Промышленное отопление: анализ 2-х наиболее популярных методов

Промышленное отопление: анализ 2-х наиболее популярных

Промышленное отопление во многом отличается от того, которое мы привыкли применять дома. Прежде всего это происходит из-за колоссальных размеров производственных зданий. Потом мы рассмотрим наиболее оптимальные способы обогрева столь просторных помещений.

Неспециализированные положения

Сходу стоит подчернуть, что отопление промышленных зданий посредством водяных контуров не употребляется вовсе за счёт своей нерентабельности. Одна лишь разводка контуров обойдётся весьма дорого и будет значительно мешать монтажу других нужных для работы цехового оборудования коммуникаций.

А вдруг ещё учесть большую цена эксплуатации и техобслуживания, то сходу делается ясно, из-за чего до недавнего времени единственным вариантом являлся только воздушный метод обогрева.

На сегодняшний же сутки широкое распространение кроме этого взяло инфракрасное отопление промышленных помещений, которое уже удачно используется в течение тридцати лет государствами Северной Америки и Европы. Эти два варианта мы и разберём более детально.

Вариант №1: воздушное отопление

Устройство воздушного обогрева достаточно простое:

Наименование элементаНазначение
Водяной либо паровой калориферУстанавливается в отдельном намерено оборудованном помещении и осуществляет нагрев воздуха
Коллекторы и воздуховодыТранспортируют уже нагретый воздушное пространство в места, предназначенные для обогрева
Распределительные головки либо направленные жалюзиРаспределяют подачу тёплого воздушного потока по помещению

Преимущества

  1. Доступная цена реализации всей системы. Металла на трубопровод отопления расходуется довольно немного, а само оборудование с учётом промышленных масштабов имеет в полной мере приемлемую цена.
  2. Возможность совмещения с вентиляцией и кондиционированием воздуха.

Недостатки

А вот отрицательные стороны значительно весомее, что и заставляет в некоторых случаях серьёзно задуматься об альтернативе воздушному отоплению.

  1. не сильный энергосбережение, что ведет к большим растратам в ходе эксплуатации системы. Происходит это из-за элементарных законов физики, благодаря которым разогретый воздушное пространство поднимается вверх. А ведь потолки промышленных помещений смогут вздыматься до десяти и более метров, при том, что рабочие и нуждающаяся в обогреве техника находятся на высоте до двух-трёх метров. Так, до восьмидесяти процентов здания прогреваются напрасно.

Совет: кроме этого нужно осуществить качественную теплоизоляцию крыши, в противном случае тепловые и, следовательно, финансовые утраты будут ещё более большими.

Вариант №2: инфракрасное отопление

Данный вариант осуществляется посредством газовых либо электрических инфракрасных обогревателей отопления и имеет весьма весомые преимущества:

Преимущества

  1. Простота установки своими руками. Компактные устройства достаточно закрепить на любой поверхности, направить в нужную сторону и включить. К тому же не нужно монтаж дополнительных коммуникаций для транспортировки тепла, что существенно снижает затраты.

  1. Рациональное распределение тепловой энергии. Разглядываемое оборудование осуществляет обогрев за счёт излучения подобно солнцу. Так, всё тепло уходит как раз в том направлении, куда направлен обогреватель. Удельная отопительная черта промышленных зданий наряду с этим не имеет значения, поскольку затрат на отопление стен и воздуха под потолком не происходит.

  1. Высокая скорость нагрева. Нет необходимости долго ожидать, пока прогреется вся комната, тепло перед прибором ощущается сходу.

Совет: рекомендуется размещать инфракрасные обогреватели так, дабы они охватывали лишь территории с людьми и нуждающимся в тепле оборудованием. Так вы добьётесь ещё большей экономии энергоносителей.

  1. Создание здорового микроклимата. Тут возможно выделить сходу пара моментов:
Положительный эффектКомментарии
Нагрев нижней территории помещенияТепло находится не вверху, как это происходит в случае воздушного обогрева, а внизу, где работают люди, что есть профилактикой простудных болезней
Отсутствие активной циркуляции воздушных массПыль меньше клубится в воздухе, и локализируются вредоносные бактерии
Воздушное пространство не сушитсяЧрезмерная сухость вредна для людской здоровья

Вывод

Промышленные постройки отличаются своими громадными размерами, что оказывает своё влияние и на методы их обогрева. Так, к примеру, популярное для жилого сектора водяное отопление в этом случае будет нерентабельно. Но воздушное и инфракрасное превосходно справляются с поставленной задачей.

На видео представлены дополнительные материалы.Лучистое промышленное отопление есть на сегодня наиболее выгодным.

Научно-исследовательская (творческая) работа «Экономичность различных видов отопления в жилых помещениях»

Скачать:

ВложениеРазмер
munitsipalnoe_obshcheobrazovatelnoe_uchrezhdenie.doc402 КБ
issledovanie_na_temu.ppt2.93 МБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Потаповская средняя общеобразовательная школа»

Волгодонского района Ростовской области

Научно-исследовательская (творческая) работа

«Экономичность различных видов отопления в жилых помещениях»

Новикова Надежда, ученица 11 класса

Руководитель: Скляров Михаил Михайлович,

  • Введение 3
  • Теоретическая часть 4
  • Практическая часть 12
  • Заключение 16
  • Литература 17
  • Приложения 18

С наступлением холодов проблема отопления напоминает о себе все чаще и чаще. Чем отопить свой дом, чтобы сделать его максимально комфортным и экономичным для жилья?

Мы тратим очень большую сумму денег за коммунальные услуги, не предполагая, что это может обходиться гораздо дешевле.

Основная цель отопления – создание теплового комфорта в помещениях, т.е. тепловых условий, благоприятных для жизни деятельности человека. Тепловой комфорт в холодное время года обеспечивается, если поддерживать определенную температуру воздуха в помещении, температуру внутренней поверхности наружных ограждений и поверхности отопительных установок.

