Увеличение эффективности отпущенного тепла при оптимальном выборе количества жилых домов и полной реконструкции системы централизованного горячего водоснабжения квартала Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

энергетика

УДК 697. 34

Андреев Сергей Юрьевич, канд. техн. наук, проф., генеральный директор КП «Харьковские тепловые сети», г. Харков, Украина

Федоров Александр Павлович, канд. техн. наук, начальник Орджоникидзевского филиала КП «Харьковские тепловые сети», г. Харьков, Украина

Бондаренко Анатолий Иванович, вед. инженер Орджоникидзевского филиала КП «Харьковские тепловые сети», г. Харьков, Украина

УВЕЛИЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТПУЩЕННОГО ТЕПЛА ПРИ ОПТИМАЛЬНОМ ВЫБОРЕ КОЛИЧЕСТВА ЖИЛЫХ ДОМОВ И ПОЛНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ КВАРТАЛА

В статье рассматривается расчетный экономический эффект от результата перевода группы жилых домов с устаревшими внутридомовыми бойлерами горячего водоснабжения на централизованное горячее водоснабжение с установкой современного оборудования и реконструкцией внутриквартальной сети, с заменой труб теплоснабжения на бесканальную прокладку труб отопления в ППУ и прокладку труб горячего водоснабжения «Изопрфлекс».

Андреев Сергій Юрійович, канд. техн. наук, проф., генеральний директор КП «Харківські теплові мережі», м. Харків, Україна

Федоров Олександр Павлович, канд. техн. наук, начальник Орджонікідзевського філіалу КП «Харківські теплові мережі», м. Харків, Україна

Бондаренко Анатолій Іванович, провід. инженер Орджонікідзевського філіалу КП «Харківські теплові мережі», м. Харків, Україна,

ЗБІЛЬШЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВІДПУЩЕНОГО ТЕПЛА ПРИ ОПТИМАЛЬНОМУ ВИБОРІ КІЛЬКОСТІ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ І ПОВНОЇ РЕКОНСТРУКЦІЇ СИСТЕМИ ЦЕНТРАЛІЗОВАНОГО ГАРЯЧОГО ВОДОПОСТАЧАННЯ КВАРТАЛУ

У статті розглядається розрахунковий економічний ефект від результату переведення групи житлових будинків із застарілими внутрішньобудинковими бойлерами гарячого водопостачання на централізоване гаряче водопостачання з установкою сучасного устаткування і реконструкцією внутрішньоквартальної мережі, із заміною труб теплопостачання на беськанальную прокладку труб опалювання в ППУ і прокладці труб гарячого водопостачання «Ізопрфлекс».

Andreev Sergey Jurevich, Cand. Sc. (Eng), Prof., general director Communal enterprise «Kharkovskie teplovye seti», Kharkov, Ukraina

Fedorov Aleksandr Pavlovich, Cand. Sc. (Eng), chief Ordzhonikidzevskogo branch of the Communal enterprise «Kharkovskie teplovye seti», Kharkov, Ukraina

Bondarenko Anatoliy Ivanovich, leading engineer Ordzhonikidzevskogo branch of the Communal enterprise «Kharkovskie teplovye seti», Kharkov, Ukraina

BETTER EFFICIENCY OF SUPPLIED HEAT UNDER OPTIMUM CHOICE OF NUMBER OF RESIDENTIAL BUILDINGS AND COMPLETE RECONSTRUCTION OF DISTRICT HOT WATER

SUPPLY SYSTEM

The paper considers expected economic benefit due to transfer of a group of residential buildings with obsolete domestic heat water supply boilers to centralized heat water supply accompanied by installation of modern equipment and reconstruction of block network and replacement of heat supply pipes for trenchless heat supply pipes laying in PU foam jacket and laying of Isoproflex hot water supply pipes.

Введение

На сегодняшний день в теплоснабжающих предприятиях политика энергосбережения является приоритетным направлением развития систем теплоснабжения. Фактически на каждом предприятии, различных форм собственности, составляются, утверждаются и воплощаются в жизнь планы энергосбережения и повышения энергоэффективности. В Украине приняты ряд законов, касающихся энергосбережения, составлен план развития энергетики страны на ближайшие 15 лет, направленный на увеличение доли использования альтернативных источников энергии, энергоэффективных технологий и повышения её энергоэффективности в общем. Во всех сферах деятельности в нашем государстве стремятся уменьшить энергопотребление и, в том числе, потери энергии. Система теплоснабжения г.

22

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

энергетика

Харькова, как одного из наиболее крупных городов Украины, не исключение. Она довольно велика и громоздка, потребляет колоссальные объемы энергии, и, при этом, происходят не менее колоссальные потери тепла и энергии.

