Тепловые насосы в ЖКХ Украины: примеры

А. Никишов

К настоящему времени в Украине случаи применения современных энергоэффективных технологий уже не являются единичными и диковинными. В данном материале мы представляем ряд удачных примеров внедрения таких систем на основе тепловых насосов в жилищно-коммунальном хозяйстве на различных объектах

Жилищно-коммунальное хозяйство Украины некоторые сравнивают с одиозным космическим объектом – черной дырой, обладающем настолько высокой гравитацией, что в его недрах исчезает все, что оказывается в поле воздействия, в том числе и свет. По аналогии с ним в отечественном ЖКХ бесследно и системно исчезают миллиарды гривен на протяжении всей независимой истории государства. Но качество услуг при этом не улучшается. Есть ли возможность ликвидировать эту «дыру» и установить справедливое соотношение «деньги = качественная услуга»? Ответ на этот вопрос содержится в неизбежном использовании эффективных и энергосберегающих технологий.

Блеск и нищета

Почти три десятка лет в прессе постоянно муссируются факты неэффективности украинской экономики. В том числе и той сферы, которая касается каждого жителя государства – жилищно-коммунального хозяйства. Именно в этой отрасли как нигде проявляется вся абсурдность остаточной советской системы хозяйствования.

Судите сами: при производстве 1 Гкал тепловой энергии в нашей стране используют на 30% больше топлива, нежели в Евросоюзе. А в транспортировку этого тепла закладываются затраты, семикратно превышающие европейские нормы. Себестоимость производства продукции в Украине, по сравнению с европейскими странами, дороже на 400% (по топливу)! И это притом что правительствами страны за небольшой период принято три целевые программы по энергоэффективности экономики. И каждый раз под эти программы из бюджета выделяются деньги. Но…

Данные, взятые из открытых источников, говорят о том, что по состоянию на 10 апреля 2015 г. стоимость энергоресурсов в Украине составляла:

• 1 Гкал тепловой энергии для населения (если установлен счетчик) – 657,24 грн.;
• тепловая энергия для населения (без счетчика) – 16,14 грн./м²;
• 1 м³ воды – 25,1 грн.;
• 1 кВт•ч электроэнергии при месячном потреблении до 100 кВт•ч – 0,455 грн. (свыше 100 кВт•ч и до 600 кВт•ч – 0,709 грн.; свыше 600 кВт•ч – 1,479 грн.);
• 1 м³ газа в индивидуально-бытовом секторе с 1 октября по 30 апреля при потреблении до 200 м³ – 3,6 грн. (свыше 200 м³ – 7,188 грн.).

Такие тарифы (если оплату по ним собирать стопроцентно) не по силам многим простым украинцам. Отсюда – предоставление субсидий. «Собрали – раздали», а что остается на модернизацию ЖКХ?

Болезни современного украинского ЖКХ давно диагностированы и известны. Первая – это отсутствие экономии в использовании энергетических ресурсов. Вторая – громоздкость и неэффективность управленческой системы. Третья – нежелание чиновников что-либо менять в ущерб своему устоявшемуся благополучию. И четвертая – низкий уровень доходов граждан и их невысокая информированность об эффективных и энергосберегающих технологиях. Получается замкнутый круг, по которому движется украинское ЖКХ. Средства, выделяемые из госбюджета под целевые программы, размываются в коридорах профильного министерства и кабинетах топ-менеджеров энергетических и прочих корпораций. Остатки идут областям, где после определенных процедур распределяются по городам. И уже в городских условиях руководители заявляют о недостаточности поступивших средств на выполнение государственной программы. И оказывается, что ЖКХ – нищее.

Но, несмотря на все эти проблемы, там, где руководители местной власти, отдельных предприятий и организаций активны и неравнодушны, изменения происходят. Собирают советы специалистов и экспертов, анализируют состояние дел и ищут пути решения по ликвидации утечек тепла из коммунальных систем и денег из карманов своих граждан. В том числе с использованием новых технологий. Хорошей поддержкой таким регионам и городам стала программа Европейского банка реконструкции и развития UKEEP. Благодаря ей в Украине через банки-партнеры предприятиям различных секторов экономики выделено более $160 млн. на внедрение 80 проектов по энергоэффективности и энергосбережению. Также не стоит сбрасывать со счетов и так называемые внутренние ресурсы, которые, как оказывается, есть в бюджетах тех местных советов, в которых средства тратятся мудро и с пользой.

