<<< На главную <<<

Современный взгяд на отопление и энергосбережение

Человечеству нужна энергия, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционного ископаемого топлива (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива – урана и тория. Практически неисчерпаемы запасы термоядерного топлива – водорода, однако управляемые термоядерные реакции пока не освоены, и неизвестно, когда они будут использованы для промышленного получения энергии в чистом виде, т.е. без участия в этом процессе реакторов деления. В связи с указанными проблемами становится все более необходимым внедрение энергосберегающих технологий. В мировой энергетической структуре доля потребления природного газа, как основного энергоносителя для муниципальной энергетики, непрерывно возрастает и достигает в топливно-энергетическом балансе Украины 50%. В тоже время, работа теплоэнергетического комплекса, как единой системы, обеспечивающей развитие всего народного хозяйства страны, определяется в первую очередь эффективностью энергопотребления, что поставило задачу разработки, исследования и внедрения энергосберегающих технологий в ряд стратегических задач государства.

Данная проблема обостряется работой теплоэнергетики Украины в условиях недостатка природных топливных ресурсов. Создавшееся положение также вызвано дешевизной органического топлива до 1991 года, что способствовало разработке мероприятий по снижению капитальных, а не эксплуатационных затрат. После 1991 года по настоящее время энергосберегающие технологии получили значительное развитие в части снижения эксплуатационных затрат. При этом, увеличение тепловых потерь в трубопроводах вследствие физического устаревания теплотрасс способствовало децентрализации систем теплоснабжения, но уменьшение протяженности тепловых сетей и, следовательно, теплопотерь в них привело к уменьшению числа теплогенерирующих установок в котельных, то есть к снижению эффективности работы оборудования вследствие его работы в неоптимальных режимах практически на всем протяжении отопительного периода.

Современное состояние топливно-энергетических ресурсов, удорожание их добычи, требует эффективного использования получаемой энергии. Однако теплоэнергетическое оборудование установлено из расчета максимальных нагрузок, с небольшим запасом варьирования выработки тепловой энергии, что не обеспечивает эффективного использования топлива. Таким образом, эффективность использования энергоносителей определяется не только эффективностью выработки тепла и электрической энергии, но и сбалансированностью режимов выработки и потребления этой энергии.

Историю создания комфортных условий в условиях холодного периода можно начать либо с сотворения мира, либо с Прометея, первого пострадавшего за нерациональное использование тепловой энергии, либо с отопления пещер первобытными людьми. Однако до настоящего времени используемые средства не отличались ни разнообразием, ни энергосбережением, также они не были обременены экологическими требованиями, поэтому рассмотрение лучше начать с современной истории систем отопления. Развитие отопления в Украине исторически связано с развитием систем в России. Так в «Летописи» Российской академии наук за 1829 г. Говорится, что «в 1736 г. начали строить в России кирпичные теперь употребляемые печи, изнутри топимые, которые пол названием Русских распространились потом в Германии и Франции… Сии печи, в кои количество дров кладется вдруг, суть для северного климата самые лучшие…»[1], что и подтверждает известный французский специалист того времени Жоли в своей книге «Трактат по отоплению и вентиляции» [2].

Применение водяного пара для приготовления пищи и обогрева помещений в России приводятся в книге Н.А. Львова «Русская пиростатика», вышедшей в 1799г. [3]. С начала XIX столетия пар находит все большее применение как для обогрева теплиц, так и обогрева помещений. Системы же непосредственного водяного отопления появляются в России в первой половине XIX столетия, и первая из них была сконструирована и реализована в 1834г. горным инженером П.Г. Соболевским [4]. Немногим ранее (в 1831г.) в Англии Перкенсом была предложена система отопления высокого давления (система П.Г. Соболевского была гравитационной). Первая же установка централизованного нагревания воздуха в водо-воздушной системе отопления и вентиляции двух больших залов объемом более 3000м2 была применена в здании Петербургской Академии художеств.
В древнем Риме использовалась система радиационного обогревания бань – гипокауст. Она описана у Витрувия, но редко находила использование в так называемых развитых странах по причинам сложности устройства, хотя в 17-18 в.в в Англии такие системы получили значительное распространение. В России системы лучистого отопления впервые были использованы в 1907 г. В.А. Яхимовичем в больнице железнодорожной станции Ртищево Саратовской губернии, а затем и в других больничных, школьных и общественных зданиях.
Во времена Советского Союза на развитие систем отопления, к сожалению, оказал влияние «идеологический принцип» - то есть победила точка зрения – «быстро, много и дешево», в ущерб качеству, поскольку, топливо было не просто дешевое, а очень и очень дешевое. В тоже время многочисленные разработки действительно перспективных энергосберегающих систем только сейчас начинают либо вспоминать, либо преподносят как новые. Развитие водяного отопления в те времена соответствовало тем или иным тенденциям строительного производства – от реконструкции существующих зданий и сооружений до строительства новых, не допускающих возможности любого отопительного ренессанса.
Так в 20-ые годы прошлого столетия в отопительной практике наиболее распространенными были двухтрубные системы водяного отопления, во многом ориентированные на местные источники теплоты. Тогда системы централизованного теплоснабжения только формировались. В 1927 г. появилась первая установка совмещенной выработки теплоты и электрической энергии применительно к отоплению, так называемых, «фонарных» бань в Ленинграде и снабжению электроэнергией близлежащих зданий. В то же время и была сформирована политика на централизацию теплоснабжения.
В настоящее время, несмотря на многочисленное строительство «элитных» зданий с автономным теплоснабжением и переходе части потребителей на индивидуальное отопление, в крупных городах Украины по прежнему основным источником тепла являются ТЭЦ, АЭС и районные котельные. При этом наиболее распространены в жилых и общественных зданиях однотрубные системы водяного отопления, запроектированные до 1996 года.
Когда речь идет об отоплении, как правило, подразумевается поддержание в помещениях, оснащенных отопительными системами, требуемого значения температуры воздуха. Однако температура воздуха tв является только одним из параметров окружающей среды, характеризующих ее качество. Вторым параметром всегда выступает температура окружающих поверхностей tr[6].
В принципе тепловой комфорт формируется не только этими двумя параметрами, но и рядом других факторов. Отопление отвечает за названные два параметра. Причем регулирование, то есть поддержание на требуемом уровне температуры tr методами и средствами отопления. Возможно, далеко не всегда вследствие изменения наружной температуры, теплопоступлений, воздухообмена в данном помещении. Известно, что в формулу для определения требуемого термического сопротивления ограждающих конструкций входит температура их внутренней поверхности, минимальное значение которой регламентируется нормами, исходя из гигиенических соображений. Однако не следует думать, что принятое в расчете значение остается постоянным в течение отопительного периода. Оно переменчиво и определяется многими факторами, учет которых сделал бы задачу определения tr трудно определимой.[5]
После 1996 г. положение с выбором термического сопротивления ограждающих конструкций несколько улучшилось. Теперь его нормативная величина выросла более чем в два раза, что уменьшает требуемую мощность системы отопления.
Необходимо отметить, что расчеты экономически целесообразной (с точки зрения теплотехники) ограждающей конструкции, «благодаря» дешевизне топлива, привели к преобладанию в недавнем прошлом в массовом строительстве легких малоинерционных, зато относительно дешевых, ограждений, теплотехнические недостатки которых сейчас призывают решить с помощью методов и средств регулирования работы систем отопления.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ>>>

Солнечная энергия: условия рационального использования