Выявить наиболее экономичный вид отопления жилых помещений.

1) Рассчитать количество теплоты, которое необходимо для отопления:

А) Трехкомнатной квартиры

Б) Дома с газовым отоплением

В) Дома с печным отоплением

2) Выяснить оплату отопления за 6 месяцев.

3) Провести сравнительный анализ различных систем отопления.

4) Рекомендации по видам отопления.

  1. Изучение научной литературы.

3.Сравнительный анализ полученных результатов.

2. Теоретическая часть.

2.1 Историческая справка.

Среди тех, кто внес значительный вклад в развитие идей термодинамики, были Б. Томпсон (граф Румфорд), Р. Майер и Дж. Джоуль.

Заслугой Томпсона является опровержение бытовавшей в XVIII в. теории “калорической жидкости”, которая перетекает из одного тела в другое при нагревании или охлаждении. При этом (по аналогии с течением воды) полное количество калорической жидкости должно сохраняться. Наблюдая сильное нагревание, возникавшее в результате сверления стволов пушек на оружейном заводе, Томпсон заметил, что это невозможно объяснить перетеканием калорической жидкости от других тел, тем более что эффект накапливался, т.е. теплота каким-то образом генерировалась. Он попытался провести количественные эксперименты. В одном из них для охлаждения сверла использовалась вода. Томпсон измерял рост температуры воды вплоть до кипения и, как он вспоминал, “заметил удивленное выражение лиц окружающих, когда они увидели, что вода закипела без всякого огня”. Томпсон пришел к выводу, что теплота не является материальной субстанцией, так как опыт свидетельствовал, что количество этой субстанции может неограниченно возрастать. Он высказал предположение, что нагревание являлось результатом той работы, которую совершали силы трения.

Важный, но, к сожалению, не оцененный современниками вклад в установление закона сохранения энергии в приложении к тепловым процессам внес немецкий врач Р. Майер. Именно он, сравнивая цвет венозной крови у людей, живущих на севере и на юге, первым с определенностью высказал утверждение, что теплота есть просто иная форма энергии.

Устройство, с помощью которого Дж. Джоуль в 1847 г. доказал, что механическая и тепловая энергия могут переходить из одной формы в другую, и измерил механический эквивалент количества теплоты, состояло из двух массивных тел массами М/2, подвешенных на нитях так, что при своем движении вниз с высоты h они раскручивали систему погруженных в воду легких лопастей. Сосуд с водой был теплоизолирован. Таким образом, нагревание массы m воды можно было отнести за счет механической работы, совершенной вращающимися лопастями, которые, в свою очередь, получали кинетическую энергию вращения за счет изменения потенциальной энергии опускающихся грузов. Если признать справедливость закона сохранения энергии в любых формах, то механическая работа должна равняться количеству теплоты, затраченной на нагревание воды:

A = dU = Мgh = Q = cVmdT.

Джоуль сравнил значения A в Дж (сам Джоуль употреблял, конечно, другие единицы работы) и Q в калориях, которые являются устаревшими единицами измерения количества теплоты (1 ккал равна тому количеству теплоты, которое нужно, чтобы нагреть 1 кг воды на 1 °С в интервале от 14,5 до 15,5 °С). Полученный Джоулем результат (1 кал = 4,15 Дж) несколько отличался от известного теперь:

Однако следует признать, что для своего времени точность опыта Джоуля была очень высокой.

2.2 Внутренняя энергия

Одной из основных величин, используемых в термодинамике, является внутренняя энергия тела. Внутренняя энергия – это энергия движения и взаимодействия частиц (молекул), из которых состоит тело.

При этом мы исключаем из рассмотрения механическую энергию тела, как единого целого. (считаем, что тело неподвижно в данной системе отсчета и потенциальная энергия его взаимодействия с другими телами равно 0).

Внутренняя энергия макроскопического тела равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения всех молекул (или атомов) тела и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом.

Формула для внутренней энергии для идеального газа:

где i- число степеней свободы.

Число степеней свободы – это число возможных независимых направлений движения молекулы.

Внутренняя энергия одноатомного газа:

Внутренняя энергия двухатомного газа:

Существует два способа изменения внутренней энергии системы: теплопередача и совершение работы.

Теплопередача – процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы.

Мерой передачи энергии является количество теплоты.

Количество теплоты, получаемое телом, – энергия, передаваемая телу из вне в результате теплопередачи.

Теплопередача (теплообмен) – это процесс обмена энергией между системой и окружающими ее телами; при этом нет изменения внешних параметров состояния системы (P, V, T). Теплопередача осуществляется либо путем непосредственного взаимодействия частиц системы с частицами среды при их случайных столкновениях (теплопроводность, конвекция), либо путем обмена электромагнитным излучением (лучеиспускание). Например, при столкновении “холодного” и “горячего” газов молекулы нагретого газа передают энергию (при случайных столкновениях) молекулам холодного газа. Вода в море в дневное время прогревается (получает энергию) за счет излучения, посылаемого Солнцем. Энергия, полученная или отданная системой в процессе теплопередачи, называется количеством тепла. Количество тепла Q измеряется в Джоулях (Дж) и является величиной скалярной. Q > 0 (положительная величина), если система получает тепло;

1. Нагревание и охлаждение веществ. Удельная теплоемкость вещества

Нагревание – процесс, при котором при подводе количества тепла Q температура вещества (твердого тела, жидкости или газа) линейно повышается (рис. 1). Количество тепла, необходимое для нагревания вещества массой m, определяется по формуле

где t1 и t2 – начальная и конечная температуры нагрева; с – удельная теплоемкость вещества.

Охлаждение – процесс, при котором при отводе количества тепла Q температура вещества линейно понижается.

