Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий

Приведены данные оценки энергетической эффективности зданий коттеджного типа при использовании различных систем децентрализованного теплоснабжения. Разработана методика проведения такой оценки на основе концепции приведенных затрат энергии топлива. С применением данной методики выполнено сопоставлен...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Промышленная теплотехника
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Фиалко, Н.М., Шеренковский, Ю.В., Прокопов, В.Г., Меранова, Н.О., Гнедой, Н.В., Иваненко, Г.В., Юрчук, В.Л., Гнедаш, Г.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2011
Schlagworte:	Коммунальная и промышленная теплоэнергетика
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60375
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, В.Г. Прокопов, Н.О. Меранова, Н.В. Гнедой, Г.В. Иваненко, В.Л. Юрчук, Г.А. Гнедаш // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 5— С. 49-59. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60375
record_format	dspace
spelling	Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Прокопов, В.Г. Меранова, Н.О. Гнедой, Н.В. Иваненко, Г.В. Юрчук, В.Л. Гнедаш, Г.А. 2014-04-14T20:39:17Z 2014-04-14T20:39:17Z 2011 Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, В.Г. Прокопов, Н.О. Меранова, Н.В. Гнедой, Г.В. Иваненко, В.Л. Юрчук, Г.А. Гнедаш // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 5— С. 49-59. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60375 697:621.365 Приведены данные оценки энергетической эффективности зданий коттеджного типа при использовании различных систем децентрализованного теплоснабжения. Разработана методика проведения такой оценки на основе концепции приведенных затрат энергии топлива. С применением данной методики выполнено сопоставление энергетической эффективности водяных систем отопления с теплоснабжением от газопотребляющих и (или) электрических котлов, а также электрических систем прямого и аккумуляционного действия. Наведено дані оцінки енергетичної ефективності будівель котеджного типу при використанні різних систем децентралізованого теплопостачання. Розроблено методику проведення такої оцінки на основі концепції приведених витрат енергії палива. З застосуванням даної методики виконано зіставлення енергетичної ефективності водяних систем опалення з теплопостачанням від газоспоживаючих і (або) електричних котлів, а також електричних систем прямої та акумуляційної дії. Results of the energy efficiency estimation of the cottage type buildings using various systems of decentralized heating systems are presented. The technique for implementation of such estimation based on the concept of reduced costs of fuel energy is developed. With the application of this technique the comparison of the energy efficiency of water heating systems with heat supply from the gas consuming and (or) electric boilers and electrical systems of the direct and accumulating action is performed. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий Energy efficiency of combined systems of traditional and electric buildings heating Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий
spellingShingle	Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Прокопов, В.Г. Меранова, Н.О. Гнедой, Н.В. Иваненко, Г.В. Юрчук, В.Л. Гнедаш, Г.А. Коммунальная и промышленная теплоэнергетика
title_short	Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий
title_full	Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий
title_fullStr	Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий
title_full_unstemmed	Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий
title_sort	энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий
author	Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Прокопов, В.Г. Меранова, Н.О. Гнедой, Н.В. Иваненко, Г.В. Юрчук, В.Л. Гнедаш, Г.А.
author_facet	Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Прокопов, В.Г. Меранова, Н.О. Гнедой, Н.В. Иваненко, Г.В. Юрчук, В.Л. Гнедаш, Г.А.
topic	Коммунальная и промышленная теплоэнергетика
topic_facet	Коммунальная и промышленная теплоэнергетика
publishDate	2011
language	Russian
container_title	Промышленная теплотехника
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
format	Article
title_alt	Energy efficiency of combined systems of traditional and electric buildings heating
description	Приведены данные оценки энергетической эффективности зданий коттеджного типа при использовании различных систем децентрализованного теплоснабжения. Разработана методика проведения такой оценки на основе концепции приведенных затрат энергии топлива. С применением данной методики выполнено сопоставление энергетической эффективности водяных систем отопления с теплоснабжением от газопотребляющих и (или) электрических котлов, а также электрических систем прямого и аккумуляционного действия. Наведено дані оцінки енергетичної ефективності будівель котеджного типу при використанні різних систем децентралізованого теплопостачання. Розроблено методику проведення такої оцінки на основі концепції приведених витрат енергії палива. З застосуванням даної методики виконано зіставлення енергетичної ефективності водяних систем опалення з теплопостачанням від газоспоживаючих і (або) електричних котлів, а також електричних систем прямої та акумуляційної дії. Results of the energy efficiency estimation of the cottage type buildings using various systems of decentralized heating systems are presented. The technique for implementation of such estimation based on the concept of reduced costs of fuel energy is developed. With the application of this technique the comparison of the energy efficiency of water heating systems with heat supply from the gas consuming and (or) electric boilers and electrical systems of the direct and accumulating action is performed.
