Главная | Архитектура и строительство | Статьи | События | Применение теплотрансформаторов отопления при реконструкции (строительстве) зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки

События

Применение теплотрансформаторов отопления при реконструкции (строительстве) зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки

ais4154vn_62

ais4154vn_63

Инженерная инфраструктура

КАДЦЫН И.И., СТАРИКОВ А.П., ВЕДРУЧЕНКО В.Р.

Применение теплотрансформаторов отопления при реконструкции (строительстве) зданий и сооружений в условиях плотной
городской застройки

Термальная энергетика – один из альтернативных источников тепловой энергии, электроэнергетической отрасли. В настоящее время одним из приоритетных направлений развития энергетики в России являются энергосбережение и эффективное использование топливно­энергетических ресурсов. Потребность в высокой отраслевой производительности вызвана необходимостью снижения эксплуатационных затрат на отопление зданий и сооружений, уменьшение истощения природных ресурсов экосистем (природного капитала), обострение экологических проблем в крупных промышленно­урбанизированных городских территориях [3].

Высокая конкуренция, соперничество в бизнес­среде заставляет собственников предприятий искать варианты снижения различных издержек, влияющих на себестоимость изготавливаемой продукции. Эксплуатационные затраты (отопление, электроснабжение, водоснабжение и водоотведение) зданий и сооружений являются одним из основных расходов предпринимателей. Внедрение современных материалов и технологий позволяет существенно снизить содержание (эксплуатацию) объектов капитального строительства, что в конечном счете существенно повышает конкурентные преимущества не только по месту нахождения бизнеса, но и далеко за пределами региона.

Промышленный и экологический курс в настоящее время является одним из главных стратегических направлений в государственной политике нашей страны. Таким образом, необходимы такие решения по развитию промышленности, которые будут способствовать уменьшению экологического вреда, а также способствовать природоохранным мероприятиям при развитии (модернизации) предприятий [4].

Внедрение низкопотенциальной тепловой энергии грунта, воздуха, воды, хозяйственно­бытовых стоков, шахтных вод, промышленных сбросов и прочих ресурсов является одним из наиболее актуальных малоиспользуемых источников тепловой энергии, преобразование которой позволяет без изменения (реконструкции) существующей инженерной инфраструктуры отапливать новые промышленные, административные, жилые объекты, не используя дополнительные топливно­энергетические ресурсы.

В качестве низкотемпературных источников тепла могут использоваться [1]:

а) повторные (побочные) энергетические ресурсы:

– тепло вентиляционных выбросов,

– тепло канализационных стоков,

– сбрасываемая теплота технологических процессов

(пар, вода) и прочее;

б) нетрадиционные возобновляемые источники энергии:

– тепло окружающего воздуха,

– тепло грунтовых и геотермальных вод,

– теплота водоемов и природных водных потоков.

– теплота солнечной энергии и т.п.,

– теплота поверхностных и более глубоких слоев грунта.

В частности теплотрансформатор (тепловой насос) увеличивает температуру нагретого теплоносителя до необходимого комфортного уровня температуры. Существенным преимуществом применения геотермальной энергии является возможность использования системы в качестве отопления, в системе кондиционирования помещений всех типов зданий.

В качестве основного показателя результативности теплотрансформатора используется коэффициент преобразования СОР, равный отношению теплопроизводительности теплового насоса к мощности, потребляемой компрессором. В среднем (на основании анализа эксплуатируемого оборудования) эффективность работы такова: на 1 кВт затраченной электроэнергии можно получить 4 – 4,2 кВт тепла. Для оценки эффективности режима охлаждения применяется холодильный коэффициент EER, равный отношению холодопроизводительности теплотрансформатора к мощности, потребляемой компрессором.

Высокий рост популярности теплотрансформаторы получили во многом из­за того, что тепловая энергия получается непосредственно на месте установки оборудования. При высокой экологичности рассматриваемые технологические решения обладают высокой степенью пожаро– и взрывобезопасности, так как отсутствуют процессы горения топлива и выбросы продуктов сгорания.

