10713

Данные таблиц 1 и 2 позволяют сделать следующие выводы:

-цена тепловой изоляции 1 м2 фасада рассматриваемого здания зависит не столько от толщины утеплителя, затраты на который не превышают 15 % от конечной стоимости повышения тепловой защиты, сколько от монтажных работ (от 60 до 70 % от конечной стоимости);

-при стоимости 1 Гкал тепловой энергии в климатических условиях г. Н. Новгорода – 2572 руб/Гкал [5] сроки окупаемости теплоизоляции наружных фасадов для рассматриваемого здания составят порядка 8 лет;

-увеличение толщины тепловой изоляции δ, мм, с 50 до 110 мм для данной типовой серии приводит к снижению сроков окупаемости, по причине незначительности удорожания стоимости тепловой изоляции по отношению к общей стоимости монтажных работ с одновременным более значительным увеличением экономии тепловой энергии. Столь низкие сроки окупаемости обусловлены высокими значениями коэффициента теплотехнической однородности зданий, которые вызваны в первую очередь простотой геометрической формы данной типовой серии – в доме отсутствуют балконы и лоджии, количество наружных углов минимально.

Все выше приведенное, с одной стороны, свидетельствует о необходимости более тщательного анализа экономической целесообразности при выборе мероприятий по повышению энергетической эффективности существующего жилого фонда, а с другой, показывает потребность в их типизации для каждой типовой серии с целью снижения издержек при проектировании и проведении расчет обоснования внедрения.

Наиболее рациональной на наш взгляд является разработка типовых проектов повышения энергетической эффективности серийных многоквартирных жилых домов при проведении их капитального ремонта. Данные типовые проекты должны представлять собой техническую документацию, позволяющую проводить рациональный (экономически обоснованный) выбор наиболее энергетически эффективных мероприятий по повышению энергетической эффективности теплового контура и инженерных систем серийных многоквартирных жилых домов при их капитальном ремонте в зависимости от климатических и экономических условий населенных пунктов каждого региона строительства.

При выборе толщины тепловой изоляции фасада также следует экономически обосновывать принятие энергетически эффективных конструкций узлов сопряжения ограждающих конструкций, позволяющих снизить потери теплоты. Так установка наружных откосов оконных проемов будет стоить порядка 1170 руб. за погонный метр [6], что значительно влияет на сроки окупаемости теплоизоляции фасадов.

В процессе выбора толщины тепловой изоляции наружных фасадов необходимо проводить расчет её максимального значения, допустимого с точки зрения несущей способности ограждающих конструкций и фундамента здания, что невозможно без проведения натурных обследований.

310

Таблица 1 – Стоимость материалов и монтажных работ мокрого фасада двухсекционного пятиэтажного многоквартирного жилого дома серии К-7 с толщиной тепловой изоляции 50 мм [6, 7]

Каждая типовая серия является уникальной с точки зрения сочетания линейных и точечных теплотехнических однородностей, что также влияет на экономическую обоснованность термомодернизации здания.

Важным требованием является приведение многоквартирного жилого дома по результатам капитального ремонта к действующим требова-

311

ниям микроклимата в помещениях. Повышение тепловой защиты наружных ограждающих конструкций требует параллельно проведения реконструкции и/или ремонтных и пуско-наладочных работ систем отопления и вентиляции, что вызывает необходимость в значительных капитальных затратах на проектирование систем отопления, вентиляции и теплового контура здания для каждого отдельного типового многоквартирного жилого дома, что в большинстве случаев не выполняется. Домоуправляющие компании и жильцы реализуют мероприятия по повышению энергетической эффективности не проводя минимально-необходимого объема проектных работ и экономического обоснования, что приводит к нарушению санитарных норм и действующего строительного законодательства, нерасчетным режимам работы систем обеспечения микроклимата и как следствие к юридическим конфликтам.

Внедрение типизации повышения энергетической эффективности систем обеспечения микроклимата серийных жилых домов в практику их капитального ремонта вероятнее всего приведет к достижению максимального энергетического эффекта от повышения тепловой защиты зданий при наименьших материальных затратах, а также позволит снизить стоимость и сроки разработки проектной и рабочей документации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Бокалдерс, В. Экологические аспекты строительных технологий. Проблемы и решения / В. Бокалдерс, М. Блок. – М.: АСВ, 2014. – 480 с.

2.Езерский, В.А. Технико-экономическая оценка термомодернизации жилых зданий / В.А. Езерский, П.В. Монастырев, Р.Ю. Клычников. –

М.: АСВ, 2011. – 176 с.

3.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. – М.: ФАУ «ФЦС», 2012. – 95 с.

4.Самарин, О.Д. Вопросы экономики в обеспечении микроклимата зданий / О.Д. Самарин. – М.: АСВ, 2015. – 136 с.

5.Калькулятор коммунальных платежей для граждан Российской Федерации // Федеральная служба по тарифам. URL: http://www.fstrf.ru /calc-jkh (дата обращения 01.03.2018).

6.Технология мокрого фасада // Бастион. URL: http://www.facade.ru /mokriy-fasad/ (дата обращения: 01.03.2018).

7.Утепление стен под штукатурный фасад // Строительные матери-

алы URL: http://beregi-teplo.ru/calc (дата обращения: 01.03.2018).

ЛЕБЕДЕВА Е.А., канд. техн. наук, профессор; САУШКИН А.Ю., ма-

гистрант

ФГБОУ ВО «Нижегородский архитектурно-строительный университет» г. Нижний Новгород, Россия,

korneryh@bk.ru

312

ОЦЕНКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МИНИ-ТЭЦ

Согласно данным, приведенным в долгосрочном прогнозе, в России с 2000 года наблюдается устойчивый рост выработки тепловой и электрической энергии. Рассмотрен инновационный сценарий: 36,4 трлн рублей предлагается направить на создание новых мощностей и защиту окружающей среды. Данный сценарий предусматривает, что в условиях более интенсивного развития экономики необходимо реализовать мероприятия по повышению энергоэффективности и снижению техногенного воздействия энергетики на окружающую среду.

Основными энергетическими установками, преобразующими природную энергию в тепловую и электрическую, являются тепловые электрические станции (ТЭЦ). Однако производство энергии является одним из основных источников загрязнения воздушного бассейна. В настоящее время, теплоэлектростанции ответственны за 2/3 суммарных национальных выбросов двуокиси серы (SO2), 1/4 оксидов азота (NOx), и 1/3 выбросов диоксида углерода (CO2) - основного парникового газа.

Одной из задач энергетической политики нашей страны является развитие малой энергетики, обладающей высокой энергоэффективностью и меньшими удельными показателями выброса и сброса вредных веществ, а также уровнем шумового воздействия. В соответствии с Энергетической Стратегией России на период до 2035 года, роль теплоцентралей в производстве теплоты планируется постепенно снижать за счет развития систем когенерации на базе существующих котельных, то есть путем реконструкции котельных в мини-ТЭЦ.

Рассмотрим технологические и экологические характеристики миниТЭЦ на базе паровой и водогрейной котельных.

Наиболее энергоэффективной является мини-ТЭЦ с использованием паровой турбины в качестве двигателя электрогенерирующей установки. Это обусловлено тем, что паровая турбина преобразует сбросную энергию редукционной установки (РУ) в электрическую энергию, что существенно снижает себестоимость последней.

Исследование проводилось применительно к промышленной паровой котельной установке с котлами ДЕ-25-14-225-ГМО. Расчетом установлено, что паровая противодавленческая турбина ТГ 1,25А/0,4 Р13/2,5 мощностью 1,25 МВт, выполненная параллельно редукционно-охладительной установке (рисунок 1), позволит обеспечить потребность котельной в электроэнергии и освещение административного корпуса.

313

Рисунок 1. Схема установки паровой турбины: 1 – паровой котел, 2 – пароперегреватель, 3 – РУ, 4 – паровая турбина, 5 – электрогенератор, 6 – сетевой теплообменник, 7 – сетевой насос, 8 – питательный насос.

Проанализируем экологические преимущества противодавленческой турбины по сравнению с конденсационной турбиной.

В конденсационной турбине для производства электроэнергии полезно используется лишь 32-35% энергии органического топлива. Остальная теплота сбрасывается с охлаждающей водой. При использовании противодавленческой турбины отработанный пар подается на сетевые теплообменники для подогрева теплоносителя на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленного предприятия (13,2 МВт).

Предотвращенный выброс оксидов углерода (СО), азота (NO2), серы (SO2) и бенз(а)пирена (БП) в воздушный бассейн рассчитан на основе удельного выброса токсичных веществ на 1 МВт тепловой энергии применительно к сжиганию различных видов топлива. Расчет показывает, что предотвращенный валовый выброс токсичных веществ, т/год составит при использовании:

∙природного газа: СО - 30,89; NО2 - 10,3; БП - 1,1*10-6 ;

∙высокосернистого мазута – СО - 38,68; NО2 - 29,6; БП - 5,3*10-6; SО2 –

422,4; мазутной золы – 1,62;

∙каменного угля – СО – 283,8; N О2 – 40,4; БП - 137*10-6; SО2 – 1412,7; ма-

зутной золы (МЗ) – 436,9; Далее рассмотрим газо-поршневую мини-ТЭЦ на базе водогрейной

котельной микрорайона с котлами Вuderus - Logano. Ввиду отсутствия пара в отопительной котельной, при реконструкции ее в мини-ТЭЦ предложено использовать газо-поршневую электрогенерирующую установку с двумя двигателями Cento T160S мощностью 0,236 МВт. Электрогенерирующая установка предназначена для покрытия потребности котельной и детского сада в электроэнергии. Фрагмент газо-поршневой мини-ТЭЦ представлен на рисунке 2.

314

Рисунок 2. Фрагмент газо-поршневой мини-ТЭЦ

В мини-ТЭЦ использованы следующие энергосберегающие технологии: дымогарный теплообменник SV 7.8 для утилизации теплоты уходящих продуктов сгорания и пластинчатый теплообменник «Ридан» TMTL80 - для охлаждения двигателя. Обратная вода из тепловой сети нагревается последовательно в охладителе двигателя и дымогарном теплообменнике и подается на пластинчатые теплообменники сетевой воды ЗАО ТД «Ридан» TMTL68. Количество дополнительно полученной теплоты – 0,4 МВт.

Рисунок 3. Суммарный предотвращенный валовый выброс вредных веществ

Предотвращенный валовый выброс оксидов углерода (СО), азота (NOх), и бенз(а)пирена (БП) от газифицированной котельной в атмосферу в результате использования утилизационного оборудования составит,

т/год: СО – 1,67; NO х- 0,62; БП – 0.2 * 10 6.

315

Суммарный предотвращенный валовый выброс вредных веществ от двух запроектированных мини-ТЭЦ представлен на рисунке 3.

Следующим природоохранным мероприятием следует считать снижение шумового загрязнения при реконструкции котельных в мини-ТЭЦ.

Источниками шума в мини-ТЭЦ являются электрогенераторы, котлы, вентиляторы, дымососы, насосы, сети трубопроводов, воздуховодов и газоходов.

При работе оборудования мини-ТЭЦ различают следующие виды шумов: корпусной шум, порождаемый механическими вибрациями теплогенерирующего и электрогенерирующего оборудования; аэродинамический шум, образующийся при движении воздуха по воздуховодам, продуктов сгорания по газоходам.

Рассмотрим комплекс мероприятий по снижению уровня звукового давления, создаваемого механизмами и оборудованием, применительно к газопоршневому агрегату. Принципиальное размещение звукопоглощающих устройств в модуле мини-ТЭЦ представлено на рисунке 4.

Рисунок 4. Установка звукопоглощающих устройств: 1- электрогенератор; 2- шумоглушитель; 3- вентилятор; 4,5 – компенсатор; 6 – звукопоглотитель приточного воздуха; 7 – амортизатор; 8- звукопоглотитель вытяжного воздуха; 9 - контейнер; 10 – звукозащитный кожух установки; 11эластичная опора

Установка каталитической вставки на выхлопных газах снизит загрязнение воздушного бассейна токсичными веществами - оксидами азота и продуктами неполного сгорания.

316

Таким образом, реконструкция паровых и водогрейных котельных в мини-ТЭЦ позволит существенно повысить их энергоэффективность и снизить негативное воздействие энергетики на окружающую среду.

ЛЕБЕДЕВА Е.А., канд. техн. наук, профессор кафедры теплогазоснабжения; ПОЛОЗОВА М.А., магистрант

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, evgelebedeva@mail.ru

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Повышение эффективности использования энергетических ресурсов за счет инновационного обновления энергетического сектора и применения ресурсосберегающих технологий является одной из основных целей «Энергетической стратегии России на период до 2035 г.» [1].

Важными направлениями ресурсосберегающих технологий являются использование возобновляемых источников энергии и внедрение композиционных топлив, полученных путем смешения исходного топлива с другими горючими или негорючими компонентами.

Солнечная радиация по масштабам ресурсов, экологической чистоте и распространенности в мире является одним из самых распространенных видов возобновляемых источников энергии [2].

Наиболее перспективным направлением использования солнечной радиации является расширение зоны применения, в том числе за счёт обеспечения энергией промышленное производство.

Выполнено численное исследование возможности применения гелиосистемы для горячего водоснабжения (ГВС) гальванического цеха машиностроительного завода (широта местности - 43°07 ′00″ с. ш.).

На рис. 1 представлена принципиальная тепловая схема системы ГВС.

317

Рисунок 1 – Принципиальная тепловая схема: 1 - солнечный коллектор; 2 – бакаккумулятор; 3 – теплообменник; 4 – потребитель; 5 – дублер системы ГВС; 6 – циркуляционный насос; ВВ – водопроводная вода

В результате сопоставления характеристик ряда солнечных коллекторов различных производителей и расчета срока их окупаемости выбран отечественный коллектор «Сокол-Эффект-А». На рис. 2 представлен годовой график поступления солнечной энергии и потребности в теплоте на нужды ГВС при использовании коллектора «Сокол-Эффект-А».

Рисунок 2 – Годовой график поступления солнечной энергии и потребности в теплоте на нужны ГВС при использовании «Сокол-Эффект-А»

Анализ графика показывает, что использование солнечных коллекторов наиболее эффективно в период с мая по октябрь.

В результате установки солнечных коллекторов за полгода будет сэкономлено 273 ГДж тепловой энергии, что соответствует сжиганию 7300 кг мазута – одного из наиболее экологически негативных видов органического топлива.

318

Предотвращенный экологический ущерб составит 1950м3 диоксида серы, 21м3 оксидов углерода, 26 м3 диоксида азота.

Существенной проблемой современности следует считать некачественное сжигание органического топлива. Это особенно относится к мазуту, который является конечным продуктом пиролиза нефтяных фракций. Сжигание мазута приводит к росту потерь теплоты от химической неполноты сгорания и как следствие - снижению КПД котельной и перерасходу топлива. К тому же значительно возрастает загрязнение воздушного бассейна по сравнению с использованием природного газа.

Перспективной технологией, направленной на повышение эффективности использования топлива и защиту воздушного бассейна от загрязнения является сжигание мазута виде водомазутной эмульсии.

Водомазутная эмульсия (ВМЭ) принципиально отличается от мазута физико-химическими свойствами и особенностями выгорания.

Способ приготовления водомазутной эмульсии основан на кавитационной переработке смеси мазута и воды в диспергаторе. В результате получается мелкодисперсная, устойчивая к хранению водомазутной эмульсии (ВМЭ), размер частиц воды в которой не превышает 3-5 микрон.

На рисунке 3 представлен процесс получения ВМЭ в проточной части диспергатора.

Рисунок 3 – Процесс получения ВМЭ в проточной части диспергатора

Проведем расчет экономической и экологической эффективности данной технологии на примере паровой котельной с 5-ю котлами ДЕ-16-14, где в качестве основного топлива используется природный газ, а в виде резервного в течение трех зимних месяцев - малосернистый мазут.

По условиям наибольшей экономичности оптимальная концентрация воды в ВМЭ составляет 10-11%. Таким образом, существенно возрастет точка росы и парциальное давление водяных паров в продуктах сгорания.

319