архив» все записи»

Автор: К. П. Пруненко
Дата: 28.02.2013
«СтройПРОФИ» № 11
Рубрика: Теплоснабжение


Забыть о монополистах

Пилотный проект по оснащению петербургского офиса тепловой и электрической энергией с помощью возобновляемых источников уже два года демонстрирует выгоды использования тепловых насосов и солнечных батарей.

Энергия для инженерных систем

Современные инженерные системы зданий должны быть энергетически эффективными и экологически безопасными, то есть с максимальной отдачей использовать энергию имеющихся источников, обеспечивать наиболее комфортные условия для людей и оказывать минимум вредного воздействия на окружающую среду.

На выбор потребителю

На выбор потребителю: от тепловых насосов разного класса до дровяного газогенераторного котла

Как правило, энергоэффективное здание — это совокупность многих технологий, где экономичный баланс энергопотреб-ления достигается за счет архитектурно-планировочных особенностей, теплозащитных свойств ограждающих конструкций, энергосберегающего оборудования и автоматического управления инженерными системами.

Экологическая составляющая энергоэффективных зданий предполагает активное использование естественных энергетических источников энергии: низкопотенциального тепла земли, солнечной радиации, ветра, воды.

Реализация подобных проектов в полном масштабе, особенно на базе возобновляемой энергетики, на городских объектах зачастую затруднена по объективным причинам. Обилие подземных коммуникаций и развитая транспортная инфраструктура сдерживают проведение земляных работ для устройства грунтовых тепловых насосов. Приходится учитывать архитектурные особенности здания, влияние затеняющих солнце соседних строений, ограничения по устройству эффективной теплозащиты стен и другие факторы. С другой стороны, в мегаполисе есть немало источников антропогенного характера, тепло которых можно утилизировать с помощью насосов. Это тепло вытяжного воздуха жилых и общественных зданий, сточных вод водоочистных сооружений, канализационных коллекторов.

Тем не менее, имея в качестве объекта проектирования обычное здание в центре города со всеми присущими в таком случае ограничениями, можно не только круглогодично снабжать его тепловой и электрической энергией, но и получить экономический эффект от внедрения возобновляемых источников энергии. Примером тому может служить проект, который был реализован в офисном помещении компании «Альянс-Нева» общей площадью 220 кв. м, расположенном на первых этажах 4-этажного здания (Петроградский район, Санкт-Петербург).

Технологической основой для реализации проекта стало наличие на демонстрационной площадке компании действующего оборудования для водоочистки, возобновляемой энергетики и создания комфортной среды обитания. Это тепловые насосы, солнечные коллекторы различных типов, солнечные фотоэлектрические батареи, вентиляционные установки с рекуперацией тепла, потолочные водяные инфракрасные панели и другие устройства.

Изначально идея применить на практике демонстрационное оборудование имела целью дополнить проектные и консультационные услуги показом предлагаемых технологий в действии. Зачастую подрядчики и частные лица заказывают инженерные системы, исходя из общих представлений, полученных на основе собственного опыта или навязанных мнением окружающих. Как правило, выбор сводится к стандартным техническим решениям, применяемым в течение многих десятилетий.

Однако сделать качественный скачок в изменении среды обитания вряд ли удастся без убедительной информации и практического представления о перспективных технологиях. Проект, в котором задействован комплекс новейших технологий, как раз предоставляет такую возможность. Кроме того, для проектировщиков и монтажников компании «Альянс-Нева» было не лишним испытать технику, не имеющую пока широкого распространения на отечественном рынке, чтобы выявить подлинные достоинства оборудования и отработать на практике те вопросы, которые возникают при монтаже или эксплуатации.

Тепловые насосы — основной источник тепла

Тепловые насосы можно назвать наиболее перспективным оборудованием как с технологической, так и с экономической точек зрения. Это подтверждает опыт компании по применению оборудования ряда производителей на различных по назначению объектах и в разных климатических условиях.
Для круглогодичного снабжения офисных помещений теплом и горячей водой выбраны два тепловых насоса типа «рассол/вода». Источником энергии для них является комбинированная система, состоящая из грунтового зонда, солнечного коллектора, а также и процессного тепла с расположенной рядом со зданием фабрики.

Хотя оба насоса относятся к одному типу, они представляют разные классы оборудования. Тепловой насос Viessmann Vitocal 300-G BW с номинальной тепловой мощностью 13 кВт и потребляемой электрической мощностью 3,5 кВт можно отнести к классу «комфорт», поскольку он предполагает установку отдельного бойлера косвенного нагрева повышенной емкости. В данном случае использован бойлер объемом 300 л.

Второй тепловой насос, NIBE F 1245, с номинальной тепловой мощностью 5 кВт и потребляемой электрической мощностью 1,2 кВт относится к оборудованию класса «эконом», который определяется, прежде всего, конструктивными особенностями. Он имеет встроенный бойлер ограниченного объема (в данном случае 175 л).

Насосы являются низкотемпературными источниками тепла с температурой подачи теплоносителя до 60 °С. По-этому в системах отопления и ГВС с применением тепловых насосов объем бойлера играет более важную роль, чем в системах с высокотемпературными котлами, так как достигаемая температура горячей воды составляет не более 55 °С, и подмес холодной воды существенно меньше, чем в системах с параметрами горячей воды до 70 °С.

Еще один работающий в здании тепловой насос — Stiebel Eltron WPL 10 типа «воздух/вода» с номинальной тепловой мощностью 10 кВт и потребляемой электрической мощностью 3 кВт — обеспечивает теплом и горячей водой квартиру площадью 180 кв. м. Источником низкопотенциальной энергии для него служит наружный воздух с температурами до –20 °С. До температуры –7 °С тепловой насос работает самостоятельно, при более низких температурах — в паре с электрическим котлом; возможны комбинации с любыми другими типами котлов.

В отсутствие централизованного газоснабжения тепловые насосы в 4 раза сокращают расходы на отопление и горячее водоснабжение по сравнению с электрическими или топливными котлами. В отличие от традиционных котлов, в летнее время они могут обеспечивать холодоснабжение зданий, что избавляет от установки кондиционеров и снижает окупаемость системы в целом с 7 до 4 лет.

Рекуператоры: тепло из воздуха

Ни одно современное здание не может обходиться без системы принудительной вентиляции. Чтобы снизить энергозатраты, применяют приточно-вытяжную вентиляцию с рекуперацией тепла вытяжного воздуха. В проекте использован компактный рекуператор c объемным расходом воздуха 400 куб. м/час. Современные рекуператоры способны возвращать до 90% тепловой энергии из удаляемого воздуха. Это снижает мощность, необходимую для подогрева приточного воздуха. Кроме того, благодаря установленным в систему воздушным фильтрам и шумоглушителям такая система предо-твращает попадание в помещение пыли, насекомых и даже шума улицы.

Если в полной мере использовать преимущества подобных систем (например, принять дополнительные меры по утеплению здания), можно окупить вложения максимум за 4 года, несмотря на более высокую стоимость системы с рекуперацией относительно обычных приточно-вытяжных систем.

Солнечные коллекторы и батареи

Бытует мнение, что технологии, использующие энергию солнца, неэффективны на географической широте Санкт-Петербурга. Чтобы опровергнуть (или подтвердить) эти убеждения, на крыше здания были установлены и подключены к его инженерным системам солнечные коллекторы и фотоэлектрические батареи.
Как оказалось, установка солнечных батарей общей пиковой мощностью 1 кВт позволила с апреля по октябрь обеспечить бесперебойную работу системы вентиляции офиса и освещение первого этажа, а также работу презентационного оборудования. В остальные месяцы по необходимости в автоматическом режиме включается подпитка от централизованных сетей электроснабжения для обеспечения работы этих систем. В общей сети офисного электроснабжения система получения электроэнергии от фотоэлементов включает аккумуляторные батареи, зарядное устройство и инвертор. Такая схема, с одной стороны, увеличивает стоимость системы, но, с другой стороны, обеспечивает круглогодичное бесперебойное снабжение энергией высокого качества наиболее важных систем круглый год.

В целом около 15% годового потребления электричества в офисе компании обеспечивается энергией солнечных батарей. При недостаточном количестве солнечной энергии инвертор с функцией контроллера автоматически переводит энергоснабжение помещений в режим питания от централизованной электросети.
Помимо фотоэлектрических элементов, на крыше также установлены солнечные коллекторы двух типов: плоский Viessmann Vitosol 100-F с площадью абсорбера 4 кв. м и вакуумно-трубчатый с технологией «тепловой трубки» Viessmann Vitosol 300-T тоже площадью 4 кв. м.

Они обеспечивают офис горячей водой, а тепловой насос — первичной энергией. В летний период плоский солнечный коллектор позволяет собирать в сутки до 18 кВт·ч тепловой энергии, вакуумный — до 20 кВт·ч.

Вакуумные трубки коллектора обеспечивают сбор солнечной радиации как в безоблачную, так и в пасмурную погоду, преобразуя прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло. Эффективность вакуумного коллектора при низких температурах выше по сравнению с плоскопанельным. Поэтому в зимний период тепловую энергию для нужд офиса вырабатывает только вакуумный солнечный коллектор (до 3 кВт·ч в сутки). Полученная от коллекторов энергия собирается в мультивалентный бак-аккумулятор с функцией приготовления горячей воды емкостью 750 литров.

Говорить о сроках окупаемости солнечных батарей или коллекторов достаточно сложно, так как в ряде случаев они сравнимы со сроком службы самих устройств. Но есть обстоятельства, когда подобные аргументы уходят на второй план. Среди них энергобезопасность, отсутствие сетей энерго-снабжения, экология и, самое главное, независимость от городских энергосетей.

Искусственное солнце в офисе

Чтобы офис мог в максимальной степени соответствовать требованиям энергоэффективности, помимо устройств, генерирующих или возвращающих энергию, не стоит забывать о потребителях этой энергии и системах распределения тепла или холода. Все оборудование в реализованном проекте имеет высокий класс энергоэффективности. Так, для освещения использованы офисные светодиодные и люминесцентные энергосберегающие светильники.

В системе отопления/охлаждения воздуха установлены водяные инфракрасные потолочные панели. Такое оборудование особенно эффективно в сочетании с тепловыми насосами. Летом охлажденный за счет грунтовых вод с относительно низкой температурой 12–14 °С теплоноситель циркулирует в конструкциях панелей, и охлажденный воздух поступает в нижнюю часть помещения. Теплый воздух, образуемый от находящихся в помещении людей, офисной техники и других источников тепла, поднимается вверх, где остывает и вновь опускается, не вызывая при этом сквозняков и обеспечивая ровную температуру по всей высоте помещения. В этом случае использование природного ресурса взамен воды, охлажденной в чиллерах, снижает потребление электрической энергии.
Зимой технологии инфракрасного отопления/охлаждения позволяют повысить энергоэффективность системы отопления на 20% по сравнению с воздушным или радиаторным отоплением. Дополнительно убираются конвективные потоки, перемещающие пыль в помещениях и вызывающие сквозняки.

Остается добавить, что перечисленное оборудование — лишь часть технологий, предлагаемых для создания комфортной и безопасной среды обитания, которые удалось представить в ограниченном пространстве обычного офиса.


Полная или частичная перепечатка материалов - только с письменного разрешения редакции!


«« назад