Уфа

Основа снижения энергоемкости производства – децентрализованное отопление

Развитие российской экономики на современном этапе происходит в условиях удорожания энергетических ресурсов и ограничения доступа к ним. В тоже время сейчас в России на единицу продукции расходуется в несколько раз больше тепловой энергии, чем в сходной по климатическим условиям Финляндии. По потреблению газа Россия является второй после США при значительно меньшем объеме производства. Эти обстоятельства давно уже определили остроту вопроса энергосбережения.

В настоящее время основная технология теплоснабжения – централизованное водяное отопление от котельных. Именно эти обстоятельства  приводят в основном к высокому удельному расходу тепловой энергии.

Во-первых, оборудование котельных и теплосетей устарели морально и физически.

Во-вторых, такая схема теплоснабжения имеет принципиальный недостаток – теплотрассы и связанные с ними потери тепла при его транспортировке и большие затраты на их эксплуатацию. Теплотрассы – самая уязвимая часть системы при перебоях в теплоснабжении или электричества.

В-третьих, требуются большое количество энергии для перемещения теплоносителя к потребителям.

Кроме того, схема теплоснабжения с теплоносителем (водой или паром) автоматически определяет тип конечных распределительных устройств – радиаторы (регистры) или калориферы, то есть требует систему конвективного отопления. Для конвективного отопления характерна большая разница температур в рабочей зоне и под крышей (теплый воздух всегда поднимается вверх). Чем больше высота – тем больше эта разница. Сейчас уже очевидно, что конвективное отопление не эффективно для обогрева производственных помещений средней высоты, а помещения большой высоты (более 20 м) вообще невозможно экономично обогреть на основе конвективной технологии.

В любом случае, без глубокой реконструкции и восстановления систем теплоснабжения нельзя обойтись. Фактически процесс финансирования этих работ, что находит свое отражение в тарифах: наценка поставщика тепла сейчас составляет 60-70%, но и этого недостаточно для проведения требуемой модернизации. Фактически восстановление систем теплоснабжения идет за счет конечного потребителя, обуславливая постоянный рост его затрат на теплоснабжение.

Не в лучшем положении находятся и владельцы собственных котельных. Расход тепла на отопление не может быть ниже величины, обеспечивающей сохранность зданий. В связи же с общим снижением объема производства, доля затрат на теплоснабжение в себестоимости продукции возросла в настоящее время до 20-50%, что делает продукцию не конкурентоспособной. К этому надо добавить изношенность котельного оборудования и тепловых сетей, расходы, на содержание которых, также растут постоянно.

В этих условиях у предприятий есть два пути решения проблемы теплоснабжения.

Первый путь связан с заменой устаревшего котельного оборудования ремонтом и модернизацией существующих сетей распределения тепла.

Второй путь связан с коренной модернизацией всей системы теплоснабжения с максимальной децентрализацией теплоснабжения и широким применением инфракрасных нагревателей и газовых теплогенераторов.

Первый путь дает возможность снизить затраты на эксплуатацию оборудования (оно же новое), но затраты собственно на теплоснабжения останутся на том же уровне. Кроме того, этот путь связан с большими единовременными капиталовложениями, так как необходимо реконструировать всю систему теплоснабжения сразу, включая теплотрассы и конечные распределительные устройства. Таким образом, вложив значительные средства в реконструкцию, предприятие не уменьшает свою потребность в тепле, а только снижает его потери и уменьшает на первое время расходы на эксплуатацию оборудования.

Второй путь (поэтапный переход на децентрализованное теплоснабжение) обеспечивает кардинальное (в несколько раз) снижение расходов на теплоснабжение. Это обеспечивается, во-первых, ликвидацией теплосетей и потерь на их эксплуатацию и передачу тепла к конечному потребителю. Во-вторых, такой подход позволяет применить современное оборудование и технологии – газовое инфракрасное отопление и газовые теплогенераторы. Благодаря отсутствию теплоносителя и особой физике теплообмена (в случае с инфракрасным нагревом) расходы на теплоснабжения падают в 3-10 раз в зависимости от размеров помещения. Далее, децентрализованная схема теплоснабжения позволяет проводить модернизацию постепенно, участок за участком. Фактически требуются начальные вложения в первый участок, а в модернизации последующих участвуют средства, сэкономленные на теплоснабжении уже смодернизированных участков. Таким образом, второй подход обеспечивает не только восстановление системы теплоснабжения и снижение потребности в тепле и затрат на теплоснабжение, но реконструкцию в благоприятном «мягком» режиме финансирования.