И примеры все более разумного хозяйствования, а также вхождения современных энергоэффективных технологий в быт украинцев есть. Вот некоторые из них.

Применение теплового насоса для отопления детского сада

В небольшом селе Хмельницкой области под названием Мыслятино, что в Изяславском районе, где проживают около 600 человек, есть детский садик «Калинка». Построен он в 1980 г., и в нем воспитываются 18 ребятишек. Штат сотрудников составляет 4 человека. Дошкольное учебное заведение располагается в одноэтажной постройке полезной отапливаемой площадью 201,2 м², фасад которой расположен с северо-западной стороны (рис. 1). Общий отапливаемый объем здания составляет 738,05 м³.

Рис. 1. Детский сад в с. Мыслятино, отапливаемый от теплового насоса

В рамках проекта «Місцевий розвиток, орієнтований на громаду» в «Калинке» было решено реконструировать существующую отопительную систему, работающую на газовом котле ATON Lux 28. C этой целью, согласно проведенным расчетам, был установлен первый в районе тепловой насос типа «грунт – вода» марки АіК Mini 10.

Мощность агрегата составляет 10 кВт. Источником тепла данной системы являются четыре 50-метровых скважины, что в общем составляет 200 погонных метров. Стоимость реализованного проекта – около 127 тыс. грн. с учетом НДС. Расчетный период окупаемости – 7 лет.

Поскольку тепловой насос является эффективным устройством по генерации тепловой энергии, применение прибора АіК Mini 10 типа «грунт – вода» по бивалентной схеме позволило значительно сократить затраты природного газа. А с учетом того, что оборудование оснащено автоматикой, энергосбережение осуществляется за счет уменьшения потребления энергоносителей в ночное время при некотором снижении температуры в помещениях.

Если в 2011 г. сумма платежей за потребленный газ и электроэнергию составила 23 462 грн., то в 2012 г. она увеличилась до 24 233 грн. За 5 месяцев отопительного сезона 2013–2014 гг. эта сумма уже составила 26 532 грн. После того как совместно с газовым котлом в отоплении здания был задействован и тепловой насос, в отопительный сезон 2014–2015 гг. сумма затрат на энергоносители составила всего 14 059 грн. А это для бюджета такого небольшого населенного пункта – серьезная экономия.

Итоговая сумма экономии (рассматривается в ценах отопительного периода 2014–2015 гг.) составила чуть больше 15 тыс. грн., или почти 52% затраченных в предшествующем сезоне средств. При этом сэкономлено около 80% газа, а выбросы в атмосферу СО₂ сократились почти на 7 т за год.

Применение теплового насоса при отоплении насосной станции

В Киеве, недалеко от станции метро «Оболонь», находятся постройки водонасосной станции «Оболонь-1», площадь которых составляет около 1800 м². Данное производственное предприятие – первое из коммунальных объектов города, которое отважилось на реструктуризацию системы теплоснабжения и ГВС с применением теплонасосных технологий.

На базе теплового насоса украинского производства AiK Maxi 70 мощностью 70 кВт и электрического котла на 60 кВт в качестве резервного источника тепла был смонтирован тепловой пункт по обеспечению производственных и бытовых помещений теплом и горячей водой (рис. 2). В системе также используются два бака-аккумулятора тепла – объемом 100 л (для отопления) и 400 л (для горячей воды).

Рис. 2. Теплонасосное оборудование в зале насосной станции «Оболонь-1»

Низкотемпературным источником тепла для теплового насоса являются артезианские скважины глубиной в 230 м, вода в которых круглый год не опускается ниже 16 °С. Результатом таких изменений стало повышение энергоэффективности всего производства, улучшение условий работы в них персонала и снижение затрат на энергоресурсы. До реконструкции предприятие платило за тепловую энергию 248 тыс. грн. в год. После запуска новой теплонасосной схемы за электроэнергию, необходимую для работы системы, организация стала платить 59 тыс. грн. в год. На реконструкцию было затрачено 572 тыс. грн., а срок окупаемости проекта составил 3 года.

Киевская насосная станция централизованного водоснабжения «Оболонь-2» размещается в отдельно стоящем здании на улице Богатырская и имеет площадь 2950 м².