В г. Харькове главным поставщиком тепловой энергии является коммунальное предприятие «Харьковские тепловые сети», которое в свою очередь ставит вопросы энергоэффективности во главу угла и стремится идти в ногу с передовыми технологиями.

В данной статье рассмотрен вариант увеличения энергоэффективности и уменьшения энергопотребления путем оптимизации количества подключаемых жилых домов при обустройстве централизованного горячего водоснабжения, применяемым КП «ХТС» на протяжении нескольких лет.

Оптимальный выбор количества жилых домов, подключенных к новому ЦТП, зависит от многочисленных факторов:

- компактности расположения жилых домов;

- недостаточно располагаемых напоров для нормальной работы элеваторных узлов конечных потребителей;

- наличия близко проходящих транзитных трубопроводов холодной воды и теплоносителя, достаточной пропускной способности;

- возможности закольцовки или установки теплообменников на конечных потребителях при необходимости догрева горячей воды.

Как пример, предлагается рассмотреть обустройство централизованных тепловых пунктов по выработке ГВС, с учетом всех оговоренных выше факторов, в Орджоникидзевском районе г. Харькова.

Данный район города выбран в связи с тем, что практически вся центральная часть района застроена в 30-60-е годы, а это, в основном, 4-5 этажные жилые дома с внутридомовыми кожухотрубными бойлерами без регуляторов температуры и непредусмотренного при строительстве циркуляционного трубопровода горячей воды.

Централизованное горячее водоснабжение от ТЭЦ-4 на территории завода «ХТЗ» (93 жилых дома, 15250 жильцов, расстояние до конечного потребителя - 1670 м) переподключено к вновь построенной ЦТП-«Фрунзе-17Б» в 2007 г. В условиях, когда во многих квартирах установлены счетчики горячей воды, а современные стиральные машины приспособлены для работы на холодной воде, расход горячей воды заметно снижается, следовательно, снижается и скорость движения воды в трубопроводах сети, и увеличивается время прохождения, что способствует остыванию горячей воды у отдаленных от ЦТП потребителей. При высоких тарифах потребитель более жестко требует получения горячей воды ожидаемых параметров, и, зачастую, теряя терпение, обращается на предприятие с жалобами.

За последние несколько лет силами КП «ХТС» 34 жилых дома Орджоникидзевского филиала (из 100 домов) переведены с горячего водоснабжения от внутридомовых бойлеров на централизованное горячее водоснабжение, с устройством двух новых ЦТП для 10-ти и для 6-ти жилых домов, другие десять и восемь жилых домов подключены к существующим ЦТП.

Новые ЦТП оборудуются пластинчатыми теплообменниками типа «Данфосс», современными регуляторами температуры, повысительными насосами горячей воды с частотным регулированием, узлами учета горячей воды, разводкой внутриквартальной сети ГВ из теплоизолированных труб бесканальной прокладки типа «Изопрфлекс-А», при возможности закольцовки конечного близко расположенного потребителя.

Результаты после 3-6 летней эксплуатации вполне приемлемые: заметное снижение жалоб жильцов по отоплению и горячей воде, непроизводительный расход теплоносителя снижается до 50 %, и завышенная температура обратного теплоносителя снижается до значений температурного графика и ниже, улучшается гидравлика работы элеваторных узлов систем отопления, расходы на профилактику, затруднительный ремонт старых сильнозакипевших внутридомовых бойлеров исключается.

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

23

энергетика

Ниже приводится пример по полученному экономическому эффекту от устройства нового ЦТП - «Л.Пастера-200» с новым оборудованием и полной заменой старых и прокладкой новых труб отопления ППУ и ГВ «Изопрофлекс».

Реконструкция квартала ЦТП - «Л.Пастера-200» выполнена в 2008 г. Состоит из трех девятиэтажных жилых домов и трех пятиэтажных общежитий, с общим количеством жильцов 1350 + 1800 = 3150 ж., нагрузкой Qra = 2,800 Гкал/час. Удаленность конечного потребителя в двухтрубной подземной прокладке диаметром 2бот 219 мм, длиной 317 м, и участок ГВ диаметром бгв219 мм, длиной 204 м.

Причинами реконструкции являются: непригодность оборудования ЦГВ в техподполье общежития по бул. И.Каркача, 73, после нескольких залитий фекалиями, и физически изношенное оборудование другого ЦГВ в техподполье жилого дома по бул. И. Каркача, 81, не ремонтнопригодность регуляторов температуры.

План реконструкции предусматривал демонтаж в двух техподпольях старого малопригодного теплообменного оборудования и установку нового современного, на все шесть домов, в техподполье жилого дома по ул. Л. Пастера, 200, (ближе к источнику тепла и холодной воды, с достаточной пропускной способностью), более рациональную перекладку существующих и прокладку новых внутриквартальных сетей из труб ППУ и «Изопрофлекс». Протяженность участков прежней прокладки теплоснабжения 2d219 и ГВ диаметром d219, длиной 334 м+124 м сократилась при 2d219 до длины 81м.