issn	0204-3602
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60375
citation_txt	Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, В.Г. Прокопов, Н.О. Меранова, Н.В. Гнедой, Г.В. Иваненко, В.Л. Юрчук, Г.А. Гнедаш // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 5— С. 49-59. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT fialkonm énergetičeskaâéffektivnostʹkombinirovannyhsistemtradicionnogoiélektričeskogootopleniâzdanii AT šerenkovskiiûv énergetičeskaâéffektivnostʹkombinirovannyhsistemtradicionnogoiélektričeskogootopleniâzdanii AT prokopovvg énergetičeskaâéffektivnostʹkombinirovannyhsistemtradicionnogoiélektričeskogootopleniâzdanii AT meranovano énergetičeskaâéffektivnostʹkombinirovannyhsistemtradicionnogoiélektričeskogootopleniâzdanii AT gnedoinv énergetičeskaâéffektivnostʹkombinirovannyhsistemtradicionnogoiélektričeskogootopleniâzdanii AT ivanenkogv énergetičeskaâéffektivnostʹkombinirovannyhsistemtradicionnogoiélektričeskogootopleniâzdanii AT ûrčukvl énergetičeskaâéffektivnostʹkombinirovannyhsistemtradicionnogoiélektričeskogootopleniâzdanii AT gnedašga énergetičeskaâéffektivnostʹkombinirovannyhsistemtradicionnogoiélektričeskogootopleniâzdanii AT fialkonm energyefficiencyofcombinedsystemsoftraditionalandelectricbuildingsheating AT šerenkovskiiûv energyefficiencyofcombinedsystemsoftraditionalandelectricbuildingsheating AT prokopovvg energyefficiencyofcombinedsystemsoftraditionalandelectricbuildingsheating AT meranovano energyefficiencyofcombinedsystemsoftraditionalandelectricbuildingsheating AT gnedoinv energyefficiencyofcombinedsystemsoftraditionalandelectricbuildingsheating AT ivanenkogv energyefficiencyofcombinedsystemsoftraditionalandelectricbuildingsheating AT ûrčukvl energyefficiencyofcombinedsystemsoftraditionalandelectricbuildingsheating AT gnedašga energyefficiencyofcombinedsystemsoftraditionalandelectricbuildingsheating
first_indexed	2025-11-25T20:39:17Z
last_indexed	2025-11-25T20:39:17Z
_version_	1850527907258040320
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 49 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА УДК 697:621.365 Фиалко Н.М.1,2, Шеренковский Ю.В.1, Прокопов В.Г.1, Меранова Н.О.1, Гнедой Н.В.1, Иваненко Г.В.1, Юрчук В.Л.1, Гнедаш Г.А.1 1 Институт технической теплофизики НАН Украины 2 Национальный технический университет Украины «КПИ» ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТРАДИЦИОННОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ Наведено дані оцінки енерге- тичної ефективності будівель ко- теджного типу при використанні різних систем децентралізованого теплопостачання. Розроблено ме- тодику проведення такої оцінки на основі концепції приведених витрат енергії палива. З застосу- ванням даної методики виконано зіставлення енергетичної ефектив- ності водяних систем опалення з теплопостачанням від газоспожи- ваючих і (або) електричних котлів, а також електричних систем пря- мої та акумуляційної дії. Приведены данные оценки энер- гетической эффективности зданий коттеджного типа при использова- нии различных систем децентра- лизованного теплоснабжения. Раз- работана методика проведения та- кой оценки на основе концепции приведенных затрат энергии топли- ва. С применением данной методи- ки выполнено сопоставление энер- гетической эффективности водяных систем отопления с теплоснабже- нием от газопотребляющих и (или) электрических котлов, а также элек- трических систем прямого и акку- муляционного действия. Results of the energy efficiency estimation of the cottage type buildings using various systems of decentralized heating systems are presented. The technique for implementation of such estimation based on the concept of reduced costs of fuel energy is deve- loped. With the application of this technique the comparison of the energy efficiency of water heating systems with heat supply from the gas consuming and (or) electric boilers and electrical systems of the direct and accumulating action is performed. С1 – коэффициент, представляющий собой от- ношение энергии сжигаемого топлива к полу- чаемой тепловой энергии нагретой в котлоагре- гате воды; С2 – коэффициент потерь энергии в теплосети при централизованном теплоснабжении; С3 – зонный коэффициент, учитывающий изме- нение тарифа на природный газ в зависимости от объемов его потребления для зданий кот- теджного типа; С5 – зонный коэффициент, учитывающий диф- ференциацию тарифов на электроэнергию по времени суток; С6 – величина среднего относительного по- казателя затрат условного топлива на отпуск электроэнергии на электрических станциях по отношению к удельным затратам на выработку тепловой энергии; еp – коэффициент затрат первичной энергии; F – отапливаемая площадь здания, м2; КТОП – коэффициент приведенных затрат энер- гии топлива; qТ – среднегодовые удельные затраты тепловой энергии, полученной при сжигании топлива для нагрева воды, кВт·ч/(м2год); qТОП – удельные приведенные затраты