Проект з енергозбереження "Застосування енергозберігаючих технологій у індивідуальному опаленні"

Міжнародний конкурс шкільних проектів з енергоефективності
«Енергія і середовище» 2012-2013 навчальний рік

Реєстраційна форма учасника конкурсу

1	Країна	Україна
2	Назва конкурсної роботи / проекту	Застосування енергозберігаючих  технологій  у індивідуальному  опаленні
3	Номінація, до якої відноситься Ваша робота (для школярів - 1, 2, 3; для вчителів - 4)	Для  школярів . 2. Теоретична робота (проект) -А. Проект енергозбереження у місцевій спільноті.
2	Прізвище, ім'я автора (авторів)	Білиця Анжела Андріївна
5	Вік школярів	15 років
6	Прізвище, ім'я, по батькові, посада, місце роботи керівника (для школярів)	Кузьменко Оксана Валеріївна, вчитель географії  Шепетівської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів №6
7	Назва, номер освітньої установи (школа, заклад додаткової освіти)	Шепетівська  загальноосвітня  школа  І-ІІІ ступенів №6
8	Контактна інформація освітньої установи чи автора Поштова адреса з індексом	30400  Шепетівка, вул. К. Маркса, 98.
9	Телефон з кодом	тел (03840)5-13-13
10	Факс з кодом	факс (03840)5-13-13
11	Електронна пошта Автора (авторів) Або керівника (керівників)	E-mail:zosh6@list.ru
12	Анотація проекту Актуальність проблем: які місцеві чи регіональні проблеми викликали необхідність вашої роботи (не більше 20 слів)	Актуальність нашої роботи визначається  низькою інформованістю населення щодо зростаючих можливостей заощаджувати енергію при опаленні і гарячому водопостачанні  житла.
13	Зміст проекту: що було зроблено: які застосовані заходи енергозбереження, змодельовані або спроектовані поновлювані джерела енергії, розроблений урок (не більше 60 слів)	Запропонований нами шлях до енергозбереження – відмова від послуг централізованого теплопостачання на користь  індивідуальних систем опалення з використанням енергозберігаючих опалювальних пристроїв.  У нашій роботі більшу увагу ми приділили можливостям заощадити енергію через вірний підбір опалювального пристрою.  Найсучаснішими вважаються: індукційні котли, теплові насоси, обладнання, що працює на пелетах, тирсі, торфі, сонячні колектори. Найбільшою популярністю у м.Шепетівка  користується газові котли  Ariston, Baxi, Saunier Duval,  Ferroli, Protherm.
	Отриманий чи очікуваний результат (не більше 60 слів)	Очікуваний результат від впровадження проекту дозволить заощадити енергію за рахунок: - зменшення втрат при транспортуванні тепла, - використання  енергозберігаючих опалювальних пристроїв - можливості індивідуального регулювання температури Енергозберігаючий ефект посилиться в міру поширення ідеї у громаді.
15	Ми згодні на опублікування матеріалів нашого проекту в буклеті, на інтернет-сайті або інших публікаціях SPARE	Так
16	Дата заповнення реєстраційної форми	10 листопада 2012 рік
17	Прізвище, ім'я, по батькові відповідальної особи	Кузьменко Оксана Валеріївна

ВСТУП

Енергозбереження з кожним роком  стає все більш актуальною проблемою. Обмеженість енергоресурсів, висока вартість енергії, негативний вплив на навколишнє середовище, пов’язаний з їх виробництвом, - всі ці фактори доводять, що більш раціонально знижувати споживання енергії, чим постійно збільшувати її виробництво. В усьому світі давно ведеться пошук шляхів зменшення енергоспоживання за рахунок її раціонального використання. В Україні також проводиться політика енергозбереження.