Расчетная часть*

Максимальный часовой расход горячей воды при однородных потребителях определяется по формуле:

qhr,u = qhr,m xKh где:

qhr,mh - средний расход воды в час на одного потребителя за неделю отопительного периода (л/ч),

Kh - коэффициент часовой неравномерности равный 2,25 и 2,2 (принимается по справочнику Щекина Р. В.).

По нормам расхода воды (СниП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация») часовой расход на одного жителя составляет:

1) для жилых домов:

qh

h

r,m

105 л / с Хб +120 л / с 7 сут Х20 ч

5,36 л / чХ житель

2) для общежития:

qhr,m

Отапливаемый период.

80 л/с Хб +90 л/с 7 сут Х 20 ч

4,07 л/чХ житель

Максимальный расход трех жилых домов за один час:

(1) - qhr,uh = 1350 х 5,36л/ч х 2,25 х 10-3 = 16м2 3/ч;

Рис. 1. График расчетного расхода горячей воды за сутки (408 м3/с)

* Расчетная часть приведена по методике: Староверов И. Г. «Справочник проектировщика», часть 2. Водопровод и канализация. Москва. Стройиздат-1990 г.

24

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

энергетика

Максимальный расход трех общежитий за один час:

(2) - qhr,uh = 1800 х 4,07л/ч х 2,2 х 10-3 = 16 м3/ч;

qhr,uh = 16 м3/ч + 16 м3/ч = 32 м3/ч (макс.)

Суммарный расчетный расход за сутки составляет 408 м3/сут.

Расчетный необходимый тепловой поток для приготовления горячей воды в зимнее время, приходящийся на сутки при централизованном водопотреблении составляет:

Огв = 408 х (55°-5°) (1 + 0,15) х 10-3 = 23,46 Гкал/сут.

Расчетный тепловой поток для приготовления горячей воды в зимнее время, приходящийся в сутки при существующих бойлерах без регуляторов температуры составляет:

Огв = 32 х 24 (55° - 5°) (1 + 0,15) х 10-3 = 44,16 Гкал/сут.

Количество непроизводительно затраченного тепла в сутки, при горячем водоснабжении от существующих бойлеров, составляет:

44,16 Гкал - 23,46 Гкал = 20,7 Гкал/сут.

При себестоимости одной гигакалории 281,19 грн./Гкал, это стоит:

20,7 Гкал/сут. х 281,19 грн/Гкал = 5820 грн/сут.

За отопительный период (189сут.) сумма составляет:

5 820 грн/сутки х 189 = 1 099 980 грн/от. период

Летний период.

Суммарный расход за сутки составляет:

408 м3/сут. х 0,8 = 326,4 м3/сут.

Расчетный необходимый тепловой поток для приготовления горячей воды в летний период, приходящийся на сутки при централизованном водопотреблении, составляет:

Огв = 326,4 х 0,8 х (55° - 15°) х 10-3 = 13,06 Гкал/сут.

Расчетный тепловой поток для приготовления горячей воды в летний период, приходящийся в сутки при существующих бойлерах без регуляторов температуры, составляет:

Огв = 32 х 24 х 0,8 х (55° - 15°) х 10-3 = 24,58 Гкал/сут.

Количество непроизводительно затраченного тепла в сутки, при горячем водоснабжении от существующих бойлеров:

24,58 Гкал - 13,06 Гкал = 11,52 Гкал/сут.

При себестоимости одной гигакалории 281,19 грн/Гкал, это стоит:

11,52 Гкал/сут. х 281,19 грн/Гкал = 3 239 грн/сут.

За летний период (161 сут.) составляет:

3 239 грн/сутки х 161 = 521 479 грн/л. период

За весь год стоимость непроизводительных затрат составит:

1 099 980 грн/от. период + 521 479 грн/л. период = 1 621 459 грн/год.

Теплопотери от труб отопления и горячего водоснабжения в отопительный период:

- за сутки:

67 358 ккал/ч х 24 = 1 616 592 ккал/сут.;

- за отопительный период:

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

25

энергетика

1 616 592 ккал/сут. х 189 = 305 535 888 ккал/от.п., или 305,536 Гкал/за отопит. период.