энергии топлива, кВт·ч/(м2год); qTC – нормативный показатель среднегодового удельного расхода теплоты на теплоснабжение зданий, кВт·ч/(м2год); T TOq Π и qТОП – отвечают соответственно удель- ным приведенным затратам энергии топлива на нагрев воды систем теплоснабжения зданий и на получение электроэнергии для использова- ния в данных системах, кВт·ч/(м2год); qОТ – нормативный показатель среднегодовых удельных теплопотерь здания, кВт·ч/(м2год); qГВС – нормативный показатель среднегодового удельного расхода теплоты на горячее водо- снабжение, кВт·ч/(м2год); qЭО – среднегодовые удельные затраты тепло- вой энергии для систем теплоснабжения, полу- ченной преобразованием электрической энер- гии, кВт·ч/(м2год); qЭД – среднегодовые удельные дополнительные затраты электроэнергии на работу вспомога- тельного оборудования, кВт·ч/(м2год); э ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №550 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА S – характеристика температурной зоны Укра- ины, определяемая количеством градусо-суток отопительного периода; VГ – объем годового потребления природного газа, м3/год; β – доля теплопотерь, компенсируемых элек- тронагревом; τ – время. Введение Повышение энергетической эффективности жилых и общественных зданий является, как известно, одним из важнейших направлений энергосбережения в коммунальной теплоэнер- гетике. В последний период особое внимание к различным аспектам данной проблемы наблю- дается в странах ЕС. Так, согласно основным требованиям новой европейской директивы по энергетическим характеристикам зданий, при- нятой в 2010 г., уже к 2020 г. энергетические характеристики всех новых зданий должны практически полностью соответствовать по- казателям так называемых «зданий с нулевым потреблением энергии». Причем, что касается общественных зданий, то для них это требова- ние должно быть выполнено несколько раньше – к 2018 году [1]. Согласно принятому определению «здания с нулевым потреблением энергии» являются энергонезависимыми, их теплоснабжение реа- лизуется без использования первичных энерго- ресурсов. Здания такого типа характеризуются широким использованием энергии, получае- мой из возобновляемых источников, обладают весьма малыми теплопотерями, оборудуются высокоэффективными устройствами для акку- мулирования тепловой и электрической энер- гии (бетонными накопителями, подземными водохранилищами и пр.) и т.д. [2,3]. Практическая реализация концепции стро- ительства «зданий с нулевым потреблением энергии», как очевидно, требует чрезвычай- но больших затрат и поэтому по мнению ряда исследователей в настоящее время не может рассматриваться в качестве доминирующего направления при планировании ближайшего энергетического будущего (см., например [2]). Ввиду этого в данный период к числу важней- ших задач может быть отнесено повышение энергетической эффективности зданий путем внедрения современных прогрессивных систем теплоснабжения. Одним из перспективных на- правлений решения такой задачи является ши- рокое применение электроотопления, обладаю- щего целым рядом известных достоинств [4-8]. При этом в зависимости от конкретных усло- вий рациональным оказывается применение различных способов использования электро- энергии для отопления зданий. Так, например, в странах с развитой атомной и гидроэнергети- кой эффективным является применение систем электроотопления соответственно аккумуляци- онного и прямого действия. Применительно к конкретным ситуациям оптимальными могут быть системы теплоснабжения на основе ка- бельного электроотопления, ИК-нагрева, те- пловых насосов, гидродинамического нагрева и пр. [9-14]. Особый интерес представляет также даль- нейшее распространение комбинированных систем теплоснабжения, базирующихся на со- вместном использовании традиционных энер- горесурсов и электроэнергии. В данной работе рассматриваются особенности применения в Украине ряда таких комбинированных систем теплоснабжения для зданий коттеджного типа. Методика оценки энергетической эффективности зданий Существующие в настоящее время мето- дики оценки энергетической эффективности зданий и соответствующие технические регла- менты заметно отличаются в разных странах ЕС. Согласно требованиям новой европейской директивы по энергетическим характеристи- кам зданий (2010 г.), которые следует внедрить во всех странах ЕС к 2020 г., строительные регламенты в области энергоэффективности должны быть гармонизированы и соответству- ющие методики оценки эффективности уни- фицированы. При этом национальные целе- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 51 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА вые показатели энергоэффективности должны основываться на потреблении первичной энер- гии в кВт∙ч/(м2∙год) или альтернативном пока- зателе [1]. Основное достоинство концепции первич- ной энергии в качестве критерия энергетиче- ской эффективности зданий состоит в том, что в этом случае учитываются все стадии трансфор- мации энергоресурсов – от генерирования пре- образованных видов энергии, их аккумулирова- ния, передачи потребителю до использования у потребителя. При таком подходе фактически определяется расход первичных энергоресур- сов, необходимых для производства требуемой конечной энергии, что позволяет принимать во внимание энергетический, экологический и, наконец, экономический аспект эффективности систем теплоснабжения зданий [1, 2]. Потребление первичной энергии при рас- чете энергетических показателей зданий оце- нивается годовыми удельными (отнесенными к квадратному метру отапливаемой площади) потерями энергии на всех стадиях трансфор- мации энергоресурсов. Данный методический подход позволяет выполнять поэлементный анализ эффективности соответствующих си- стем теплоснабжения и, кроме того, дает воз- можность проводить сравнение энергетической эффективности таких систем для зданий, име- ющих различную отапливаемую площадь [6]. Европейские методики оценки энергоэф- фективности зданий, базирующиеся на концеп- ции первичной энергии, характеризуются также тем, что указанные оценки являются обобщен- ными и касаются как систем отопления, так и систем вентиляции и горячего водоснабжения. Рассмотрим вкратце особенности реализа- ции анализируемых методических подходов на примере немецкого стандарта DIN 4701 [15]. В последнем в качестве критерия энергетиче- ской эффективности зданий закреплен коэф- фициент затрат первичной энергии еp. Данный коэффициент представляет собой отношение годовых удельных (отнесенных к квадратному метру отапливаемой площади) затрат первич- ной энергии на отопление, горячее водоснаб- жение и вентиляцию здания к сумме норматив- ных удельных теплопотерь здания и расхода теплоты на горячее водоснабжение в год. Как очевидно, более низким значениям коэффици- ента еp отвечает более высокая энергетическая эффективность здания в плане использования первичной энергии. В данной работе на основе отмеченного выше подхода, отвечающего стандарту DIN 4701, предложена методика оценки энергети- ческой эффективности зданий, в которой при- нимаются во внимание некоторые особенности функционирования систем теплоснабжения в условиях Украины. Рассмотрим специфику предлагаемой ме- тодики на примере ее реализации для зданий коттеджного типа в ситуациях, отвечающих применению комбинированных систем тепло- снабжения, которые базируются на совместном использовании природного газа и электроэнер- гии. В качестве критерия оценки энергетической эффективности зданий вводится коэффициент приведенных затрат энергии топлива TO TO TC .qK q Π Π = (1) В отличие от указанного выше стандарта DIN 4701 основная особенность предлагаемой методики, отраженная в выражении (1), состоит в том, что удельные приведенные затраты энер- гии топлива qТОП определяются с учетом сле- дующих факторов: во-первых, дифференци- ации цен на природный газ в зависимости от объемов его годового потребления и, во-вторых, двух- и трехзонных тарифов на электроэнер- гию, дифференцированных по времени суток [16,17]. При этом следует особо отметить, что в приводимом ниже соотношении (6) для KТОП цены на природный газ и электроэнергию во- обще не фигурируют. В нем принимаются во внимание лишь так называемые зонные коэф- фициенты, при умножении которых на установ- ленный рыночный тариф определяется соот- ветствующая ставка тарифа на электроэнергию и природный газ. Это позволяет интерпретиро- вать наличие указанной дифференциации цен на электроэнергию и природный газ как изме- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №552 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА нение расхода первичной энергии, отвечающее различным тарифным ставкам. Таким образом, в соответствии с изложен- ным, коэффициент KТОП отражает энергети- ческую эффективность здания в плане общих приведенных затрат первичной энергии. Фигурирующие в (1) удельные приведен- ные среднегодовые затраты энергии топлива q ТОП могут быть представлены в виде qТОП = T TOq Π + qТОП, (2) где T TOq Π и qТОП отвечают соответственно удель- ным приведенным затратам энергии топлива на нагрев воды систем теплоснабжения зданий и на получение электроэнергии для использова- ния в данных системах. Величина T TOq Π определяется следующим соотношением T TOq Π = C1·C2·C3·qT . (3) Здесь коэффициент C1 принимается равным 1,1. Что же касается величины C1, то она отли- чается от единицы только в ситуациях, когда используются водяные системы отопления с централизованным теплоснабжением; при этом полагается C2 = 1,1. Величина коэффициента C3 зависит от объ- емов годового потребления природного газа VГ. Она численно равна значению так называ- емого зонного коэффициента. (Путем умноже- ния последнего на цену природного газа при VГ = 2500 м3 в год вычисляется цена газа для различных значений VГ). В соответствии с су- ществующими нормами величина C3 определя- ется следующим образом [17] при м3 в год; при