Одним із самих активних споживачів енергії в нашій країні є комунальна сфера, зокрема опалення і гаряче водопостачання житлових будинків. Криза комунального господарства в Україні змушує споживачів все більш активно відмовлятись від послуг централізованих тепломереж. Це питання досить спірне.  Проте у роботі ми доведемо  безперечну перевагу індивідуального опалення над централізованим в питанні збереження енергоресурсів.

Актуальність нашої роботи визначається низькою інформованістю населення щодо зростаючих можливостей заощаджувати енергію при опаленні і гарячому водопостачанні житла.

Мета роботи полягає у вивченні енергозберігаючих можливостей опалювальних приладів, які можна придбати у м. Шепетівка.

Наукова новизна  дослідження зводиться до вивчення ринку опалювальних приладів м.Шепетівки, порівняння принципів їх роботи і розробці практичних рекомендацій щодо вибору і використання їх для максимальної користі споживача.

Гіпотеза дослідження у припущенні про можливість значно скоротити споживання енергії і заощадити кошти шляхом проведення індивідуального опалення.

ЗАВДАННЯ

Гіпотезу пропонуємо довести через вирішення завдань:

-  довести переваги індивідуального опалення над централізованим щодо заощадження енергоресурсів;

-  познайомитись з принципами роботи опалювальних приладів і енергозберігаючими рішеннями, покладеними в основу їх роботи;

-  вивчити  пропозицію  ринку опалювальних приладів Шепетівки, ознайомитись з їх позитивними і негативними сторонами.

МЕТОДИ ВИРІШЕННЯ

1. Переваги індивідуального опалення

Опалення – це примусовий обігрів приміщення з метою підтримання сталої температури і компенсації енергозатрат. Сьогодні система теплопостачання в Україні представлена 360 підприємствами. Проте існуючий стан централізованих тепломереж свідчить про те, що вони не завжди справляються зі своїм призначенням.

Індивідуальне опалення має явну перевагу над централізованим або автономним - воно може регулюватися самими власниками житла в залежності від їх потреб і бажань.

Індивідуальне опалення актуально як для власників приватних будинків і котеджів, так і для власників квартир, де є централізовані тепломережі.

При підключенні індивідуального опалення мешканець оплачує лише ту частину енергії, яку він спожив. Системи індивідуального опалення також мають додаткову можливість - індивідуальне гаряче водопостачання.

Спеціалісти підрахували, що використання сучасних систем опалення в комплексі із теплоізоляцією приміщень дозволить заощадити 30-50%  електро-  і  теплоенергії  за рік. Також досягається значна економія газу. Окремо слід наголосити на важливості теплоізоляції (Дод А). Найбільш досконала система опалення буде неефективною за умов тепловитрат.

Власне джерело тепла забезпечить енергонезалежність житла, що важливо за умови перебоїв або відсутності гарячої води у будинках. Також споживач може розпочати і закінчити опалювальний сезон на власний вибір.

Також стала температура у будинку, індивідуальна схема прокладки труб дозволить оптимізувати вологість у житлі, стане профілактикою цвітінню стін і появі грибків – алергенів.

При проведенні  системи опалення  в новому домі не заощаджують на матеріалах, вибирають  тільки найкращі деталі. Надійні і красиві, труби і радіатори не тільки матимуть більшу тепловіддачу а й доповнять інтер’єр.

Варто врахувати також втрати тепла при транспортуванні теплоносія від тепломережі до споживача. Калорії тепла ідуть на обігрів навколишнього середовища. Це негативно відображається на стані довкілля. Крім того споживач оплачує недоотримане тепло.

Відіграє роль і нездатність безпечно експлуатувати зношені системи теплопостачання та оперативно усувати аварії на них. Це продемонстрував нам приклад  відомих всім аварій на теплових мережах в Алчевську та Олександрії.

В масштабах держави перехід на індивідуальне опалення дозволить заощадити в умовах низької щільності житла. Якщо будинки розташовані на значній відстані недоцільно прокладати теплотрасу. Витрати тепла при транспортуванні перевищать вигоди від продажу послуги.

