к.т.н. В.С. Горбачев
(495) 639-12-70
Введение.
Электричество — неотъемная часть нашей цивилизации. В основном оно ассоциируется с производственным процессом, освещением бытовыми приборами, работой различных механизмов и другими функциями и только в незначительной степени мы говорим об электричестве как об источнике тепловой энергии.
Именно этому аспекту в целом посвящено данное совещание и, следовательно, мое выступление.
По разным оценкам на цели теплоснабжения и горячего водоснабжения расходуется у нас в России 20 — 25 % всех используемых энергоресурсов. Это говорит о важности рационального их использования для экономики страны. В целом, принимая во внимание просторы России и географическое расположение (северное). На сегодняшний день:
— России в среднем затрачивается: 300 — 600 кВт•ч/м² в год (до 800)
— Германии — 250 — 260 кВт•ч/м² в год
— Финляндии — 125 — 135 кВ•ч/м² в год [I(9), I(7)]
Это говорит об огромных резервах в области отопления и горячего водоснабжения. Хотелось отметить еще одну тенденцию, которая будет характерной для России в структуре потребления электроэнергии. Сегодня бытовое потребление населения составляет 12 ÷ 15 %, в развитых странах до 25 %, а прогнозируется до 40 ÷ 60 %.
Если посмотреть на структуру индивидуального потребления энергии населением, то, например, I[7] для Швеции, характерны следующие показатели:
• 50 ÷ 55 % — отопление;
• 30 ÷ 35 % — горячая вода;
• 15 ÷ 20 % — пища и другое.
Следовательно: 1. Отопление, самая энергоемкая сфера;
2. В отоплении самый значительный резерв экономии энергоресурсов.
Перейдем теперь к отоплению именно прямому стационарному электроотоплению (ПСЭО). Для его установки используется 4 вида оборудования:
1. Электроконвекторы.
2. Кабельные «теплые полы».
3. Инфракрасные отопительные приборы.
4. Регулируемая и программируемая аппаратура.
Электроконвекторы примерно в 2 ÷ 3 раза дешевле «теплых полов» и инфракрасного оборудования, однако они менее экономичны и менее комфортны при эксплуатации. Управление позволяет регулировать температуру в каждом помещении в пределах 5 ÷ 30 °С. Все это оборудование имеет низкотемпературные нагревательные элементы, со сроком службы до 25 лет, электромагнитные излучения удовлетворяют самым жестким нормам и ниже многих электробытовых приборов. Они не выделяют запахов, не изменяют влажность. При правильном монтаже обеспечивают высокую пожаробезопасность.
Не буду подробно останавливаться на экологических преимуществах электроотоплении и его безопасности. В докладе сделан упор на экономической составляющей.
Моя позиция состоит в том, что все виды отопления должны использоваться, однако конкретный выбор способа определяется экономическими и экологическими характеристиками, которые зависят от доступных энергоносителей, тарифной политики, сложившейся структуры управления, финансовых возможностей и т.п.
Если интегрально посмотреть на обобщенную схему энергопотребления при централизованном традиционном отоплении и электроснабжении, которое всегда децентрализовано (рис. №1), можно видеть, по всем ключевым параметрам электроотопление имеет преимущество.
1. КПД электростанций не ниже котельных и бойлерных; КПД к ≤ КПД э.
2. Потери при транспортировке ниже у электроэнергии; РТ > РЭ.
3. Капитальные затраты на линии транспортировки тепла до потребителя ниже у электроотопления; Зтт > Зэс.
4. Капитальные затраты на выработку водоснабжения и электроэнергии выше чем на производство только электроэнергии; Зк+Зэл > Зэл.
5. Потери тепла у потребителя при традиционном отоплении выше, чем при использовании электричества; ∑РIТ > ∑РIЭ.
6. Монтаж и обслуживание электроотопления дешевле чем у традиционных систем: ∑МIТ > ∑М IЭ.
7. Срок службы электроотопительных систем в 2-3 раза больше, чем у систем с водяным теплоносителем.
Экономичность того или иного варианта отопления определяется соотношением цен на энергоноситель СЭН; стоимостью тепловой энергии СТ и тарифами на электроэнергию СЭЛ.
Конечно, где-то мы могли ошибиться, не учесть каких-то вопросов и с удовольствием поправим себя. В целом, напрашивается вывод о перспективности и экономической целесообразности электроотопления, особенно в условиях кризисного состояния ЖКХ у нас в России.
Индивидуальный дом.
Загородный индивидуальный дом для постоянного проживания общей площадью 248 м2 отапливается электрическими теплыми полами и электроконвекторами.
Использовалась специальная 2-тарифная схема для электроотопления: 4 часа — высокий тариф, 20 часов — низкий тариф. Обычный тариф на электроэнергию при газовом отоплении в в среднем 3,5 раза дороже.