Удельная теплоемкость вещества – величина, равная количеству тепла, необходимому для нагревания единицы массы вещества на один градус. Удельная теплоемкость измеряется в К (К – градус по шкале Кельвина). 2. Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления.

Плавление – процесс превращения твердого тела в жидкость. Этот процесс для разных веществ происходит при определенной температуре плавления. Пока твердое тело не расплавится температура плавления tпл остается постоянной.

Обратный процесс, при котором жидкость переходит в твердую фазу, называется кристаллизацией. Количество тепла Q, которое нужно для плавления вещества массой m, можно рассчитать как

где l – удельная теплота плавления. Удельная теплота плавления равна количеству тепла, необходимому для расплавления единицы массы вещества. Измеряется величина l в Джоулях на килограмм.

3. Парообразование и конденсация. Удельная теплота парообразования

Парообразование (кипение) – процесс превращения жидкости в пар. Этот процесс для разных жидкостей происходит при конкретной температуре кипения. Пока жидкость кипит, температура кипения t кип остается неизменной.

Обратный процесс, при котором пар переходит в жидкость, называют конденсацией.

Количество тепла, необходимое для превращения жидкости массой m в пар:

где r – удельная теплота парообразования

Удельная теплота парообразования равна количеству тепла, которое нужно для превращения единицы массы жидкости в пар. Величина r измеряется в Джоулях на килограмм.

4. Горение топлива. Удельная теплота сгорания

Количество тепла, выделяющееся при сгорании топлива массой m рассчитывается по формуле:

где q – удельная теплота сгорания топлива.

Удельная теплота сгорания топлива q численно равна количеству тепла, выделенному при сгорании единицы массы топлива. Величина q измеряется в Джоулях на килограмм.

2.4 Тепловые сети.

Для отопления жилых домов используют теплосети.

Тепловая сеть – это система прочно и плотно соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителей (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.

Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации.

Наиболее ответственными элементами являются трубы, которые должны быть достаточно прочными и герметичными при максимальных давлениях и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, высоким термическим сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.

Снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических процессов) состоит из трех взаимосвязанных процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: мощности, виду источника теплоты и виду теплоносителя.

По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местные системы теплоснабжения – это системы, в которых три основных звена объединены и находятся в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и передача ее воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные системы, в которых от одного источника теплоты подается теплота для многих помещений.

По виду источника теплоты системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При системе районного теплоснабжения источником теплоты служит районная котельная, теплофикации-ТЭЦ.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы: водяные и паровые.

Теплоноситель – среда, которая передает теплоту от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Теплоноситель получает теплоту в районной котельной (или ТЭЦ) и по наружным трубопроводам, которые носят название тепловых сетей, поступает в системы отопления, вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированной в нем теплоты и отводится по специальным трубопроводам обратно к источнику теплоты.

В водяных системах теплоснабжения теплоносителем служит вода, а в паровых – пар. В Беларуси для городов и жилых районов используются водяные системы теплоснабжения. Пар применяется на промышленных площадках для технологических целей.

Но в нашей стране много домов, которые имеют печное отопление их отапливают дровами, углем или устанавливают специальные газовые котлы.

Рассчитаем объем в 3-х комнатной квартире и доме:

  1. Рассчитаем массы воздуха в каждой комнате:
  1. Вычислим внутреннюю энергию.

4.Рассчитаем количество теплоты, которое необходимо для нагревания помещения на 25С.

Q= cm( t1 – t2) (с=1,01 кДж/кг*К)

5.Рассчитаем внутреннюю энергию, которую приобрел воздух при нагревании на 25С.

6.Рассчитаем количество топлива, необходимого для нагревания этой массы воздуха за 1 день.

Удельная теплота сгорания:

А) каменный уголь q= 29 МДж/кг

Б) СН 4 (метан) q= 44 МДж/кг

В) дерево q= 13 МДж/кг

7.) Рассчитаем количество необходимого топлива с учетом того, что отопительный сезон длится 6 месяцев.(N=180 дней)

M= N*m (M-масса топлива за 6 месяцев)

8.) расчет стоимости, Ц=N*M*ц(ц-цена 1 кг топлива)

№1. Таблица объемов. Вычислим объем каждой комнаты, зная её площадь и высоту.

Технико-экономический анализ систем теплоснабжения

Журнал «Новости теплоснабжения» № 6, 2005, www.ntsn.ru

К.т.н. В.А. Клименко, ген. директор, А.И. Егорова, консультант, С.В.Димитров, консультант, ООО «Гипрониигаз-МП», г. Москва

Актуальность расчетов систем теплоснабжения определяется, прежде всего, согласно проекту Закона «О теплоснабжении», необходимостью создания схем теплоснабжения поселений. Задача подробного технико-экономического анализа систем теплоснабжения возникает с одной стороны в связи со сложным устройством самих исследуемых систем, а с другой – со стремлением как можно точнее оценить финансово-экономические и технические показатели их работы для создания систем, обеспечивающих наиболее экономичное бесперебойное теплоснабжение.

В ходе проведения совместных работ по проблемам теплоснабжения с РАО «ЕЭС России», ВНИПИэнергопром и датской компанией Ramboll специалисты ООО «Гипрониигаз-МП» разработали методику модульного технико-экономического расчета схем теплоснабжения. Ниже приведены некоторые результаты такого расчета, где объединены традиционные российские методы проведения технических и экономических расчетов и европейские методы экономического анализа, которые Ramboll применяет для анализа эффективности инвестиций в теплоснабжении. Форма расчета позволяет достаточно оперативно и наглядно получить ответ на вопрос о выборе наилучших вариантов инвестирования в развитие системы ЦТ, оптимизации схемы теплоснабжения.