м3 в год; при м3 в год; при м3 в год. Для нахождения величины q ТОП использует- ся зависимость q ТОП = C4·C5·qЭО + C4·qЭД . (4) Первый член суммы в правой части выра- жения (4) представляет собой удельные приве- денные затраты энергии топлива на получение электроэнергии, которая преобразовывается в тепловую энергию для систем теплоснабже- ния. Второй член указанной суммы отвечает удельным затратам энергии топлива, идущим на получение электрической энергии, которая используется для работы вспомогательного оборудования (насосы, системы регулирования и пр.). Значение коэффициента C4 определяется произведением C4 = C1·C6. Согласно приводи- мым в литературе данным значение величины для Украины в последние годы составляет 2,3 (см., например, [18]). Что касается коэффициента C5, то он фигу- рирует в зависимости (4) в случае применения систем электроотопления аккумуляционного действия, использование которых стимулиру- ется наличием в Украине двух- и трехзонного учета электроэнергии. Величина C5 численно равна значению соответствующего зонного ко- эффициента [16]: для двухзонного тарифа при при для трехзонного тарифа при при при Остановимся вкратце на рассмотрении ве- личины q ТС , фигурирующей в выражении (1). Величина q ТС представляет собой контрольные значения удельного среднегодового расхода теплоты для теплоснабжения зданий, которые необходимо обеспечить у потребителя. Значе- ния qТС определяются соотношением q ТС = qOT + qГВС . (5) Здесь q OT и q ГВС отвечают соответственно отопительным системам здания и системам го- рячего водоснабжения. э э 3 1,0 2500 1,51 6000 3,1 12000 3,7 12000 V V C V V Γ Γ Γ Γ ≤  ≤=  ≤  > э э 5 0,7 23,00 7,00; 1,0 7,00 23,00; C ≤ τ < =  ≤ τ < 5 0,4 23,00 7,00; 1,0 7,00 8,00; 11,00 20,00; 22,00 23,00; 1,5 8,00 11,00; 20,00 22,00. C ≤ τ <  ≤ τ < ≤ τ <=  ≤ τ <  ≤ τ < ≤ τ < ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 53 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА Контрольные показатели qOT, отвечающие удельным теплопотерям здания, принимаются в соответствии с существующими в Украине строительными нормами [19]. Согласно ука- занным нормам величина qOT зависит, прежде всего, от таких факторов, как тип здания, кли- матическая зона его размещения и пр. Что же касается расхода теплоты на горячее водоснаб- жение, который должен быть обеспечен для потребителя, то при расчетах он принимается равным 12,5 кВт·ч/(м2год), что соответствует европейским нормам. Принимая во внимание изложенное, зави- симость для определения может быть пред- ставлена в виде ( )1 2 3 T 4 5 TO OT BC C C C q C C q q K q qΠ Γ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ + = + . (6) Характеризуя в целом предлагаемую мето- дику оценки энергетической эффективности зданий, следует отметить, что она в отличие от классических европейских методик базируется не на концепции первичной энергии, а на учете приведенных удельных среднегодовых затрат энергии топлива на теплоснабжение зданий. Это позволяет принимать во внимание наличие дифференцированных тарифов на различные энергоносители, что в определенном смысле может трактоваться как соответствующее изме- нение расхода первичной энергии. Необходимо также подчеркнуть, что пред- лагаемый подход, как очевидно, в существенно большей мере, чем указанные европейские, от- ражает чрезвычайно важный для потребителя экономический аспект эксплуатации систем те- плоснабжения зданий. Результаты исследований и их анализ Ниже представлены характерные результа- ты выполненного на основе предложенной ме- тодики сравнительного анализа энергетической эффективности различных систем теплоснаб- жения зданий коттеджного типа. Сопостав- ление проводилось для инженерных систем зданий на основе следующих вариантов их ото- пления: I. Водяные системы отопления с теплоснаб- жением от пристроенных (встроенных) котель- ных: а) с газопотребляющим котлом; б) с электрокотлом; II. Электрические системы отопления пря- мого действия; III. Электрические системы отопления ак- кумуляционного действия (напольное электро- кабельное отопление); IV. Комбинированные системы, базирую- щиеся на совместном использовании системы Iа и Iб. Таким образом, сравнению подлежали энер- гетические эффективности систем, в которых используется либо только один вид энергии – тепловая или электрическая, либо два указан- ных вида энергии. При этом характеристики таких систем рассматривались в зависимости от отапливаемой площади здания, температур- ной зоны Украины и пр. Рассмотрим вначале типичные результаты выполненных расчетных исследований для во- дяной системы отопления с теплоснабжением от пристроенной (встроенной) котельной с га- зопотребляющим котлом (вариант Iа). На рис.1 в качестве примера дана зависимость коэффи- циента приведенных затрат энергии топлива КТОП от площади здания F для двух температур- ных зон Украины. Здесь линия 1 отвечает вы- сокотемпературной зоне с количеством градусо- суток S, не превышающим 