2. Опалювальні прилади і принципи їх роботи

Склад і особливості системи індивідуального опалення визначаються лише за допомогою інженерних розрахунків, тому роботи з улаштування системи індивідуального опалення у житловому будинку повинні проводитися лише на підставі та відповідно до проекту. Такий проект розробляється спеціалізованою організацією і повинен відповідати вимогам чинних нормативних документів. Узгодження проекту повинно відбуватися відповідно до вимог ДБН А 22-3-97 "Склад, порядок розроблення, погодження та затвердження проектної документації для будівництва".

Класичний склад системи індивідуального опалення: котельний пункт, система розводки трубопроводів, радіатори опалення. Існують системи, які не передбачають розводки труб, а використовують зокрема конвектори. Можливі також варіанти без радіаторів – наприклад «тепла підлога». Проте опалювальний пристрій використовується обов’язково.

Найсучаснішими вважаються: індукційні котли, теплові насоси, встановлення обладнання, що працює на пелетах, тирсі , торфі, сонячні колектори.

Індукційні котли засновані на принципі індукційного нагріву - явищі електромагнітної індукції - створення індукованого струму змінним магнітним полем. Установка індукційного нагріву має конструкцію подібну з трансформатором, що складається з двох контурів. Первинний контур - магнітна система, вторинний контур - теплообмінне пристрій. Обладнання це досить вартісне, тому широкого вжитку не набуло. За винятком індукційних електроконвекторів.

Тепловий насос (англ. heat pump) — прилад, який переносить розсіяну теплову енергію в опалювальний контур. Принцип роботи теплового насоса заснований на зворотному циклі Карно. Теплові насоси перекачують розсіяну теплову енергію землі, води або навіть повітря у відносно високопотенційне тепло для опалення об'єкта. Приблизно 75% опалювальної енергії можна зібрати безкоштовно із природи й тільки 25% енергії необхідно затратити для роботи самого теплового насоса. Теплові насоси здатні не тільки опалювати приміщення, але й забезпечувати гаряче водопостачання, а також здійснювати кондиціювання повітря. Найефективніше використовувати для великих об’єктів. Обладнання також дуже вартісне.

Сучасні твердопаливні котли монтуються з урахуванням недоліків своїх попередників – занадто швидкого згоряння палива, що призводить до руйнування самого котла, димарів, викидів тепла у повітря. Досить популярними є піролізні котли. Ефективність спалювання твердого палива у них значно підвищена за рахунок використання так званого газогенераторного або піролізного ефекту. Вбудований вентилятор подає первинне повітря в шар деревини, що тліє в завантажувальній камері. При цьому утворюється горючий газ. Він проходить крізь керамічну форсунку, де змішується з вторинним повітрям. Газоповітряна суміш спалахує в камері спалювання. Дякуючи наявності каталізатора у керамічних плитах, що викладені зсередини в камері спалювання, догорають також важкі фракції та частинки сажі. В порівнянні з котлами поверхневого горіння, піролізні котли забезпечують більш низький викид шкідливих речовин і майже повну відсутність попелу. При забезпеченні потрібних умов експлуатації ККД піролізного котла сягатиме 85%. А це майже дорівнює ККД сучасного газового котла (90-92%)! Такі котли набули значного поширення у Європі проте не мають поширення в Україні через високу вартість.

Сонячний колектор — пристрій для збору енергії випромінювання Сонця у видимому та інфрачервоному спектрі. Застосовуються для подальшого  виробництва електричної і теплової енергії, підігріву води.

Як бачимо найбільш економні, а, отже і енергозберігаючі пристрої є і найбільш дорогими. Для широкого загалу частіше використовуються газові одноконтурні і двоконтурні котли. Класичні газові котли утилізують тепло від згоряння палива за допомогою теплообмінника, що передає це тепло в опалювальну воду. При цьому продукти згоряння, що згодом виводяться в атмосферу, мають середню температуру 120 °C. При згорянні вуглеводнів відбувається хімічна реакція, у результаті якої утвориться вода, що у вогні моментально перетворюється в пару. Вона  без користі виводитися назовні і несе до 11% (природний газ) енергії (тепла).