Мощность электроотопления — 23,9 кВт
Мощность бытовых приборов и водонагревателя — 16,0 кВт;
Насосы бассейна — 9,0 кВт;
_____________________________________________________
Пиковая мощность — 48,9 кВт.
На входе стоял главный автомат 3х32А (21,6кВт)
Задачу ограничения мощность решал специальный 3-х фазный контроллер, который при превышении заданной мощности отключал определенные группы потребителей.
Теплоэнергетические и экономические результаты за отопительный сезон 2000-2001 следующие:
Высокий тариф — 592 кВт/ч;
Низкий тариф — 30296 кВт/ч;
Общая плата — 37978,53 Крон ≈ 1265 €
Стоимость оборудования и монтажа — 3232 €
Стоимость отопление за сезон 1 м2 — 5,1 €
Затраты электроэнергии на 1 м2. — 125 кВт•ч (Финляндия)
В целом расход энергии и оплата за электроэнергию оказалась ниже, чем предполагаемые расходы на электроэнергию и газовое отопление при традиционном подходе.
На рис.1 приведен годовой расход электроэнергии для одного и того же индивидуального дома: теплые полы; электроконвекторы; теплонакопители; электрический водонагреватель; котел на природном газе; тепловые насосы и радиаторы; Тепловые насосы и теплый пол (водяной).
На рис.2 приведены капитальные затраты на установку отдельных видов отопления
На рис.3 представлены годовые затраты энергии в индивидуальном доме без отопления (водонагрев, освещение, бытовые приборы и т.д.).
Выводы.
На всех рассмотренных объектах подтвердились расчетные характеристики и оправданность использования электроотопления. Применение специальных тарифов обеспечивает взаимную экономико-техническую выгоду пользователю и продавцу энергии. Использование ограничителей мощности позволяет не превысить допустимой мощности потребления и выровнить нагрузку для поставщика.
III. Экономическая эффективность отдельных объектов.
3.1. На Калининской АС (Тверская обл.) проектировался спортивный комплекс, состоящий из 2-х больших залов (футбольное поле и 2 теннисных корта) и различных вспомогательных помещений.
Общая площадь — 4168 м2.
Общий объем — 40150 м3.
Было дано задание проанализировать и сравнить традиционную систему отопления от городского теплоузла и электроотопления. При электроотоплении заложены инфракрасные панели и конвекторы. Стоимость оборудования ≈ 25000 €. Традиционное отопление в 2 — 2.5 раза дороже. Монтажные работы оказались примерно равны из-за высоты объекта и требований прокладки кабеля по потолочной части в трубах.
Эксплуатационные расходы при электроотоплении без льготного и 2-х тарифного режима оказались примерно в 2 раза ниже, чем при классической системе.
Расчеты по электроотоплению делались в 3-х различных фирмах, и результаты были близки. Оценка эксплуатационных расходов проводилась разными методами. У частной фирмы результаты оказались на уровне электроотоплении.
Если электроэнергия с АЭС будет продаваться на прямую по более низким тарифам, использованы методы выравнивания пиковых нагрузок, а так же 2-х тарифная система, экологический эффект предполагается более ощутимый.
Сегодня наиболее серьезным потребителем электроэнергии для целей отопления являются для больших мегаполисов загородные дома и коттеджи. Именно здесь наиболее ярко проявляются преимущества и возможности электроотопления: широкий диапазон управления температурами, возможность отключать отопление в неиспользуемых помещениях и т.п. Основная проблема — административные и физические ограничения подачи соответствующих мощностей.
Анализ капитальных затрат показывает, что затраты на электроотопление в 2 — 3 раза ниже, чем у традиционного подхода. Эксплуатационные затраты на газ, солярку, уголь и электричество мы пришли к выводу, что при сегодняшнем соотношении цен, прямое электроотопление выгодное или сопоставимо по затратам с отоплением, использующим газовые котлы.
И только в домах более 150 — 200 м2 для постоянного проживания просматривается экономическое преимущество отопления газом. Однако вопросы надежности, безопасности, экологии могут свести на нет все преимущества.
Одна из наиболее перспективных областей использования электроотопления — это городское хозяйство в условиях реформирования централизованной системы отопления ИСКХ. Устаревшие котельные 50 — 60-х годов, капитальный ремонт 50 — 60 % теплотрасс, плохая изоляция в жилом фонде, замена труб радиаторов в помещениях потребуют серьезного экономического анализа, и по-моему мнению во многих случаях электроотопление при объективном подходе окажется эффективным.
К сожалению, административные ограничения, сформированное в обществе предвзятое отношение, незнание современных возможностей электроотопления препятствует широкому внедрению этих подходов.
