Энергоэффективные решения и технологии

                               Данный раздел посвящен технологиям энергосбережения и обзору некоторых технических решений в области энергосбережения.

              Различные нестандартные подходы, которые наша компания использует на строительных объектах, интересны, в первую очередь, самим Заказчикам. Ведь такой подход существенно экономит энергоресурсы, и в зависимости от доступности и стоимости энергоресурсов, эта экономия выливается в млн рублей ежегодно для среднего по размерам объекта.

              Если посмотреть на статистику наших объектов, на то какой процент Заказчиков среди всех выбирают передовые технические решения, позволяющие экономить на эксплуатации своих объектов, то получается следующая диаграмма:

             

                К основной группе Заказчиков с долей 83% относятся даже такие объекты повышенной сложности, как чистые производства (классы чистоты по ИСО или GMP), объекты повышенного комфорта и со специальными требованиями – памятники архитектуры, филармонии, гостиничные комплексы, пищевые производства и др. Речь идет о том, что если срок окупаемости передовых решений устраивает Заказчика, а это обычно не дольше 2- 3-х лет, то практически для любых по сложности объектов есть интересные подходы, позволяющие существенно снизить установочные мощности и дальнейшие траты энергоресурсов при эксплуатации. Ко второй группе в 15% относятся объекты, где нецелесообразно использовать энергосберегающие подходы ввиду повышенной опасности объекта, или сложных выбросов, пары кислот и других, или по причине долгого срока окупаемости. Скажем проще – объект не прошел фильтр по составленному ТЭО. А вот группа 2% - это там, где можно было реально воплотить интересные энергоэффективные подходы, но они оказались не нужны, эта группа в частности, содержит объекты с государственным участием. 

Приведем теперь несколько конкретных примеров, каким образом возможно экономить те или иные энергоресурсы (к ним относятся и электроэнергия, и тепловая, природный газ и пр.). На Рис. 2 приведен один из самых распространенных типов устройств для экономии тепловой энергии на нагрев свежего приточного воздуха. 

                                 

  Рис. 2.

                                                                          

                 Огромная масса объектов может быть решена с помощью такого принципа.  Один из примеров экономии тепловой мощности, выраженной в % от общей потребности, приведен на Рис.3. Это новый ГРКЦ ГУ ЦБ РФ в Сибири, площадью 20 000 кв.м., где применены вентиляционные установки с роторными рекуператорами тепла.  Как можно увидеть, вместо 49% от всей тепловой мощности, подводимой к объекту в случае классических  систем, энергоэффективное оборудование потребляет лишь 22% тепла. А 27  % всей тепловой мощности – это экономия. Таким образом,сечения труб теплотрасс, стоимость ТУ по теплу, сечения труб внутри объекта, размеры ИТП, насосов – все эти элементы удешевляются. И данная диаграмма учитывает именно положение дел при расчетной температуре зимой -37 С. А если речь идет про расход тепловой энергии за холодный период, то экономия будет больше 27%, ведь при температурах выше -10 С на улице догревающие калориферы не потребляют тепла вообще. А из практики, такие объекты как торговые центры, где нужен зимой приток в торговые залы с температурой +12…+16 С, догревающие калориферы или не нужны вообще, или только в сильные морозы. Мы знаем несколько таких объектов, это наши Заказчики, где даже в морозы догревающие калориферы не используются – вентиляционные установки способны нагревать приток до +12 С за счет эффективной теплоутилизации.

Рис. 3.                      На Рис.4 приведен внешний вид подобной установки, с открытыми сервисными дверцами. 

 

Рис. 4.

                 Стоит отметить, что этот принцип теплосбережения подходит далеко не ко всем объектам, необходимо рассчитывать и правильно учитывать процессы влажности, температур, количестве людей и в целом все влаговыделения, при подборе и расчете оборудования. Например, для бассейнов данный принцип совсем не применим. Или, если речь идет про гостиницы,                                                  или жилые дома, то может появиться соблазн объединить все с/у и завести эту общую вытяжную систему на данный рекуператор тепла – мы категорически не советуем так поступать.

                 Существуют специальные теплообменники, и они сконструированы таким образом, чтобы полностью исключить любые перетоки грязного вытяжного воздуха в чистый приточный, и они полезны на промышленных предприятиях, где вытяжной воздух содержит ядовитые примеси, угарный газ и другие. В качестве примера на Рис.5  приводим реализованный промышленный объект – завод по выпуску алюминиевых туб «Алтайвитамины», г. Бийск. Свежий приточный воздух способен нагреваться с расчетной зимней температуры -38 С до +16 С, в объеме 25 000 м³/час. Данное решение обеспечивает поступление свежего воздуха в необходимом объеме, и полностью исключает участие котельной в нагреве воздуха зимой. Для данного объекта это ценно тем, что не нужно было производить дорогостоящую модернизацию котельной, замену оборудования и пр. А существующая котельная по-прежнему используется лишь для нужд отопления. По ценности это техническое решение, является быстроокупаемым, не более 1-го года. 