В сравнении с централизованными системами теплоснабжения при строительстве геотермального отопления исключаются проектно­изыскательские работы по созданию протяженных тепловых сетей до потребителя, источник теплоснабжения располагается непосредственно на месте или в близком расположении от потребителя.

За последние годы в нашей стране значительно вырос интерес к теплонасосным технологиям, однако количество реализованных проектов невелико, что объясняется целым рядом климатических, социально­экономических и технологических особенностей их применения.

При реализации проектов с применением геотермального отопления преимущественное распространение получили:

1. Горизонтальные грунтовые коллекторы.

Настоящее техническое решение применяется в европейской части России, где глубина промерзания грунта является минимальной. Конструктивное решение является наиболее дешевым и наиболее быстрым способом выполнения строительно­монтажных работ.

2. Вертикальные грунтовые коллекторы.

Текущее решение является сравнительно дорогим способом использования тепловой энергии грунта вследствие необходимости выполнения геологической разведки территории, использования бурового оборудования, а также устройства обсадных труб на песчаных, просадочных грунтах. Вертикальные грунтовые коллекторы,  с целью экономии площади, занимают достаточно малую площадь территории. Применение вертикальных коллекторов возможно чуть ли не во всех типах грунтов. Существенным преимуществом в сравнении с вертикальным решением является наличие локальных районов с существованием в грунте термальных водных источников (для Омской области ~24­65 °С), что позволяет существенно повысить эффективность использования грунтовых коллекторов.

Высокая стесненность, плотность застройки в крупных промышленно­урбанизированных городских территориях, отсутствие ресурсов подключения к существующим инженерным сетям обеспечения заставляют искать принципиально новые современные способы автономного обеспечения инженерными сетями проектируемых зданий и сооружений.

Виды инновационных способов применения геотермального отопления в несущих строительных конструкциях зданий и сооружений:

1. Энергетические буронабивные сваи.

Устройство конструкции выполняется по методу заливки бетонной смеси в установленный металлический каркас с закрепленными тепловым зондами в подготовленную буровую скважину. (Рис. 3)

2. Фундаментные стены и стены подвала.

Тепловые зонды в настоящей конструкции закрепляются в центральной части металлического каркаса – с последующей заливкой бетонной смеси. Применение текущего решения выполняется в глубоко заглубленных зданиях и сооружениях (не менее 6 м). (Рис. 4)

3. Железобетонные канализационные насосные станции.

Текущий вариант используется на промышленных предприятиях, имеющих в эксплуатации КНС. Благодаря высокой температуре неочищенных сточных вод (16­24 °С) представленное решение имеет высокую актуальность в реализации  проектов реконструкции или нового строительства. (Рис. 5)

Выводы:

В настоящее время в связи с истощением природных ископаемых, существенным ростом цен энергетических ресурсов, а также дороговизной подключения к существующим тепловым сетям необходимости строительства сетей подключения доказывают высокую актуальность применения современных нетрадиционных систем отопления для объектов капитального строительства.

Использование автономных теплотрансформаторов на территориях с высокой стесненностью, плотной застройкой в крупных промышленно­урбанизированных городских территориях позволяет существенно снизить затраты на новых (реконструируемых) объектах строительства, напрямую снижая стоимость строительства за счет применения тепловых зондов в несущих строительных конструкциях.

Литература

1. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии [Текст]/ Васильев Г.П., Хрустачев Л.В., Розин А.Г.//Правительство Москвы. Москомархитектура/ ГУП «НИАЦ» М. – 2001. С. 6.

2. Тепловые насосы в современной промышленности и коммунальной инфраструктуре [Текст] // ООО «Издательство «Перо». М. – 2017. С. 6.

3. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261­ФЗ (ред. От 27.12.2018) «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [Текст] – Режим доступа:  http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_93978.

4. Распоряжение Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715­р. «Энергетическая стратегия России на период до 2030 г.» [Текст] – Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_94054.

5. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли [Текст] / Васильев Г.П. / Издательский дом «Граница». – М. 2006. С. 6.

AiS 4(154) 2019

 
 
 
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер