22.04.2010. От централизованного теплоснабжения к тепловым насосам

В настоящее время поиск путей по снижению энергопотребления существующих зданий как за счет их реконструкции, так и привлечения новых нетрадиционных источников энергии весьма актуален. Особый интерес представляют решения, позволяющие оптимизировать систему теплоснабжения зданий, поскольку именно на отопление и горячее водоснабжение тратится большая часть потребляемой зданием энергии.
Несмотря на то что централизованное теплоснабжение от ТЭЦ остается самым энергетически эффективным способом использования энергии топлива, крайне важен опыт реконструкции системы теплоснабжения существующего здания, присоединенного к тепловой сети, с возможностью полного от нее отключения при использовании тепловых насосов. Это нужно, потому что:
во-первых, значительная доля зданий подключена не к ТЭЦ, а к районным котельным, эффективность теплоснабжения от которых остается крайне низкой. Сейчас эти здания иногда отключают от центральной котельной, установив в них местные газовые котлы. Но это не выход из ситуации, потому что здание, отсоединенное от тепловой сети, становится самым уязвимым узлом городской инфраструктуры и жестко зависит от наличия газа в газопроводе. Кроме того, при увеличении количества газовых котлов в конкретном районе общее потребление газа увеличивается, а этого допускать не следует, если исходить из интересов общества в целом, а не отдельных потребителей. В то же время использование теплового насоса в доме, отключенном от центральной котельной, способствовало бы, с одной стороны, сокращению потребления газа, а с другой – создавало бы элемент будущей энергетически эффективной системы, основанной на использовании теплоты окружающей среды.
Во-вторых, необходим переход от слов об эффективности тепловых насосов к реализации конкретных проектов. И если в новом строительстве усадебных жилых домов с тепловыми насосами за последние годы наметился некоторый положительный сдвиг, то в городском строительстве этого не наблюдается, несмотря на то что огромная доля дорогостоящего природного газа сжигается для обеспечения теплом именно городских зданий.
В здании общежития аспирантов Московского ЗНИИЭП задача теплоснабжения от теплового насоса наполовину уже решена, поскольку горячее водоснабжение в нем обеспечивается работой теплового насоса, и именно для этого здания разработан рабочий проект модернизации системы теплоснабжения с возможностью ее отключения от тепловой сети.
Тепловой насос в данном здании работает с 1998 года. Тогда на плоской кровле были установлены калориферы из отслужившего свой век центрального кондиционера, и они были единственным источником тепла, которое при помощи теплового насоса «вода – вода» преобразовывалось в теплоту, использующуюся в системе горячего водоснабжения в летний период.
В 2006 году система горячего водоснабжения здания была дополнена новыми источниками тепла. В подвале были установлены сточно-гликолевые теплообменники, в которых отнималось тепло сточных вод канализационной системы, и грунтовые теплообменники, отбирающие тепло из расположенного непосредственно под пятном дома грунтового массива.
Позднее были проведены исследования, которые позволили оценить значения тепловых потоков от этих теплообменников, что дает возможность осознанно тиражировать их не только на этом, но и на других зданиях.
Несмотря на то что задача снабжения жителей общежития горячей водой практически решена, попыткам обеспечить подобным образом отопление препятствовал чрезмерно высокий уровень тепловых потерь существующего здания. Достаточно взглянуть на здание, чтобы понять, что обогреть его тепловым насосом совершенно немыслимо: сплошное ленточное остекление, выполненное в старых конструкциях, именуемых попросту «столяркой», обеспечивает слабую теплозащиту и способствует избыточной инфильтрации, а термическое сопротивление кирпичных стен толщиной 51 см, облицованных керамической плиткой, в три раза меньше нормативных значений, регламентированных действующими нормами. Поэтому при реконструкции системы отопления необходимо обязательное выполнение работ по утеплению здания.