1. Технико-экономическое обоснование децентрализованного отопления многоквартирного дома
Описание технического решения
Необходимо отметить, что свод правил [1] содержит указания по проектированию вновь строящихся и реконструируемых автономных котельных, выполнение которых обеспечит соблюдение обязательных требований к котельным установкам, установленных действующим СНиП II-35-76 «Котельные установки». Решение вопроса о применении данного документа при проектировании и строительстве конкретных зданий и сооружений относится к компетенции проектной или строительной организации. В случае если принято решение о применении настоящего документа, все установленные в нем правила являются обязательными. Частичное использование требований и правил, приведенных в настоящем документе, не допускается.
В рамках настоящей работы выполнен технико-экономический расчет, обосновывающий строительство крышной котельной. Расчет выполнен на основании Методических рекомендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов рекомендации [2]. По результатам расчета срок окупаемости капитальных затрат на строительство крышной котельной составит менее 3 лет. При этом с технической стороны, будет достигнут энергоресурсосберегающий режим теплогенерации и теплопотребления.
Расчетные тепловые нагрузки представлены в табл.1.
Таблица 1. Расчетные тепловые нагрузки
Потребитель | Площадь, м2 | Нагрузка (МВт) | ||
Отопление | Вентиляция | ГВСср. часовой | ||
Жилой дом № 22/2 по ул. Строителей в г. Коврове | 9710 | 0,87 | 0 | 0,72 |
Итого: МВт | 1,6 |
На этапе предпроектных работ принято решение о строительстве крышной котельной рассматриваемого здания на базе двух котлов суммарной мощностью 1,6 МВт:
Котлоагрегат №1: Unical Ellprex 870 кВт (Италия) с газовой горелкой ELCO (Швейцария) c диапазоном модуляции 20-100%
Котлоагрегат №2: Unical Ellprex 760 кВт (Италия) с газовой горелкой ELCO (Швейцария) c диапазоном модуляции 20-100%
Обоснованность принятого технического решения аргументирована следующим:
1. Согласно п 3.7 СП «Проектирование автономных источников теплоснабжения» [1] тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования котельных должны определяться для трех режимов:
а) максимального 1,6 МВт - при температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку;
б) среднего 1,07 МВт - при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц;
в) летнего (режим, когда котлоагрегат №2, способный производить минимум 130 кВт при максимальном КПД 92%, будет работать в оптимальном режиме).
2. Согласно п 3.8 СП «Проектирование автономных источников теплоснабжения» [1] для теплоснабжения зданий и сооружений, имеющих дежурное отопление или в работе систем отопления которых допускаются перерывы, следует предусматривать возможность работы оборудования котельной с переменными нагрузками. Котельное оборудование Unical (Италия) соответствует данным требованиям.
3. Согласно п 3.9 СП «Проектирование автономных источников теплоснабжения» [1] расчетная производительность котельной определяется суммой расходов тепла на отопление и вентиляцию при максимальном режиме (максимальные тепловые нагрузки) и тепловых нагрузок на горячее водоснабжение при среднем режиме.
4. Согласно п 3.10 СП «Проектирование автономных источников теплоснабжения» [1] максимальные тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и средние тепловые нагрузки на горячее водоснабжение жилых, общественных зданий следует принимать по соответствующим проектам.
5. Согласно п 5.5 СП «Проектирование автономных источников теплоснабжения» [1] количество и единичную производительность котлов, устанавливаемых в автономной котельной, следует выбирать по расчетной производительности котельной, но не менее двух, проверяя режим работы котлов для ночного летнего периода года; при этом в случае выхода из строя наибольшего по производительности котла оставшиеся должны обеспечить отпуск теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение - в количестве, определяемом режимом наиболее холодного месяца.
Таблица 2. Расчетные тепловые нагрузки в период выхода из строя одного из котлов
Потребитель | Нагрузка (МВт ) | ||
Отопление | Вентиляция | ГВСср. часовой | |
Жилой дом № 22/2 по ул. Строителей в г. Коврове | 0,53 | 0 | 0,2 |
Итого: МВт | 0,73 |
Опыт перехода на индивидуальную отопительную систему (котельная на базе низкотемпературных котлов, интегрированная в общую систему отопления и кондиционирования здания) показывает, что такая система теплоснабжения имеет следующие преимущества по сравнению с вариантом подключения к существующим централизованным системам:
-ниже стоимость тепловой энергии;
-выше качество теплоснабжения (круглогодичное, гарантированы заявленные параметры теплоносителя);
-бесперебойное теплоснабжение и ГВС;
-значительное снижение вредных выбросов в атмосферу на единицу получаемого тепла;
-индивидуальная котельная на базе современных низкотемпературных жаротрубных котлов (например, Unical) имеет возможность осуществлять отпуск тепловой энергии по нескольким (от 3 до 7) независимым отопительным контурам, каждому из которых задается собственный отопительный график регулирования в погодазависимом режиме. Современная система автоматизации котельной на базе микропроцессорных контроллеров постоянно регулирует режимы теплогенерации (мощность горелок, процент открытия регулирующих клапанов, работа насосов и т. д.) в зависимости от потребления тепловой энергии в каждый момент времени – реализуются современные энерго - и ресурсосберегающие технологии.