                   Для промышленного применения, существуют  очень интересные сочетания таких тепло-  и влагообменников, как сорбционные и энтальпийные рекуператоры. Для таких задач, как осушение воздуха в помещениях мясоперерабатывающих заводов, кондиционирование помещений с целью поддержания нужной температуры и влажности, могут быть эффективны сорбционные рекуператоры тепла, они позволяют обрабатывать влажный воздух по особому процессу, что существенно снижает поступление влаги в помещения с улицы в особенности летом, когда внешнее влагосодержание выше чем в помещении (а летом это всегда так и есть). Этот подход снижает уже напрямую затраты электроэнергии, потому как процесс осушки воздуха становится не такой затратный.  На Рис. 6 приведена диаграмма, показывающая уменьшение расчетных тепловых мощностей на 1,2 МВт и сокращение электрической мощности на 310 кВт. Все вместе системы кондиционирования мясокомбината – а это все центральные установки, обеспечивающие очистку воздуха, осушение, обеззараживание, охлаждение и нагрев – вместо возможных 10 млн. рублей ежегодно за газ и за электроэнергию, расходуют 3,7 млн. рублей, это меньше на 60% в сравнении со стандартными решениями. Большинство предложений на тендер, поступивших к Заказчику, были именно стандартные, и требовали увеличение мощности газовой котельной, а также задействование всех электрических мощностей предприятия, что означало оставить данное предприятие без перспектив по расширению. 

 

  Рис. 6.

                                      

Приведем теперь несколько способов по снижению именно потребностей в электроэнергии на объектах. 

Рассмотрим систему Twin Wheel® на Рис.7. Эту технологию использует шведский производитель вентиляционной техники Fläkt Woods Group.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.

 

 

                 Адсорбционные колеса подобны обычным, но специальная обработка поверхности ротора силикагелем позволяет передавать помимо тепла еще и влагу, т. е. наряду с явным теплом (sensible heat, Qявн) ротор передает и скрытое (latent heat, Qс). Преимущество таких колес с влагопередачей в том, что в зимний период на них происходит увлажнение поступающего воздуха, а летом – наоборот, осушение. Что же это нам дает? Такой подход, с эффективным осушением приточного воздуха адсорбционным ротором, позволяет существенно снизить нагрузку на секцию охлаждения, то есть на холодильный центр здания. Это снижение может быть 50%, то есть в 2 раза меньше холода, и в 2 раза меньше габаритные размеры холодильного оборудования, нагрузки на конструкции здания, сечения трубопроводов, шум от работы оборудования, насосы и пр. Очевидно, что такое решение может в целом быть интересно по капитальным затратам – ведь холодильная техника не дешевая.

                Отметим, что это не единственный пример использования 2-х разных по свойствам роторов, есть и другие очень интересные решения, которые так или иначе, ведут к сокращению потребления электроэнергии. Существует метод, при котором для комфортного кондиционирования, например офисных пространств, деловых центров, вообще можно обойтись без холодильного оборудования (!). Полностью отсутствуют чиллеры, компрессорные блоки и любая другая холодильная техника, а охлаждение достигается исключительно с помощью 2-х роторных рекуператоров.

                На промышленных объектах очень часто имеется оборотная вода охлаждения, например, от рубашек охлаждения двигателей, генераторных установок, или

технологического оборудования, с температурой жидкости выше +80 С. В этом случае полезным может быть применение АБХМ (абсорбционная холодильная машина). Рассмотри рис.8. Это пример как можно утилизировать сбросное тепло от технологических циклов, вырабатывая при этом холод для потребителей.

                В качестве сбросного тепла может также выступать пар, как излишки его производства, или конденсат в паровых циклах. До сих пор встречаются промышленные объекты где конденсат 100 С сливается в канализацию.

 

 

 

 

 

 

 Рис. 8.

 

              

                    Наряду с холодильной машиной, существуют и другие не менее интересные схемы использования тепла- холода, например – АБТН – это абсорбционный тепловой насос. Один из вариантов                              использования приведен на Рис. 9. Суть данной технологии в том, что греющий источник по мощности может быть меньше чем отдаваемое полезное тепло потребителям, и это очевидная экономия энергоресурсов.

Чтобы понять насколько выгодно применение АБТН, можно посмотреть на сравнительные рисунки потоков энергии – Рис. 10.

 

 

 

 

Рис. 9.

 

                  

 

                    В этом разделе приведены лишь некоторые методы, выборочно, позволяющие в различных компоновках обеспечить сокращение потребления энергоресурсов. И разумеется, на этих примерах наше понимание как можно экономить ресурсы и деньги Заказчика не ограничивается. Мы постоянно  следим за наукой в целом, её развитием в области климатических систем зданий, и готовы к разработке и реализации новых, нестандартных подходов для последующего эффективного применения на объектах строительства.

 

 

 

    Рис. 10.