Так для школ, больниц и других государственных учреждений могут быть установлены специальные тарифы, обеспечивая экологию, надежность и стабильность отопления.
Исторические центры городов, архитектурные и культурные памятники, церкви, храмы, концертные залы, спортивные сооружения и другие объекты — потенциальные потребители электроэнергия.
Удобно использовать этот вид в торговых палатках и павильонах, магазинах, парикмахерских, офисах и т.п. Особенно перспективным можно считать северные и удаленные районы. Так в районах вечной мерзлоты города и поселки с централизованным отоплением пронизаны трубами (3 трубы) большого диаметра, снабжены дорогими котельными со значительным штатом, дорогими мощными насосами.
Мы предполагаем, что в этих условиях преимущества и достоинства децентрализованного отопления должны быть особенно заметны (пример Тура).
Список литературы.
- Полухин В. «Как греет Ваш потолок?», стр. 62 — 67, «Идеи Вашего дома», № 6, 1999 г.
2. Николаев П. «А у нас в коттедже газ. А у Вас?», стр. 50 — 52, «Идеи Вашего дома», № 8, 1999 г.
3. Дзекцер Н., Вавадский В. «Обеспечение энергосбережения в жилом фонде», стр. 8,9, «Строительство и бизнес», № 2, 2000 г.
4. Полухин В. «Проблемы водяного отопления», стр. 54 — 58, «Идеи Вашего дома», № 5, 1999 г.
5. Полухин В. «Доктора вызывали. О сервисе систем отопления», стр. 68-73, «Идеи Вашего дома», № 11, 2000 г.
6. Наумов А.Л. «Инженерные системы в загородном доме», стр. 20,21, «СТРОН», № 2, 2000 г.
7. Кокорев С. «Управление энергоресурсосбережением в жилищно-коммунальном хозяйстве», стр. 7, газ. «Строительство и бизнес», № 2, 2000 г.
8. Рукина И. «Не будем ждать кризиса или почему выгоднее экономить, чем безумно тратить», стр. 18 — 21, журн. «Моя Москва», № 2, 2000 г.
9. Миронов В. «Что мы отапливаем?», стр. 78,79, «Стройка», 1998 г.
10. Гайдукекевич В. «Энергосберегающее электрооборудование зданий», стр. 44 — 46, «Строй-Индекс», № 47, декабрь, 2001 г.
11. Тубинис В. «Автоматизация учета электроэнергии для бытовых потребителей», стр. 194,195, № 7, 2002 г.
12. «Проблемы энергопотребления в ИСКХ и влияние их на экологию», стр. 10 — 12, «Обустройство и ремонт», № 45, 2003 г.
13. Волков К. «И реактор плывет…», стр. 43 — 45, «Итоги», февраль, 2004 г.
14. Кириллов Н. «Возможные пути развития Российской энергетики», стр. 58 — 60, «Индустрия», № 1(27), 2002 г.
15. Яров А.Ю. «Проблемы комплексного подхода к энергосбережению в современных жилых зданиях», стр. 50 — 56, «СОК», № 2, 2002 г.
16. Литвинчук Г. «Сколько стоит тепло?», стр. 20 — 23, «Построить и жить», 2002 г.
17. Некрасов М. «Энергосберегающий дом», стр. 10, 12, «Обустройство и ремонт», № 50(129), 2002 г.
18. Пшеничников В. «Локальные системы отопления без промежуточного теплоносителя — шаг к экономии», стр. 200, «Стройка», № 3, 2003 г.
19. «Электрическое отопление вчера и сегодня «, ООО «НПФ «Терм»», «Интернет»
20. Бондаренко В.В. «Экономический эффект электрического отопления. Перспективы отопления», ООО «НПФ «Терм»», «Интернет»
21. Щербаков М.И., Левитес А.А., «Контроль качества и безопасности строительных объектов», стр. 34 — 36, «Профессиональное строительство», № 1,2003 г.
22. — Считаем тарифы на отопление.
— Сколько стоит отопление загородного дома.
— Экономические аспекты затрат на ТО и ПЭ для загородного дома. (Строй-индекс, 2001 г.).
23. Электроотопление в многоквартирных домах (Ц. Свозил).
24. Автономные системы современного электроотопления.
25. — Электроотопление в городе.
— Использование электроотопление в инфраструктуре города.
26. Электроконветоры.
27. Инфракрасное отопительное оборудование.
28. Электроотопление загородного дома.
29. Современные возможности электроотопления.
30. ИК-отопление или «Теплые полы». Что выбрать?
31. Управление автономным отоплением загородного дома.
32. Некоторые аспекты использования электроотопления в многоквартирных домах (Горбачев В.С., Ц. Свозил).
33. Проблемы ЖКХ и новые подходы к отоплению (Горбачев В.С., Ц. Свозил).