве объектов разработки приняты:

- усадебные одноэтажные с жилой площадью F=81м2; усадебные двухэтажные с жилой площадью F=162м2[4];

- ограждающие конструкции здания с существующим уровнем и повышенным уровнем теплозащиты;

- в качестве газоиспользующих установок: газовые плиты, газовые проточные водонагреватели, газовые отопительные котлы и газовые отопительные печи. Эксплуатация газовых отопительных печей предусмотрена в двух вариантах: в условиях периодического натопа; в условиях непрерывного горения.

Влияние климатических условий учитывалось варьированием расчетов по двум климатическим зонам эксплуатации зданий: умеренно-теплая зона (Краснодар) и холодная зона (Екатеринбург). Климатические данные для расчетов принимались по [5]. Результаты расчетов представлены в табл.1.

Таблица 1

Тепловые потери зданий усадебного типа

Этажность здания

Зона климатической застройки

Умеренно-теплая

Холодная

Уровень теплозащиты зданий

Существующий

Повышенный

Существующий

Повышенный

1

9106

5394

10729

6890

2

15460

9152

18395

11966

Как показывают расчеты, теплопотери зданий по сравниваемым вариантам с повышенным уровнем теплозащиты зданий ниже в среднем на 39%, усадебных 2 этажных – 37%, чем у зданий с существующим уровнем теплозащиты.

В усадебных зданиях, имеющих индивидуальные отопительные установки с постоянным или периодическим действием восполнение теплопотерь происходит за счет сжигания газового топлива в газоиспользующих установках.

Суммарное энергопотребление здания  определялось с учетом расхода газа на отопление и хозяйственно-бытовые нужды.

Годовые расходы газа на горячее водоснабжение и пищеприготовление принимались в зависимости от использования газовой плиты (пищеприготовление, приготовление кормов для домашних животных, приготовление горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд) и водонагревателя (имеется или не имеется в наличии). Результаты расчетов представлены в таблице 2.

 

Таблица 2

Энергопотребление объектами газоснабжения

Характеристика объекта газоснабжения

Годовой расход газа , кг/год

Годовое энергопотребление , МВт/год

Годовой расход газа , кг/год

Годовое энергопотребление, , МВт/год

Существующий уровень

теплозащиты

Повышенный уровень

теплозащиты

Усадебные здания; газовые плиты и печи (котлы) непрерывного действия

Усадебные здания; газовые плиты, газовые печи периодического действия

Усадебные здания, газовые плиты, водонагреватели и газовые отопительные котлы

Примечание к таблице 2: в числителе холодная климатическая зона; в знаменателе – умеренно-теплая климатическая зона.

Как видно из табл.2 годовое энергопотребление зданий, не имеющих теплозащиты, значительно превышает потребление энергии с повышенным уровнем теплозащиты при аналогичном использовании газа газовыми приборами в среднем на 64%.

При утеплении уже существующих зданий необходимо учитывать дополнительные капитальные вложения:

,

где  - стоимость утеплителя минеральная вата, руб/м3; F - общая площадь утепляемого фасада, м2;  - толщина утеплителя, м [2, 3];  - стоимость ограждающего слоя, для защиты утеплителя, руб/м3;  - толщина ограждающей конструкции, м;  - прочие затраты по устройству обрешетки, для крепления утеплителя, кладки ограждающего слоя и т.п., руб/м3.

Эксплуатационные затраты примем равными годовой стоимости тепловой энергии теряемой через ограждения:

,

где Ссуг - удельная стоимость сжиженного углеводородного газа, руб/(МВт·ч); - полное термическое сопротивление ограждения, м2К/Вт; - расчетная температура внутреннего воздуха, 0С.

Повышение теплозащиты существующих зданий обеспечивает уменьшение затрат тепловой энергии при любом уровне сервиса и режимах использования газового оборудования. В этом случае годовая стоимость сэкономленной теплоты:

,

где ∆- количество сэкономленной энергии за счет утепления конструкций зданий, МВт/год.

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений за счет ежегодной экономии на эксплуатационных расходах определяется по уравнению:

.

Результаты расчетов приведены в табл.3

Таблица 3

Характеристика объекта

газоснабжения

, руб/год

Z, лет

Усадебные здания: газовые плиты и печи (котлы) непрерывного действия

20626

12772

2,69

4,69

Усадебные здания: газовые плиты, газовые печи периодического действия

28012

16755

1,88

3,33

Усадебные здания: газовые плиты, водонагреватели и газовые отопительные котлы

35642

21655

1,43

2,38

Примечание к таблице 3: в числителе холодная климатическая зона; в знаменателе – умеренно-теплая климатическая зона.

Как видно из проведенных исследований высокая стоимость энергетических ресурсов обуславливает необходимость экономии тепловой энергии, получаемой при сжигании сжиженного углеводородного газа. Наличие продолжительного отопительного сезона в Российской Федерации обеспечивает минимальные сроки окупаемости дополнительных капитальных вложений в утепление конструкций, что позволяет не только сократить эксплуатационные издержки в год, но и получить экономическую выгоду от реализации данного проекта. Так например, в здании с газовыми плитами и котлами непрерывного действия экономический эффект (при сроке службы утеплителя 10 лет) составит 150,8 тыс руб.

Таким образом, выполнение требований [1, 2] в части теплозащиты существующих зданий приводит к значительной экономии денежных средств и энергетических ресурсов.

Литература:

1.СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 47 с.

2.СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 198 с.

3.СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника. Нормы проектирования. – М.: ЦИТП, 1998. – 32 с.

4.Курицын, Б.Н. оптимизация систем теплогазоснабжения и вентиляции: учебное пособие / Б.Н. Курицын. – Саратов: Изд-во СПИ, 1992. – 159 с.

5.СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 70с.