 З метою енергозбереження і підвищення ККД у них використовуються такі інженерні рішення: вертикальний газохід, сталевий теплообмінник  вдосконаленої конструкції. Це забезпечує максимальний відбір температури відхідних димових газів, швидкий нагрів теплоносія в теплообміннику і максимальний ККД котла. Для більш швидкого нагріву теплоносія і економії енергоресурсів котли обладнують насосами для примусової циркуляції води. Датчики кімнатної температури, контроль температури води на вході і виході також дають можливість заощадити енергію під час потепління. Особливий ефект ці інженерні рішення дають восени і навесні, коли амплітуда температур у навколишньому середовищі може сягати до 20̊С.

Ціль конденсаційної техніки - використання енергії тепла шляхом охолодження пари в спеціальному теплообміннику і передачі додаткового тепла воді на опалення. Максимум такої енергії одержимо при такому охолодженні продуктів згоряння, коли водяна пара, що утримується в димі, конденсується (при температурі опалювальної води нижче точки роси - близько 57 °C). Конденсаційні котли витрачають  меншу кількість енергії додатково використовуючи тепло конденсації вихідних газів. В результаті коефіцієнт корисної дії складає 108%.

Далеко не всі знайомі з тепловими акумуляторами, попит на які з кожним роком зростає, а у Західній Європі вони вже стали нормою.  Тепловий акумулятор накопичує тепло та розподіляє його в системи опалення та водопостачання. Він  не дозволяє втрачати теплову енергію, запасає, коли її є надлишок, зберігає протягом 1-6 діб з наступною віддачею споживачеві.

Конвектори усіх видів також служать енергозбереженню. Газові конвектори є найбільш ефективними й економічно вигідними опалювальними приладами тому що, коефіцієнт корисної дії газових конвекторів (87-90%) перевищує КПД систем центрального опалення. Практика переоснащення житлових приміщень газовими конвекторами замість систем центрального опалення показала, що в результаті витрати на обігрів істотно зменшуються.

Електричні ультрафіолетові конвектори споживають незначну кількість електроенергії при великій площі  обігріву.

Тепловипромінюючі панелі призначені для швидкого і комфортного обігріву різних приміщень за рахунок довгохвильової складової сонячного спектру. Температура нагріву пластини обігрівача досягає близько 250С, при такій температурі майже 90% енергії  перетворюється в потік теплових променів довгохвильового (інфрачервоного) спектру. Теплові промені нагрівають підлогу і предмети, що знаходяться на ній, а від них, у свою чергу, нагрівається повітря.

3. Асортимент опалювальних приладів і особливості їх використання

У м. Шепетівка ідея індивідуального опалення житлових приміщень отримала широку підтримку громадськості. Попит на опалювальні прилади і послуги монтажу систем опалення визначив їх пропозицію.  У Шепетівці продають, монтують і експлуатують одноконтурні, двоконтурні, конвекційні і конденсаційні газові котли.

Одноконтурні пристрої забезпечують або нагрів гарячої води, або опалення приміщення. Двоконтурні котли можуть одночасно підігрівати воду для водопостачання та опалення. Конденсаційна техніка, у порівнянні з конвекційною являє собою великий крок вперед і дозволяє при тому ж тепловому комфорті і витратах води в будинку знизити витрату газу на 30 % і зменшити викиди    до 70 % у порівнянні з традиційним джерелом тепла.

Серед вітчизняних виробників газової техніки у місті можна придбати  Данко та Рівнетерм (Рівне), АTON (Красилів), АТЕМ (Житомир), РОСС (Харків), «TEPLOWEST» (завод «Конвектор» Ужгород), РІО (Бердичев), ТермоБАР (Винниця  Бар).