2500, линия 2 – низ- котемпературной зоне, для которой S < 2500. Как видно, указанная зависимость имеет доста- точно четко выраженный пилообразный харак- тер. При этом усматриваются ниспадающие участки различной протяженности, которые пре- рываются скачкообразным возрастанием вели- чины КТОП. Последнее обстоятельство обус- ловлено учетом дифференциации цен на при- родный газ в зависимости от объемов его потре- бления в год. Значения F, при которых наблю- даются указанные скачкообразные изменения величины КТОП, отвечают границам зон расхода природного газа, соответствующим принятым отечественным тарифным нормам [17]. Обращает на себя внимание также тот факт, что количество скачкообразный изменений ЭО ЭД ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №554 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА Рис. 1. Зависимость коэффициента приведенных затрат энергии топлива КТОП от величины отапливаемой площади F при использовании водяной системы отопления с теплоснабжением от газопотребляющего котла (линии 1,2) и от электрокотла (линии 3, 4) для различных температурных зон Украины: 1, 3 – высокотемпературная зона (S < 2500); 2, 4 – низкотемпературная зона (S > 3500). величины и соответствующих им локальных максимумов на кривых 1 и 2 различно. А имен- но, в первом случае их количество равно трем, а во втором – двум. Это связано с тем, что в ус- ловиях низкотемпературной зоны (линия 1) да- же при минимальном из рассматриваемых зна- чений отапливаемой площади (F = 100 м2) годо- вой расход природного газа превышает границу первой тарифной зоны (VГ = 2500 м3/год) и сос- тавляет согласно расчетным данным 3054 м3/год. Соответственно экстремум, отвечающий данной границе, на графике отсутствует. Иная карти- на имеет место в случае высокотемпературной зоны (линия 2). Здесь при F = 100 м2 величина VГ = 2230 м3/год, что меньше границы первой тарифной зоны. Ввиду этого на линии 2 и реа- лизуется максимум, связанный с прохождением данной границы. Данные, приведенные на рис. 1, наглядно свидетельствуют о том, что энергетическая эффективность зданий коттеджного типа для рассматриваемой системы децентрализован- ного теплоснабжения с газопотребляющим котлом существенно снижается по мере воз- растания площади коттеджа и соответственно расхода природного газа (как видно, в этих ус- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 55 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА Рис. 2. Зависимость коэффициента приведенных затрат энергии топлива КТОП от величины отапливаемой площади F для высокотемпературной (1, 3, 5) и низкотемпературной (2, 4, 6) зоны Украины при использовании различных электрических систем отопления: 1, 2 – водяная система с электрокотлом; 3, 4 – система прямого действия; 5, 6 – напольная кабельная система аккумуляционного действия. ловиях критерий эффективности зданий КТОП возрастает более чем в 2,5 раза). По существу полученный вывод является отражением при- меняемой в Украине тарифной политики, сти- мулирующей сокращение объемов потребле- ния природного газа. Остановимся вкратце на рассмотрении по- лученных данных в части оценки энергетиче- ской эффективности водяной системы отоп- ления с теплоснабжением от пристроенной (встроенной) котельной с электрокотлом. Как видно из рис. 1, величина КТОП монотонно убы- вает с ростом отапливаемой площади здания F. Это обусловлено тем, что удельные затраты тепловой энергии qЭО по мере увеличения F снижаются. Важно также отметить, что как свидетельствуют приведенные на рис.1 дан- ные, при относительно малых значениях F ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №556 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА коэффициент КТОП оказывается ниже для газо- потребляющего котла, чем для электрического. При достаточно больших F имеет место проти- воположная картина. То есть в зависимости от величины F энергетически более эффективной является та или иная из рассматриваемых во- дяных систем отопления. На рис. 2 представлены характерные ре- зультаты расчетных исследований, касающие- ся электрических систем отопления прямого и аккумуляционного действия. Здесь же в целях сопоставления приведены соответствующие данные для водяной системы отопления с элек- трическим котлом. Как видно из графика, во всем диапазоне изменения отапливаемой площади F значения КТОП для системы с электрокотлом превыша- ют величину КТОП, отвечающую электрической системе отопления прямого действия. Это обу- словлено, прежде всего, двумя обстоятельства- ми. Во-первых, как известно, в случае систем прямого действия удельные затраты тепловой энергии qЭО оказываются меньшими, главным образом в ввиду отсутствия трубопроводов, яв- ляющихся одним из факторов теплопотерь. И, во-вторых, эти системы характеризуются более высокой эффективностью регулирования тем- пературы помещений и соответственно пони- женными энергетическими затратами на дан- ное регулирование [6]. Обращает на себя