Технико-экономический расчет естественным образом распадается на техническую и экономическую части, состоящие из ряда программных модулей.

Экономический расчет довольно-таки прозрачен, что обусловлено существованием ряда стандартных методик и универсальных программ для оценки экономической эффективности, а также относительно большими возможностями реализовывать специализированные программы по экономическому анализу систем теплоснабжения.

Методы технико-экономического анализа

Техническая часть. Основную сложность в подобных расчетах, как правило, представляет техническая часть – преобладают единичные расчеты различной сложности ввиду отсутствия универсальной методики технического расчета. Это обусловлено уникальностью схем теплоснабжения городов и существованием большого разнообразия источников (ТЭЦ, котельные, ГТУ и ПГТУ), каждый из которых, по сути, индивидуален. Например, ТЭЦ строится по индивидуальным проектам и характеристики зависят не только от состава основного оборудования, но и от топлива, конфигурации, нагрузки, технического состояния, а энергетические характеристики турбин существуют, как правило, в виде экспериментальных диаграмм.

Методы технико-экономического анализа, существующие на сегодняшний день, можно классифицировать следующим образом:

• точный единичный технический расчет и оценка экономической эффективности для конкретного варианта;

• приближенный общий технический расчет и оценка эффективности проекта на основе разности показателей проектов;

• универсальный модульный расчет.

В отечественной практике в настоящее время используется, в основном, 1 -ый из указанных методов – анализ для конкретной ситуации, как технический, так и экономический, что обусловлено указанными выше трудностями технического расчета и конкретной спецификой экономической ситуации в каждом случае, а также отсутствием универсальной системы расчета.

Второй метод используется в зарубежной практике (в частности, в датской) и пока не нашел широкого применения в нашей стране.

Универсальному модульному расчету, разработанному в ООО «Гипрониигаз-МП», как уже было сказано выше, и посвящена настоящая статья. Модульность заключается в том, что существующие блоки-составляющие программы независимы и могут быть «собраны» в различных комбинациях в зависимости от конкретного расчета и поставленной задачи. После каждого проведенного расчета происходит обогащение базы данных за счет полученных результатов.

Сравнение российского и зарубежного подходов к расчету схем теплоснабжения. Попробуем разобраться, почему западная методика не пользуется у нас особой популярностью. Зарубежный подход к техническому расчету основывается, в основном, на экспериментальных данных и результатах конкретных расчетов.

Сравним подходы с точки зрения вычисления расчетной нагрузки и годового расхода теплоты на отопление и вентиляцию. В российском подходе расчетная тепловая нагрузка определяется по фактической присоединенной нагрузке или точным расчетом жилого фонда (по справке формы 18 ЖКХ и удельным расходам на отопление 1 м 2 из СНиП), затем считается годовое потребление тепла – с учетом климатических данных (повторяемость температур наружного воздуха за отопительный сезон). В подходе Ramboll, напротив, сначала определяется годовое потребление тепла по среднему удельному расходу на отопление 1 м 2 и числу часов максимальной нагрузки. И лишь потом считается расчетная тепловая нагрузка – делением годового потребления на число часов максимальной нагрузки.

Обратимся теперь к расчету годового расхода сетевой воды. В российской практике расход сетевой воды на отопление постоянен на протяжении всего отопительного периода, что соответствует качественному регулированию. Он определяется как расход воды при расчетной нагрузке. К расходу на отопление прибавляется расход воды на ГВС. Зарубежными специалистами годовой расход сетевой воды определяется делением годового отпуска тепла на среднюю величину охлаждения – 50 О С. Такой подход соответствует количественному регулированию, характерному для западных систем ЦТ.

Различается также и расчет потерь тепла через изоляционные конструкции и с утечкой сетевой воды. В нашей стране потери тепла через изоляционные конструкции задаются по фактическим потерям или рассчитываются по нормативам потерь (нормативные потери в тепловых сетях рассчитываются по удельным тепловым потерям для разных видов труб и температурных режимов на основе СНиП и корректируются результатами испытаний выборочных участков труб). Утечка сетевой воды согласно СНиП рассчитывается как доля от объема воды в тепловой сети. На Западе потери тепла через изоляционные конструкции рассчитываются по длине труб с разными удельными тепловыми потерями, а утечка сетевой воды рассчитывается по длине труб с разными удельными потерями теплоносителя, выраженными в м 3 /ч/км.

По-разному происходит и расчет технико-экономических характеристик источника. В российском подходе они рассчитываются на основании расчета тепловой схемы источника тепла (ТЭЦ, котельной или ГТУ), расчетов энергетических характеристик оборудования (котлов, турбоагрегатов, ГТУ) и систем на конкретных режимах с использованием данных об оборудовании. В зарубежном подходе дело обстоит иначе:

• источник описывается электрической мощностью, общим КПД, отношением электрической мощности к тепловой – Cm;

• производство электроэнергии источником определяется по годовому производству тепла и коэффициенту Cm;

• годовой расход топлива на источнике считается по сумме годового производства электроэнергии и тепла и общему КПД.

Экономическая часть. Обратимся теперь к экономической части модульного расчета.

Существует 2 основных подхода к анализу экономической эффективности инвестиционного проекта:

• на основе денежных потоков по каждому варианту отдельно, непосредственное сравнение вариантов с помощью абсолютных показателей эффективности: NPV, IRR и др. (чистая приведенная к сегодняшнему дню стоимость (NPV) – дисконтированная стоимость будущих денежных поступлений минус дисконтированная оценка стоимости инвестиций; данный показатель используется для оценки проектов, требующих капиталовложений. Внутренний коэффициент рентабельности (IRR) -норма внутренней рентабельности инвестиций, рассчитываемая путем нахождения такой ставки дисконтирования, при которой приведенная стоимость будущих денежных поступлений равняется приведенной сумме инвестиций – прим. ред.);

• на основе разницы денежных потоков инвестиционных и базового вариантов проекта, с помощью следующих основных показателей эффективности: NPV разницы вариантов, IRR разницы вариантов и др.