  Є представники  Ariston (Арістон, Італія), Baxi (Баксі, Італія), Beretta (Беретта, Італія), Biasi (Биясі, Італія) , Bosch (Бош, Німеччина), Buderus (Будерус, Німеччина),  Ferroli (Ферролі, Італія), Protherm (Протерм, Чехія), Roca (Рока, Іспанія), Saunier Duval (Саніер Дюваль, Франція), Sime (Сімі, Італія), Vaillant (Вайлант, Німеччина ), Viessmann (Віссман, Німеччина) Immergas, (Іммергаз, Італія),  Hermann ( Херман, Польща),  NovaFlorida (Нова Флорида, Китай),   Bongioanni (Бонжані, Італія, Китай),  Nobel (Нобель, Туреччина), Компания Chaffoteaux & Maury (Франція).

Використання електричної енергії й низька інвестиційна вартість пояснюють велику популярність електричних котлів. У місті можна придбати вироби  Kospel (Польша), Кулон (Луганськ), Baxi (Італія), КЕО (торгова марка „ДНІПРО”), Protherm (Протерм, Чехія), Biasi (Биясі, Італія), РОСС (Харків).

Конвектори також широко представлені у торговій мережі міста. Споживач може придбати газові конвектори, які працюють на природному чи скрапленому газі Delonghi,  Конвектор (Ужгород), FEG ( Угорщина), DEMRAD (Туреччина), РОСС (Харків).  Електроконвектори  представлені інфрачервоними  (UFO, AEG), масляними (Delonghi, AEG, ARDO, Atlantic, Beko),  керамічними ( UDEN, Beko ), кліматичними системами ( AirComfort, Neoclima Delonghi,  AEG , Beko Kaizer, , Neoclima та інші) та спіральними (AirComfort, Маяк, Saturn, Electrolux, Noirotта інші)

Найбільшою популярністю користується газові котли  Ariston (Арістон, Італія), Baxi (Баксі, Італія), ), Saunier Duval (Саніер Дюваль, Франція),  Ferroli (Ферролі, Італія), Protherm (Протерм, Чехія).

РЕЗУЛЬТАТ

Отже  енергозбереження з кожним роком  стає все більш актуальною проблемою.

Існуючий стан централізованих тепломереж свідчить про те, що вони не завжди справляються зі своїм призначенням

Індивідуальне опалення має ряд переваг над централізованим, зокрема використання сучасних систем  в комплексі із теплоізоляцією приміщень дозволить заощадити 30-50%  електро -  і  теплоенергії  за рік. А будь-яке заощадження енергії призводить до зменшення викидів диму і парникових газів у атмосферу, а отже і призупиняє нагрівання атмосфери. Ефект від даного рішення збільшується в міру розширення кількості індивідуальних систем опалення, особливо із використанням найбільш економних опалювальних пристроїв.

У нашій роботі більшу увагу ми приділили можливостям заощадити енергію через вірний підбір опалювального пристрою.  Найсучаснішими вважаються: індукційні котли, теплові насоси, обладнання, що працює на пелетах, тирсі , торфі, сонячні колектори. Проте це обладнання є і найдорожчим.

Найбільшою популярністю у м.Шепетівка  користується газові котли  Ariston (Арістон, Італія), Baxi (Баксі, Італія), Saunier Duval (Саніер Дюваль, Франція),  Ferroli (Ферролі, Італія), Protherm (Протерм, Чехія). Електричні котли менш популярні через більш дороге використання і більші складнощі у оформленні документів. Конвектори часто використовують у малогабаритних об’єктах або при частковому обігріві приміщень.

Усі котли і опалювальні прилади мають переваги і недоліки. Їх вибір залежить від фінансової спроможності замовника, потреб приміщення і професіоналізму монтажників.