До реконструкции помещение отапливалось от городской теплоцентрали, и в холодную пору температура в помещениях операторской и машинного зала была невысокой, что никак не способствовало обеспечению комфортных условий для работы персонала. Горячую воду получали в небольших количествах только для душевых, используя для этих целей электрический бойлер.

В настоящее время система отопления и горячего водоснабжения полностью реконструирована, что позволило отказаться от услуг централизованного городского теплоснабжения.

Тепловой пункт насосной смонтирован с использованием двух тепловых насосов украинского производства AiK Maxi 70, что позволило достичь общей мощности в 140 кВт. Резервным источником тепла служит электрический котел, рассчитанный на мощность 120 кВт. Низкотемпературное тепло отбирается из артезианских скважин глубиной в 230 м, в которых находится вода с постоянной круглогодичной температурой 16 °С.

Горячая вода для собственных нужд накапливается в баке-аккумуляторе объемом в 400 л, что полностью обеспечивает потребности производства. В качестве тепловых приборов используются стальные панельные радиаторы, работающие в соответствии с температурным графиком 55–45 °С (рис. 3).

Рис. 3. Отопительные приборы низкотемпературной системы

Результатом реконструкции системы отопления на насосной «Оболонь-2» стало резкое снижение стоимости полученного тепла. Если до монтажа тепловых насосов предприятие вынуждено было платить по счетам городской теплосети около 468 тыс. грн. за год, то после их установки стоимость электроэнергии, затраченной на производство тепла в теплонасосной низкотемпературной системе, составило 124 тыс. грн. в год. Правда, сама реконструкция обошлась в 1 млн. 177 тыс. грн., но при этом сроки окупаемости проекта составили 3,4 года. Проект реконструкции был осуществлен за 1,5 месяца.

Применение теплового насоса при отоплении многоквартирного дома

Система отопления для многоквартирного жилого дома в г. Киеве по улице Щербакова, 52 проектировалась с нуля, что включило в себя работы по анализу теплопотерь всего здания (рис. 4). На основе этого анализа было решено для повышения энергоэффективности здания использовать ограждающие конструкции, что позволило превысить нормативы, принятые в Украине, на 27%.

Рис. 4. Новостройка с системой отопления от теплового насоса

А именно, было произведено утепление стен пенополистиролом с коэффициентом теплопроводности λ = 0,04 Вт/м²К:

• кирпичных стен – панелями толщиной 120 мм;
• бетонных конструкций – панелями толщиной 150 мм.

В окнах и балконах установлены оконные профили и энергосберегающие стеклопакеты типа 4LowE-12arg-4-12arg-4LowE. В итоге при проектировании было решено исходить из тепловой нагрузки 33 Вт/м² и оптимизировать систему отопления под низкую температуру теплоносителя (60 °С). На каждый радиатор отопления с целью возможности индивидуального регулирования температуры в помещении и реализации потенциала энергосбережения установлены термостатические клапаны.

В целом система спроектирована под использование четырех тепловых насосов типа «воздух-вода» марки IVT Optima (Швеция) мощностью 17 кВт каждый в сочетании с солнечными коллекторами Buderus SKN – 4 (Германия) с общей площадью поверхности 90 м² (рис. 5). Вентиляция квартир осуществляется внутренним блоком M-WRG- Standart (производитель Meltem, Германия).

Рис. 5. Гелиоколлекторы Buderus SKN – 4

С целью обеспечения теплозащиты квартир от инсоляции в летний период были устроены внешние жалюзи с автоматическим управлением. Самый высокий приоритет имеет система защиты от непогоды – при сильном ветре она автоматически прячет жалюзи для предотвращения повреждений. Сумма инвестиций в данный проект составила 165 тыс. евро.

Резюме

Таким образом, к настоящему времени в Украине уже накоплен достаточный опыт внедрения энергоэффективных технологий, которые можно использовать в сфере жилищно-коммунального хозяйства. Ведь именно сокращение потребления газа в ЖКХ (как основного потребителя голубого топлива) является залогом возрождения и становления независимого государства. И, как показывает практика, в отечественных условиях неплохо зарекомендовали себя системы на основе возобновляемых источников энергии, в которых применяются тепловые насосы.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 6 818