Ниже приведены преимущества каждого из них:

1. Рассмотрение каждого сценария проекта самого по себе дает больше информации по каждому варианту проекта в отдельности. Данный подход представляет интерес для кредитных институтов (а в некоторых случаях является необходимым для предоставления кредитору). Из результатов данного подхода легко получить результаты второго.

2. Второй подход – на основе разностных показателей эффективности – в некоторых случаях позволяет обходить ошибки или отсутствие в данных. Данный подход представляет особый интерес для акционеров. В ряде случаев во многом облегчает сравнительный анализ вариантов проекта.

На конкретном примере ниже показана взаимосвязь этих 2-х методов.

Так, из результатов расчета NPV и IRR по 2-м вариантам проекта в отдельности (первый подход) легко следуют результаты второго подхода

– NPV разницы вариантов, IRR разницы вариантов. Если в отношении NPV все просто (показатель NPV – аддитивная величина), то в отношении IRR такое следствие не совсем очевидно. IRR разницы 2-х вариантов проекта представляет собой ту ставку дисконтирования, при которой NPV обоих вариантов совпадают на заданный момент времени (см. рисунок). На рисунке представлен графический способ (как наиболее наглядный) определения IRR разницы 2-х вариантов проекта из результатов расчета абсолютных показателей эффективности по каждому варианту в отдельности.

Результаты экономических расчетов по ряду проектов.

Проект 1. Сооружение ГТУ-ТЭЦ, продиктованное необходимостью развития электрогенерирующих мощностей в городе.

– электроэнергия покупается у внешних источников и затем перепродается потребителям по более высокой цене;

– вариант, прибыльный для местного АО «Энерго».

– электроэнергия вырабатывается собственным источником – ГТУ-ТЭЦ;

– инвестиционный проект окупается за 11 лет.

• NPV разницы результирующих денежных потоков проектов (инвестиционный вариант минус базовый вариант) на рассматриваемом временном горизонте (16 лет) отрицателен.

• Темп роста NPV инвестиционного варианта выше, чем базового варианта.

Данный пример иллюстрирует случай, когда оценка инвестиционного проекта первым методом (методом расчета абсолютных показателей по каждому варианту в отдельности) приводит к ответу, в принципе, приемлемому со стороны кредитного института:

– предоставляется информация о реализации проекта на заданном горизонте планирования, включая кредитные обязательства, поправки на инфляцию и учет рисков;

– срок окупаемости проекта меньше, чем заданный горизонт планирования;

– наблюдается стабильный рост NPV. Однако сравнение базового и инвестиционного вариантов проекта любым из 2-х методов показывает, что инвестиционный вариант сильно уступает базовому, т.е. с точки зрения акционеров АО «Энерго» базовый вариант предпочтительнее.

Проект 2. Реструктуризация системы теплоснабжения части города с целью оптимального распределения нагрузки источников тепла и рационального использования топлива.

– ТЭЦ работает в неоптимальном режиме неполной тепловой загрузки, в районе ее действия загружены котельные, эффективность выработки тепла в которых ниже, чем на ТЭЦ;

– объединение ТЭЦ, указанных котельных и сетей, подключение котельных к магистрали ТЭЦ, перераспределение тепловой загрузки источников;

– заданный горизонт планирования проекта -5 лет, динамика роста NPV проекта указывает на то, что он окупится через 6 лет;

– расчет инвестиционного варианта производился «с запасом», т.е. при уточнении данных результаты проекта должны улучшиться.

• NPV разницы результирующих денежных потоков проектов (инвестиционный вариант минус базовый вариант) через 3,5 года становится положительным и далее продолжает возрастать.

Данный пример иллюстрирует случай, когда оценка инвестиционного варианта проекта с помощью расчета абсолютных показателей показывает, что инвестиционный вариант не окупается в заданный промежуток времени.

Однако сравнение базового и инвестиционного вариантов проекта любым из двух методов показывает, что инвестиционный вариант – прибыльный, базовый – убыточный. То есть инвестиционный вариант, естественно, предпочтительнее.

Проект 3. Сооружение энергосберегающей газотурбинной теплоэлектростанции (ГТЭС) на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ) для выработки электрической и тепловой энергии на основе метана, вырабатываемого на данном ГПЗ. Реализация тепла и большей части электричества на ГПЗ и оставшейся части электроэнергии на других предприятиях организатора проекта:

– инвестиционный проект для данной организации рассматривается как новый проект;

– срок окупаемости проекта – 5 лет;

– в случае реализации проекта ГПЗ ежегодно терпит убытки по сравнению с начальными условиями, но высокие результаты проекта позволяют компенсировать их (например, за счет снижения тарифов на энергию для ГПЗ). Данный пример иллюстрирует случай, когда для организатора проекта оценка эффективности инвестиционного проекта производится первым методом (методом расчета абсолютных показателей по каждому варианту в отдельности), поскольку строительство ГТЭС – новая идея для данного предприятия. Инвестиционный проект приемлем как для организаторов проекта, так и для кредитных институтов.

При оценке эффективности проекта необходимо также учесть интересы ГПЗ. С точки зрения акционеров ГПЗ проект является приемлемым, если будут компенсированы связанные с его реализацией убытки. В данном примере доходы от реализации проекта существенно превосходят потери завода, поэтому данные меры вполне осуществимы.

Учет возможных рисков во всех 3-х проектах проводится методом анализа чувствительности итоговых показателей проекта к изменению ряда управляющих параметров. Из анализа чувствительности определяются факторы, в наибольшей степени оказывающие влияние на результаты проекта. Такими факторами оказываются тарифы на тепловую и электрическую энергию и топливо, объем инвестиций.