внимание также тот факт, что в случае электрических систем отопления прямого действия, величина КТОП с увеличени- ем F уменьшается весьма несущественно. Здесь проявляется известная особенность данных сис- тем, состоящая в незначительном изменении значений qЭО с ростом отапливаемой площади. Рассмотрим далее некоторые результаты исследований, касающиеся оценки энергети- ческой эффективности электрокабельных си- стем напольного отопления аккумуляционно- го действия. В данной ситуации важнейшим фактором, обуславливающим высокую энерге- тическую эффективность системы теплоснаб- жения, является использование при осущест- влении аккумуляции тепла ночного тарифа на электроэнергию. Приведенные на рис. 2 дан- ные наглядно иллюстрируют более высокую энергетическую эффективность последней из указанных систем, что собственно и является результатом использования указанного ночного тарифа. Заметим, что удельные затраты тепло- вой энергии qЭО для рассматриваемой систе- мы аккумуляционного теплоснабжения оказы- ваются, как известно, все же несколько более высокими, чем для системы прямого действия. Это связано с большими в первом случае затра- тами энергии на регулирование температуры помещений. Таким образом, сопоставление данных, по- лученных при использовании в качестве кри- терия энергетической эффективности зданий величины КТОП, показывает, что сравниваемые электрические инженерные системы по степе- ни уменьшения их эффективности ранжируют- ся следующим образом: 1) электрические кабельные системы на- польного отопления аккумуляционного дей- ствия; 2) электрические системы отопления пря- мого действия; 3) водяные системы отопления с теплоснаб- жением от пристроенных (встроенных) котель- ных с электрокотлом. К тому же следует подчеркнуть, что все указанные системы являются более эффектив- ными при значительных отапливаемых площа- дях здания F. При малых же величинах F более эффективными оказываются водяные системы децентрализованного теплоснабжения с газо- потребляющими котлами. Ввиду отмеченного различия зон эффек- тивного использования рассматриваемых си- стем отопления представляет интерес изучение возможностей их рационального сочетания в определенных условиях. Ниже в качестве примера применения ком- бинированных систем рассматривается ситу- ация, отвечающая водяной системе отопления с теплоснабжением от газопотребляющего и электрического котлов. Энергетическая эффек- тивность данной системы, как очевидно, су- щественным образом зависит от соотношения долей тепловых затрат здания, покрываемых ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 57 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА за счет электронагрева и сжигания природного газа. На рис. 3 представлены характерные резу- льтаты расчетов по определению величины КТОП при варьировании доли теплопотерь зда- ния β, компенсируемых электронагревом. Со- гласно приведенным данным с ростом β умень- шается число скачкообразных изменений функ- ции КТОП . Так, их количество равно трем при β = 0,25, двум – при β = 0,5 и одному – при β = 0,75. Причем при увеличении β местопо- ложение указанных скачкообразных измене- ний смещается в область больших значений F. Отмеченное смещение обусловлено уменьше- нием общего годового расхода газа ввиду уве- личения электрической составляющей в ком- бинированной системе теплоснабжения, так что граничные значения расхода газа, отвечаю- щие его различным тарифам, достигаются при больших величинах отапливаемой площади. Как свидетельствуют приведенные на рис. 3 данные, в условиях относительно малых пло- щадей здания наиболее эффективным явля- ется применение водяных систем отопления с газопотребляющими котлами, а также рас- сматриваемой комбинированной системы при небольших величинах β. По мере возраста- ния отапливаемой площади для обеспечения Рис. 3. Зависимость коэффициента приведенных затрат энергии топлива КТОП от величины отапливаемой площади F для комбинированной системы водяного отопления с газопотребляющим и электрическим котлами для высокотемпературной зоны Украины при различной доле теплопотерь β, покрываемых за счет электронагрева: 1 – β = 0; 2 – β = 0,25; 3 – β = 0,5; 4 – β = 0,75; 5 – β = 1,0. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №558 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА высокой энергетической эффективности зда- ния необходимо соответствующее увеличение параметра β, т.е. повышение доли электриче- ской составляющей в комбинированной систе- ме теплоснабжения. Выводы В работе представлены результаты расчет- ных исследований, касающиеся оценки энерге- тической эффективности зданий коттеджного типа в условиях применения систем децентра- лизованного теплоснабжения, которые базиру- ются на водяном отоплении с теплоснабжени- ем от газопотребляющих котлов и различных систем электрообогрева. При этом: 1. Предложена методика оценки энергети- ческой эффективности зданий, в основу кото- рой положен учет приведенных затрат энер- гии топлива. Одна из основных особенностей данной методики заключается в том, что при определении указанных затрат принимается во внимание дифференциация цен на природный газ в зависимости от объемов его годового по- требления, а также двух- и трехзонные тарифы на электроэнергию. 