Экономический эффект работы индивидуальной отопительной системы при эксплуатации достигается благодаря полной интеграции режимов теплогенерации и теплопотребления (котлы не вырабатывают излишнюю тепловую энергию + отсутствуют потери в квартальной тепловой сети).
Расчет экономического эффекта
Установленная мощность котельной | P | 1,4 (1,6) | Гкал/ч (МВт) |
Подключенная нагрузка | P | 1,4 (1,63) | Гкал/ч (МВт) |
Капитальные затраты на строительство котельной «под ключ» (Приложение ) | Ккот | 5,85 | млн. руб. (здесь и далее приведены цены с учетом НДС) |
Капитальные затраты на строительство газопровода и ГРПШ (100 м, D=79) | Кгаз | 1,25 | млн. руб. |
Непредвиденные расходы | Кнп | 1 | млн. руб. |
Тариф на тепловую энергию в централизованной системе теплоснабжения | Тц | 1624 | руб./Гкал |
Тариф на природный газ | Тг | 4 | руб./1000 м3 |
Тариф на электроэнергию | Тэл | 3,55 | руб./кВтч |
Срок окупаемости затрат на строительство индивидуальной котельной определяется по формуле:
[2]
где Ккот – капительные затраты на строительство котельной «под ключ»; Ккот = 6,8 млн. руб.;
Эгод - годовая экономическая эффективность индивидуальной системы теплоснабжения, рассчитывается по формуле:
Эгод = Qгод×(Тц – Ти), руб./год
где Qгод – годовое потребление тепловой энергии, Гкал/год;
Ти – тариф на тепловую энергию (себестоимость) в индивидуальной системе, руб./Гкал.
Тц – тариф на тепловую энергию в централизованной системе теплоснабжения, руб./Гкал;
Для удобства расчета принимаем округление до десятых по правилам математики.
Годовая выработка тепловой энергии составит для нужд отопления QОгод = 1748 Гкал/год и ГВС QГВСгод = 1367 Гкал/год (Тепловой расчет Приложение )
Рассчитаем стоимость Ти одной Гкал, выработанной крышной котельной:
При теплотворной способности природного газа 8000 ккал/м3 и среднегодовом КПД котельной 92% расход топлива на генерацию 1 Гкал тепловой энергии составит (106/8000)/0,92 = 135,9 м3.
При стоимости природного газа 4 руб./м3 затраты на топливо при генерации 1 Гкал тепловой энергии составят 135,9 · 4= 543,6 руб.
Затраты на очищенную и химически подготовленную воду (подпитка котельного контура) примем равной 5% от затрат на топливо – 27,2 руб.
Расчет затрат на электроэнергию:
- сетевые насосы (подача 50 м3/ч, напор 40 м) – 6 кВт · ч
- горелки 2 кВт · ч
- комплекс автоматики 1 кВт · ч
Итого: 9 кВт · ч.
При работе в течение года котельная потребит 9 х 24 х 365 = 78840 кВт · ч. В расчете на одну Гкал тепловой энергии затраты на электроэнергию составят (78840/3115) · 3,55 = 89,9 руб./Гкал.
При выработке 3115 Гкал/год стоимость технического обслуживания котельной не превысит 100 тыс. руб. (по данным обслуживающей организации ). Таким образом, затраты на эксплуатацию составят 100000/3115 = 32,15 руб./Гкал.
Отсюда, Ти = 543,6 + 27,12 + 89,9 + 32,10 = 692,8 руб./Гкал.
Годовой экономический эффект Эгод = Qгод (Тц - Ти) = 3115 · (1,8) = 2,9 млн. руб./год.
Срок окупаемости затрат на строительство индивидуальной котельной составит:
с учетом ставки дисконта в 20% срок окупаемости не более 5 лет.
Для наглядности приведем стоимость отопления и ГВС за единицу. Так за декабрь 2011 года по показаниям общедомового прибора учета стоимость отопления. составила 25,93 р/м2, а при использовании собственной котельной составила бы 11,05 р/м2.
Норма потребления ГВС на человека составляет 2 м3, в денежном выражении 85,34 р/м3.
Для расчета стоимости 1 м3 горячей воды в зимний период воспользуемся следующей формулой
, где
Ц- стоимость одного 1 м3 горячей воды при использовании автономной котельной;
Q - количество тепла необходимого для нагрева 1 м3 воды [Гкал];
с- удельная теплоемкость воды 10-3 [Гкал(м3.С)];
T2-T1 – разность температур (температура водопроводной воды в зимний период Т1=5 С0, в летний Т1=15 С0, а горячей Т2 =55 С0);
V - объём равный 1 м3.
И так, при использовании автономной котельной стоимость 1 м3 горячей воды в зимний период составило бы 34,64 р/м3, а в летний 27,7 р/м3.
Таким образом, начиная с третьего года работы автономной котельной стоимость потребления 1 Гкал для жителей вышеуказанного дома, снизиться почти в 2,5 раза. И как следствие позволит уменьшить стоимость отопления за 1 кв. м. почти в 2,5 раза (а с учетом полной интеграции режимов теплогенерации и теплопотребления не менее чем в 3 раза), стоимость ГВС, в среднем за год почти в 3 раз.