Теплопотери от труб горячего водоснабжения в летний период: - за сутки:

39 100 ккал/ч х 24 = 938 400 ккал/сут.;

Таблица 1

Тепловые потери трубопроводов внутриквартальной сети до реконструкции

Трубы диамет 2ііот. 4г.в., мм Длина участ- ков, м Удельные потери в отопительный период, ккал/(м*ч) Коэффициент в, местных потерь тепла Коэффициент от применения труб ППУ, «Изопро-флекс» Тепловые потери в отопительный период, ккал/ч Удельные потери в летний период, ккал/(мхч) Тепловые потери в летний период, ккал/ч

Д О РЕКО! ■ІСТРУКП ИИ

1 1 1

Теплоноситель на отопление и горячее водоснабжение до реконструкции

219 334 116 1,2 - 46 492 75 30 060

Теплоноситель на отопление до реконструкции

89 83 71 1,2 - 7 072 - -

Теплоноситель на отопление после групового элеватора до реконструкции

159 124 66 1,2 - 504 - -

108 19 54 1,2 - 1336 - -

Горяча я вода до реконструк .ции

219 124 52 1,2 - 7 738 39 5 803

108 83 35 1,2 - 3 486 27 2 689

89 19 32 1,2 - 730 24 547

£ 67 358 £ 39 100

- за летний период:

938 400 ккал/сут. х 161 = 151 082 400 ккал/л.п., или 151,082 Гкал/за летн. период. Теплопотери от труб отопления и горячего водоснабжения за год:

305,536 Гкал/за о. п.+ 151,082 Гкал/за л. п.= 456,618 Гкал/год Стоимость потерь тепла за год составляет:

456,618 Гкал/год х 281,19 грн/Гкал = 128 396 грн./год Теплопотери от труб отопления и горячего водоснабжения в отопительный период:

- за сутки:

30 204 ккал/ч х 24 = 724 896 ккал/сут.;

- за отопительный период:

724 896 ккал/сут. х 189 = 137 005 344 ккал/от.п. или 137,005 Гкал/за отопит. период. Теплопотери от труб горячего водоснабжения в летний период:

- за сутки:

10 061 ккал/ч х 24 = 241 464 ккал/сут.;

за летний период:

241 464 ккал/сутх161=38 875 704ккал/л.п. или 38,876 Гкал/за летн. период. Теплопотери от труб отопления и горячего водоснабжения за год:

137,005 Гкал/за о. п. + 38,876 Гкал/за л. п. = 175,881 Гкал/год.

26

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

энергетика

Стоимость потерь тепла за год составляет:

175,881 Гкал/год х 281,19 грн/Гкал = 49 456 грн/год.

Таблица 2

Тепловые потери трубопроводов внутриквартальной сети после реконструкции

Трубь диамет 2dот. гїг.в., мм Длина участ- ков, м Удельные потери в отопительный период ккал/(м*ч) Коэффициент в, местных потерь тепла Коэффициент от применения труб ППУ, «Изопро-флекс» Тепловые потери в отопительный период, ккал/ч Удельные потери в летний период, ккал/(мхч) Тепловые потери в летний период ккал/ч

ПОС ЛЕ РЕК ШСТРУК ПИИ

Теплоноситель на отопление и горячее водоснабжение, безканальная прокладка труб в ППУ

219 81 116 1,2 0,7 7 893 75 5 103

159 19 95 1,2 0,6 1 300 61 834

Теплоноситель на отопление, прокладка труб в ППУ

133 62 85 1,2 0,6 3 794 - -

108 102 78 1,2 0,6 5 728 - -

76 127 66 1,2 0,6 6 035 - -

(гївн.) Горячая вода, прокладка труб «Изопрофлекс»

140/180 (112,8) 81 38 20,9 1,2 0,6 1 220 15,7 916

110/145 (88) 64 35 20,8 1,2 0,6 958 15,7 723

90/125 (72) 119 32 15,8 1,2 0,6 1 354 12 1 028

75/110 (60,3) 170 30 15,7 1,2 0,6 1 922 11,9 1 457

£ 30 204 £ 10 061

Экономия за счет перекладки новых труб ППУ меньшего диаметра и новой прокладки труб горячего водоснабжения «Изопрофлекс» составит:

128 396 - 49 456 = 79 136 грн/год

В сумме с непроизводительно затраченным теплом в старых внутридомовых бойлерах экономия составит:

1 624 459 грн/год + 78 940 грн/год = 1 700 400 грн/год Таким образом, на приведенном примере можно видеть результаты перевода отдельных групп жилых домов (шесть домов) на централизованное горячее водоснабжение с бесканальной перекладкой труб ППУ и «Изопрфлекс», которая дает ощутимую экономию.

Список литературы

1. Староверов И. Г. «Справочник проектировщика», часть 2. Водопровод и канализация. Москва. Стройиздат-1990 г.

References

1. Staroverov, I.G. (1990), Designer's guide. Part 2. Water supply and sewage [Spravochnik Proektirovshchika. Chast Vodoprovod i kanalizatsiya], Stroyizdat, Moscow

Поступила в редакцию 12.08 2014 г.

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

27