Исследование эффективности систем отопления

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 04.05.2015 2015-05-04

Статья просмотрена: 995 раз

Библиографическое описание:

Шалаганова А. Н., Степанова О. А., Ермоленко М. В., Золотов А. Д. Исследование эффективности систем отопления // Молодой ученый. — 2015. — №9. — С. 350-354. — URL https://moluch.ru/archive/89/18191/ (дата обращения: 27.02.2020).

В статье рассматриваются радиаторная система отопления и «теплый пол». Показаны преимущества и недостатки данных способов отопления. Результаты представлены в виде SWOT-анализа.

Ключевые слова: система отопления, отопительные приборы, радиаторы, «теплый пол».

В холодное время года в помещениях условия теплового комфорта поддерживаются системой отопления. Отопление относится к инженерному оборудованию зданий. При проектировании отопления учитываются многие факторы, среди которых климатические условия и назначение помещений. Работа отопительных приборов характеризуется периодичностью в течение года [1].

По данным Агентства статистики Республики Казахстан, на нужды теплоснабжения используется более 80 миллионов Гкал тепловой энергии. Более 60 % тепла потребляется в городах и крупных населенных пунктах городского типа, которые характеризуются высотной жилой застройкой с общественными центрами и размещением промышленных предприятий. В пределах 30 % тепловой энергии вырабатывается небольшими котельными (мощность менее 100 Гкал/час) [2].

Продолжительность отопительного сезона на юге Казахстана составляет от 3500 до 4000 часов в год, при средней наружной температуре минус 2 °С, а на севере — превышает 5000 часов в год, при средней наружной температуре минус 8 °С. Следует иметь в виду, что в Казахстане работа оборудования происходит в диапазоне от плюс 50 до минус 50 о С. Все это объясняет стратегическую важность повышения эффективности теплоснабжения.

Казахстанские ученые Ахметжанова С. Б., Тусупбеков М. Б., Строева Г. В., Кысыков А. Б. представели основные проблемы развития системы теплоснабжения в РК. На основе мирового опыта, авторами определены направления реформирования системы теплоснабжения [3, 4].

Классификация систем отопления представлена на рисунке 1 [5].

Рис. 1. Классификация систем отопления

Классификация отопительных приборов следующая:

– алюминиевые секционные радиаторы;

– биметаллические секционные радиаторы;

– чугунные секционные радиаторы;

– стальные панельные радиаторы;

– стальные трубчатые радиаторы;

– конвекторы (напольные, настенные, внутрипольные);

– дизайн-радиаторы (отопительные приборы оригинальной формы, изготовляемые, из труб различного сечения, и предназначенные для применения в ванных комнатах и в иных помещениях, и способные удовлетворить практические любые запросы архитектора и дизайнера) [6].

В настоящее время существуют различные отопительные системы, поэтому исследование эффективности их функционирования является актуальной задачей

Исходя из актуальности темы, целью исследования было изучение эффективности радиаторной системы отопления и системы отопления «теплый пол».

Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:

– исследование отопительной системы с чугунными радиаторами;

– исследование системы отопления «теплый пол» — метапол (с трубами с горячей водой);

Чугунные секционные радиаторы традиционный и распространенный вид отопительных приборов, а система отопления «теплый пол» получила распространение в последнее время.

При изучении особенностей исследуемых системы отопления были проведены замеры температуры в различных точках помещения. Полученные результаты показаны на рисунке 2.

Рис. 2. Температура в помещении при радиаторном отоплении и системе отопления теплый пол

Результаты исследования данных видов отопления представлены в виде SWOT-анализа (таблица 1).

Разбираем по полочкам, как работает промышленное отопление

Отопление промышленных зданий – важный вопрос, который в большинстве случаев решается нестандартными методами. Дело в том, что такие помещения обычно создаются под определенные технологические процессы. И их размеры индивидуальны, в отличие от жилых. Площади таких сооружений могут варьироваться от десятков до нескольких тысяч квадратных метров. При этом каждое имеет собственную высоту. Часто рабочая зона, которую и необходимо обогревать, небольшая.

Особенности производственного обогрева

Отопление промышленных помещений в отличие от жилых имеет некоторые особенности:

  1. Оборудование для обогрева должно иметь максимальную эффективность.
  2. Место расположения установок не играет роли, особенно с точки зрения эстетики.
  3. Существуют здания, где поддерживать желаемую температуру нужно только в определенных зонах. Другие необходимо отапливать полностью.
  4. Важно учитывать теплопотери.

В зависимости от помещения и потребностей выбирается подходящее оборудование.

Эффективные виды производственного отопления

Существует масса производителей, предлагающих разные промышленные системы отопления. Самыми эффективными из них считаются:

Рассмотрим каждую более подробно.

Паровое отопление

Сразу нужно уточнить, что этот вид отопления ставится в здания, где нет выделения аэрозолей и горючих газов, а также постоянной пыли. Например, для цехов по производству тротуарной плитки такой обогрев не подойдет.

  1. Постоянная высокая температура (чаще превышающая сто градусов).
  2. Помещение прогревается в кратчайшие сроки. При необходимости охлаждается оно тоже быстро.
  3. Количество этажей в сооружении не играет никакой роли.

Важно! Паровое отопление промышленных предприятий идеально подходит для периодического прогрева.

  1. Постоянный громкий шум во время эксплуатации.
  2. Практически невозможно регулировать количество пара и теплоотдачу.

Если рассчитывать установку оборудования для здания в 500 квадратов и высотой потолков в 3 метра, примерная стоимость обслуживания в зимний период составит от 30 до 90 тысяч рублей. Такая немала разница зависит от частоты использования и топлива.

Водяное отопление

Главной составляющей этой системы отопления, применяющейся в промышленных зданиях, является котел, способный работать практически на любом виде энергоносителя: электричество, газ, жидкое и твердое топливо. Самыми экономными (для того же помещения) считается газ – порядка 1300 долларов в сезон, или каменный уголь – 1500. Другие варианты чаще всего стоят дороже, а потому рассматривать их не стоит.

Существуют некоторые особенности водного отопления:

  • высокое давление;
  • есть возможность поддерживать дежурную температуру, позволяющую не промерзать зданию;
  • в случае если температура в помещении упадет до нуля – установка может выйти из строя;
  • если оборудование не используется – добавляется антифриз.

Воздушное отопление

Одной из главных особенностей воздушного обогрева хозяйственных и промышленных помещений является возможность производить его на определенном участке или по всей площади. Этот вид отопления характеризуется следующими факторами:

  1. Воздух всегда двигается.
  2. Постоянная фильтрация и обновление.
  3. Распределение температуры происходит равномерно по всему пласту.
  4. Безопасно для человека.

В основном такие установки берут воздух прямо из помещения, чтобы лишний раз не нагревать его. После этого он проходит фильтрацию, доводится до необходимой температуры и опять отправляется внутрь. Это позволяет заметно минимизировать затраты. Но воздух снаружи также подается.

Главным достоинством такой системы является быстрое нагревание помещения. При этом она имеет целый ряд недостатков:

  1. Горячий воздух по законам физики поднимается вверх, а холодный остается внизу. Получается, что при низких потолках голова человека будет находится в горячей области, а ноги в холодной. И только туловище будет в нормальной. Это часто негативно влияет на организм, приводя к заболеваниям.
  2. Большой расход электроэнергии.
  3. Если установка местного назначения, она высушивает воздух, из-за чего необходимо дополнительно использовать увлажнители.

Электрическое отопление

Отопление с помощью этого вида энергоносителя позволяет использовать самые разные разработки. Так, например, если площадь предприятия имеет небольшие размеры, можно установить инфракрасные излучатели. Подобные системы отлично подходят для складских помещений.

Кроме того, прекрасно себя зарекомендовали тепловые завесы. Обычно они устанавливаются в местах, где воздух снаружи может попасть внутрь – входные двери. С помощью тепла создается барьер, не позволяющих холоду попасть в помещение. Эта системы удобна, но она не всегда поможет полностью обогреть здание, так что может появиться потребность в дополнительном оборудовании. Использование этого метода обойдется хозяину примерно в 7,5 тысяч долларов за отопительный сезон. Так что при таких расходах можно и задуматься о выборе другого способа.

Самыми эффективными на сегодняшний день многие специалисты считают потолочные системы — инновационные технологии, позволяющие быстро достичь нужного результата. Существенным отличием лучистых установок является прогревание пола, стен и предметов внутри здания. При этом воздух нагревается только от них. Получается, что у сотрудников ноги и туловище находятся в тепле, а голова в прохладе. В связи с этим удается избежать развития заболеваний или простуды у работников.

Существует масса достоинств:

  1. Обогрев локальной зоны.
  2. Длительный срок эксплуатации без каких-либо реконструкционных работ.
  3. Расположение на минимальной площади.
  4. Технология имеет небольшую массу, из-за чего монтаж промышленного отопления производится быстро и просто. Такой обогрев подходит для любого помещения.
  5. Быстрое отопление предусмотренной площади.
  6. Подобное оборудование прекрасно подходит для зданий, у который возникают проблемы с достаточным количеством электричества.

Иногда ИК-отопление устанавливается в виде настенных панелей. Такое решение нередко используется на СТО, в ангарах и на складах небольшой высоты.

Многие специалисты считаются, что именно лучистые нагреватели подходят для отопления промышленных помещений лучше остальных, так как не только ускоряют производственный процесс, но и благоприятно влияют на здоровье сотрудников.

Что жe, существует масса оборудования, позволяющего отапливать производственные сооружения. Они питаются различным сырьем и применяются для разных ситуаций. Главное, что нужно сделать – определиться с конкретными целями, подобрать нужную технологию для существующих условий.

Анализ эффективности использования различных видов отопления в городском хозяйстве

Виктор ГОРБАЧЕВ,
ООО «ВИКС-1», г. Москва, Россия
Владимир ФИЛАРЕТОВ
ИАПУ ДВО РАН, г. Владивосток, Россия

Вступление.

Рассматриваются общие проблемы централизованного отопления жилых объектов. Качественно сравниваются экономические показатели существующего водяного отопления с децентрализованным прямым электроотоплением. Показана экономическая эффективность электроотопления и намечены области и регионы, где использование электроэнергии для отопления даст значительный эффект.

Актуальность проблем отопления.

Изменение экономической ориентации России привело к необходимости проведения реформы в жилищно-коммунальной сфере. До сих пор значительные бюджетные средства выделяются для дотации жилищно-коммунального хозяйства, а одна из самых затратных частей — отопление. Уже сегодня стоимость отопления составляет больше половины от всех коммунальных платежей. Анализ состояния систем отопления показал, что на него тратится 25-35% энергетических ресурсов России, а из них около 30% — это прямые потери [1,2]. Износ трубопроводов по стране составляет 50 — 70%. Значительные потери связаны с эксплуатацией устаревших и малоэффективных котельных, с большой протяженностью и неудовлетворительной изоляцией теплотрасс, плохой теплозащитой подъездов зданий и отсутствием у населения мотивации к экономии тепла из-за отсутствия системы учета и контроля потребляемой тепловой энергии. Следует отметить, что дома, построенные в России до 2000 г. имеют неудовлетворительные теплозащитные характеристики и по сравнению с современными строительными нормами требуют для отопления примерно в 2 ÷ 2,5 раза больших энергетических затрат. Кроме прямых потерь тепла значительный объем финансирования требуется и для эксплуатации существующей традиционной системы отопления, а также для устранения постоянно возникающих аварийных ситуаций (вскрытия и ремонта теплотрасс, восстановления жилищного фонда после протечек). Существующая практика организации отопления и используемое устаревшее оборудование часто приводят к загрязнению окружающей среды и значительному ухудшению экологической ситуации в городах. Есть несколько путей решения проблем отопления, и один из них — переход на современное стационарное прямое электроотопление. В России пока в массовом сознании электроэнергия прежде всего ассоциируется с освещением, бытовыми приборами, работой различных механизмов и только в незначительной степени — как источник тепловой энергии. Во многих Европейских странах электроотопление занимает важное место. Так в странах Скандинавии (кроме Дании) 90% загородных, не городских жилых объектов отапливается электричеством, во Франции ≈54%. Следует отметить, что для развитых стран доля бытового потребления электроэнергии все время возрастает и достигает по различным оценкам 25% от всей производимой электроэнергии. По прогнозам эта доля может достигнуть 40÷60 %. В России же бытовое потребление электроэнергии в зависимости от регионов пока не превышает 12-15%.

В работе [2] приводится структура индивидуального потребления электроэнергии населением Швеции:
— 50 ÷ 55 % — отопление;
— 30 ÷ 35 % — горячая вода;
— 15÷ 20 % — приготовление пищи, освещение и эксплуатация бытовых электроприборов.

Таким образом, можно сделать вывод, что отопление является самой энергоемкой сферой, и именно в этой области имеется значительный резерв для экономии энергоресурсов.

Сравнение двух подходов к отоплению.

Рассмотрим и проанализируем обобщенную схему реализации применяемого в настоящее время в коммунальном хозяйстве традиционного централизованного отопления и децентрализованного стационарного прямого электроотопления. Последнее обеспечивается при использовании электрических конвекторов, кабельных «теплых полов», инфракрасных обогревателей, а так же различных термостатов. При традиционном способе к объектам — потребителям тепла подводятся трубы для отопления и горячего водоснабжения, а также электроэнергия. А при электроотоплении -только электроэнергия, но большей мощности (см. рис.1).

Рассмотрим экономические показатели обоих подходов к отоплению.

Рис.1. Обобщенная схема подходов к отоплению

Капитальные затраты на котельную и долю электростанции на бытовые нужды больше капитальных затрат на строительство только электростанции на отопление и бытовые нужды: Зк + Зэл> Зэл. В некоторых регионах Сибири и Заполярного круга, где отсутствуют единые электросети, строят электростанцию и тепловую котельную на одном и том же виде топлива (уголь, мазут и др.). Затраты на котельную оказываются сопоставимы с затратами на электростанцию.

Капитальные затраты на прокладку теплотрасс Зтт выше затрат на подвод электроэнергии: Зтт > Зэс. Воздушные и кабельные электросети в целом дешевле и долговечнее водяных трубопроводов, стоимость которых очень сильно зависит от местных условий. В скалистой, горной местности прокладка подземных коммуникаций крайне затруднительно и затратная. В условиях вечной мерзлоты, трубопроводы ведутся над поверхностью земли, это требует повышенных затрат на теплозащиту и обслуживание. При этом воздушные и кабельные электросети существенно долговечнее водяных трубопроводов, эксплуатация которых также требует дополнительных расходов, а повреждение (особенно в зимний период) может привести к значительным утечкам, сопровождающимися длительными нарушениями транспортного сообщения в оживленных районах города и замерзанию жилых кварталов. Кроме того, время устранения повреждения электрических сетей намного меньше времени устранения повреждения трубопроводов.

Потери при транспортировке энергии от котельной до потребителя Рт значительно больше, чем потери электроэнергии на проводах: Рт > Рэ. Потери в электрических сетях составляет 3÷5%, а в трубопроводах при удовлетворительном уровне теплоизоляции потели составляют от 20 до 30%. При нарушении теплоизоляции, они могут достигать 70%.

Стоимость обслуживания теплотрасс От значительно превышает затраты на эксплуатацию линий электропередач или кабельных сетей От > Оэ. Ситуаций, которые приводят к разрушению теплотрасс и возникновению аварийных ситуаций много больше, чем при электропередаче. Даже отключение электроэнергии в зимний период часто приводит к разрывам в теплотрассах.

Капитальные затраты на установку традиционного отопления выше аналогичных при электроотоплении: Кт > Кэ. Стоимость традиционной системы отопления очень сильно зависит от производителя, но самое дешевое водяное отопление оказывается дороже оборудования для прямого стационарного электроотопления. Импортное и отечественное высококачественное оборудования дороже электроотопления в 2÷3 раза.

Монтаж и обслуживание традиционного отопления дороже электроотопления: . Монтаж традиционных систем требует привлечения квалифицированных специалистов, специального оборудования, а иногда сварочных работ и значительного времени. Монтаж электроотопления может быть выполнен электриками любой квалификации за относительно короткое время. При этом электроотопление не требует периодической профилактики и обслуживания. Потери тепла у потребителя при традиционном отоплении выше, чем при электроотоплении: . При отсутствии покомнатной и поквартирной системы регулирования температуры в помещениях потребитель либо перегревает своё помещение, и тогда зимой открываются окна, либо приходиться включать дополнительные электрообогревательные приборы, не всегда удовлетворяющие требованиям безопасности. При электроотоплении у потребителя наивысшая мотивация в экономии и рациональном использовании тепловой энергии, так как он непосредственно контролирует свои затраты и у него есть средства контроля за температурой в каждом помещении.

Срок службы электроотопительных систем в 2-3 раза больше чем у традиционных: Тт 17.10.2018 AdMElco

Читайте также:  Труба для теплого пола: как выбрать оптимальную разновидность и правильно ее уложить
Ссылка на основную публикацию
×
×