Наибольший эффект децентрализация теплоснабжения производственных помещений дает при широком использовании современного оборудования с непосредственным сжиганием газа. В оборудовании этого типа отсутствует промежуточный теплоноситель. Газ сгорает с самом приборе, а выделяющееся тепло непосредственно передается в обогреваемое помещение. К оборудованию этого класса относятся газовые конвекторы, газовые воздушные нагреватели (теплогенераторы), газовые инфракрасные нагреватели.

Газовые конвекторы и теплогенераторы относятся к системам конвективного отопления и неэффективны для помещений большой высоты. Самая эффективная технология отопления производственных помещений – применение газовых инфракрасных излучателей.

Работу инфракрасного излучателя описать очень легко – он греет, как солнце. Нагретые до температуры                350-400°С трубы испускают инфракрасное тепловое излучение. Отражатель направляет тепловой поток непосредственно в обогреваемую зону. Воздух практически прозрачен для теплового излучения, которое доходит без потерь до рабочей зоны. Тепло выделяется на поверхностях (пол, ограждающие конструкции, оборудование, мебель), и уже от этих нагретых поверхностей происходит нагрев воздуха в помещении.

Температура этих поверхностей лишь на несколько градусов выше, чем температура воздуха в рабочей зоне, поэтому разница температуры между рабочей зоной и верхней зоной помещения невелика. Малая тепловая инерция оборудования обеспечивает точное поддержание требуемой температуры в помещении, регулировку температуры в зависимости от режима работы и времени суток.

Высокая экономичность такого рода систем определяется:

  • Отсутствием тепловых потерь в котельных и теплотрассах;
  • Уменьшением тепловых потерь за счет концентрации тепла у пола и снижения температуры воздуха в помещении;
  • Уменьшением тепловой инерции при нагреве помещений;
  • Возможностью локального обогрева и создания зон с различной температурой;
  • Возможностью регулирования температуры в зависимости от времени суток и недели.

Указанные факторы обеспечивают снижение расходов на отопление в 5-10 раз при уменьшении расхода газа на 30-50%.

Особо необходимо остановиться на предприятиях сельскохозяйственного назначения.

Для теплоснабжения производственных и ремонтных цехов, мастерских, складов сельхоз предприятий применимо все то, что уже сказано о промышленных предприятиях. В тоже время, существует группа подразделений, непосредственно связанных с производством сельскохозяйственной продукции: птичники, свинарники, теплицы. В них системы отопления уже являются непосредственным технологическим элементом и снижение затрат на теплоснабжение непосредственно сказывается на себестоимости продукции. Именно в этой части применение инфракрасного отопления наиболее эффективно.

Инфракрасное тепло является наиболее физиологичным для птицы, максимально воспроизводя условия, в которых находится цыпленок с курицей («эффект наседки»). Для птичников специально разработаны многогорелочные модули, которые обеспечивают высокую равномерность температуры по длине птичника (разница температуры не более 0,5°С). Воздух для горения забирается непосредственно снаружи. Продукты сгорания также выводятся наружу через дымоходы. Таким образом, нагреватели не влияют на состав воздуха в помещении, что дает возможность при выборе объемов вентиляции руководствоваться только ветеринарными показаниями. В частности, первые дни жизни птицы объем вентиляции равен  нулю.

Тепловой комфорт, отсутствие ненужного движения воздуха положительно сказывается на приросте птицы и снижении падежа. Опыт применения системы инфракрасного отопления на птицефабриках показывает высокую эффективность этой технологии. Удалось добиться:

  • Увеличение плотности посадки птицы: +3%
  • Снижение медицинских расходов: -7%
  • Уменьшение падежа птицы: -5%
  • Снижение потерь тепла: -17%
  • Снижение расхода топлива: -20,2%
  • Уменьшение количества СО2, выделяемого в атм.

Задачи, возникающие при теплоснабжении предприятий, достаточно сложны и не могут быть решены с помощью одного типа оборудования. Для комплексного решения необходимо использовать все типы газового оборудования: автономные котельные для систем горячего водоснабжения и отопления административно-бытовых зданий, газовые конвекторы для небольших производственных помещений и вентиляции, инфракрасные нагреватели для основных производств.

Таким образом, именно децентрализованные системы теплоснабжения вместе с применением современных технологий отопления помещений на базе оборудования с непосредственным сжиганием топлива, обеспечивают комплексное решение стабильного теплоснабжения предприятий при значительном снижении затрат на него.