2. На базе разработанной методики для различных температурных зон Украины выпол- нен сравнительный анализ эффективности во- дяных систем отопления с газопотребляющими и электрическими котлами, а также электриче- ских систем прямого и аккумуляционного дей- ствия. В частности, показано, что: - водяные системы отопления с газопотре- бляющими котлами оказываются более эффек- тивными, чем рассмотренные электрические системы при сравнительно малых значениях площади здания; - электрические системы отопления харак- теризуются большей энергетической эффек- тивностью при значительных отапливаемых площадях здания; - среди электрических систем отопления наиболее эффективной является система акку- муляционного действия. 3. Проведены исследования энергетиче- ской эффективности комбинированной водя- ной системы отопления с теплоснабжением от газопотребляющего и электрического котлов. Установлены закономерности влияния вели- чины доли теплопотерь, покрываемых за счет электронагрева, на характеристики эффектив- ности рассматриваемой комбинированной си- стемы. ЛИТЕРАТУРА 1. Сеппанен О. Европа устанавливает но- вые требования к энергетическим характери- стикам зданий // Энергосбережение. – 2010. – № 4. – 4 с. 2. Люке А. Первичная энергия как крите- рий энергетической эффективности // Экологи- ческие системы. – 2011. – № 9. – 6 с. 3. Широков Е.И. Экодом нулевого энерго- потребления // www.ecodom.ru 4. Тітенко С.М., Межений С.Я., Розинсь- кий Д.Й. Сучасний стан і перспективи розвитку систем електрообігріву в Україні (до постанов- ки питання) // Промислова електроенергетика та електротехніка. – 2006. – Bип. 4. – С. 3 – 9. 5. Использование электрической энергии в теплоснабжении / Фиалко Н.М., Прокопов В.Г., Шеренковский Ю.В. и др. // В мат. ХХ межд. конференции «Проблемы экологии и эксплуа- тации объектов энергетики. – К.: ИПЦ АЛКОН, 2010. – С. 240 – 241. 6. Пырков В.В. Электрические кабельные системы отопления. Энергетическое сопостав- ление. – Киев: ООО «Медиа-Макс», 2004. – 88 с. 7. Енергоощадна технологія електротепло- акумуляційного обігріву в житлово-комуналь- ному та аграрно-промисловому комплексах України / Під.ред. Д.Й. Розинського. – Київ: Видавництво Купріянова О.О., 2007. – 272 с. 8. Сучасний стан і основні напрямки за- стосування електричної енергії для теплопо- стачання в Україні / Під. ред. акад. НАНУ А.А. Долінського, к.т.н. Д.Й. Розинського. – К.: Ви- давництво Купріянова О.О., 2009. – 252 с. 9. Розинський Д.Й., Тимченко М.П. Елек- трокабельні системи обігрівання – підсумки та перспективи // Будівництво України. – 2005. – № 5. – С. 36 – 40. 10. Джангиров В., Лелюшкин Н., Маслов В. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 59 КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА Перспективы электроснабжения (Ч. 2) // Энер- горынок. – 2010. – № 2. – 5 с. 11. Желих В.М., Фіалко Н.М. Експери- ментальні дослідження температурних режи- мів сільськогосподарських приміщень при створенні локального мікроклімату із застосу- ванням інфрачервоного нагріву // Пром. тепло- техника. – 2011. – № 1. – С. 70 – 74. 12. Никифорович Є.І., Литвинюк Ю.М. Перспективи використання теплових насосів для утилізації наизькопотенційного тепла на прикладі ТЕЦ-5 м. Києва // Нова тема. – 2008. – № 4. – С. 13 – 16. 13. Халатов А.А., Коваленко А.С., Шевцов С.В., Франко Н.В. Вихревые теплогенепраторы (термеры) проблемы и перспективы // Вісник Академії митної служби України. – сер. техн. наук. – 2009. – № 1. – С. 78 – 90. 14. Онищенко Н.Ф., Вест Д.А. Технико- экономическая оценка внедрения централизо- вано-управляемых теплоаккумулирующих по- требителей-регуляторов в энергетике Украины. Книга 1. Общая пояснительная записка. – Киев: ООО «УКРЕНЕРГОПРОМ-2», 2006. – 77 с. 15. Die «DIN V 4701-10 : 2001-02, Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen, Teil 10: Heizung, Trinkwarmwassererwärmung, Lüftung». 16. Постанова Національної комісії регу- лювання електроенергетики України про тари- фи, диференційовані за часом доби, № 529 від 19.07.2005. 17. Постанова НКРЕ від 13.07.2010 № 812 «Про затвердження Роздрібних цін на природ- ний газ, що використовується для потреб на- селення, Міжнародного дитячого центру «Ар- тек» і Українського дитячого центру «Молода гвардія». 18. Статистичний щорічник України за 2007 рік. – Київ: Видавництво «Консультант», 2008. – 572 с. 19. Изменение № 1 СНиП 2.04.05-91 «Ото- пление, вентиляция и кондиционирование». – Приказ Госстроя Украины № 117 от 27.06.1996. Получено 05.09.2011 г.

Энергетическая эффективность комбинированных систем традиционного и электрического отопления зданий

Institution

Ähnliche Einträge