Резкий рост цен на энергоносители сделал энергосберегающие технологии для систем отопления и вентиляции очень интересными с экономической точки зрения. В дополнение к защите окружающей среды, инвестор или оператор может теперь, наконец, также сосредоточить внимание и на финансовых аспектах. Энергия экономится не только во время потребления, она экономится и во время производства тепла. При этом важно признать и понять их взаимное влияние, которое показано на следующем практическом примере.

1. Проект

Проект связан с производственным помещением для вентиляционных устройств и компонентов для рекуперации тепла в Словакии. Его размеры составляют 120 м в длину, 38 м в ширину и 8 м в высоту (в среднем). Работы осуществляются в 2 смены (как минимум), 6 дней в неделю. В помещении выполняются типичные операции металлообработки — штамповка, сварка, сборочные работы и т.д. Поэтому необходимо иметь воздухообмен не менее 15 м³/м² свежего воздуха в час.
Исходные данные:

• Минимальная температура свежего воздуха: -18 °C
• Установленная температура в помещении: 18 °C
• Температура удаляемого воздуха: 20 °C
• Цена природного газа: 42,7 €/МВт•ч
• Цена электроэнергии: 83.7 €/МВт•ч.

В этих условиях потери тепла для всего помещения составляют до 200 кВт. Эта величина эквивалентна 5,8 Вт на м³ объема помещения и подтверждает высокое качество термоизоляции здания — основы энергосбережения.
Вентиляция требует намного больше тепла — 868 кВт и, таким образом, доминирует в общем энергобалансе.

2. Потенциал экономии

Для данного объекта существует несколько путей для экономии энергии:
а) потери тепла в здании могут быть уменьшены за счет хорошей изоляции. Это предусмотрено конструкцией помещения. Более того, важна постоянная температура по всему объему помещения, чтобы потери тепла не увеличивались из-за слишком высокой стратификации.
б) Tребуемое количество тепла для вентиляции может быть значительно уменьшено за счет его рекуперации. Кроме того, важно эффективное распределение воздуха, чтобы скорость потока воздуха была сведена к минимуму. Свежий воздух должен быть подан именно туда, где он используется: на занимаемую территорию.
в) Снижение затрат и энергии также возможно при производстве тепла; использование газового конденсатного котла может обеспечить до 14% экономии первичной энергии. В этом процессе теплоноситель с более низкой температурой настолько охлаждает выхлопные газы, что водяной пар, возникающий в процессе горения, частично конденсируется. За счет использования энергии конденсации производительность котла превышает 100%. Такая производительность является наверняка не волшебной, а скорее затрагивает неудачное определение количества теплоты. Эта технология особенно эффективна при использовании природного газа в качестве топлива.

3. Установленная система

Следующее решение было выбрано на основе предварительного исследования Дрезденского Института обработки и охлаждения воздуха, в котором были изучены 5 различных систем отопления и вентиляции в помещении:
Тепло производится газовым конденсатным котлом мощностью 500 кВт. Выбор температуры обратного потока и разницы температур теплоносителя на входе и выходе является критически важным как для эффективности, так и для инвестиций в систему. С одной стороны, низкая обратная температура (см. диаграмму рис. 1) увеличивает конденсацию и, следовательно, дополнительное полезное тепло, с другой стороны, производительность теплообменника уменьшается со снижением температуры теплоносителя. Необходим компромисс, который в данном случае достигнут с теплоносителем 50/30. При этом обеспечивается средний КПД котла 107,5%. В то же время дополнительные затраты на увеличенные теплообменники минимальны.

Для вентиляции и отопления, были установлены 8 децентрализованных вентиляционных крышных устройств с рекуперацией тепла (см. рис. 2). Эти проверенные блоки производительностью 9000 м³/ч каждый обладают рядом преимуществ, касающихся энергопотребления:

• В режиме вентиляции тепло извлекается из отработанного воздуха интегрированными пластинчатыми теплообменниками и передается свежему воздуху; эффективность рекуперации тепла составляет 63%.
• В режиме ожидания (эксплуатация вентиляционных крышных устройств в нерабочее время), то есть без вентиляции, помещение периодически нагревается этими блоками. Таким образом, никаких дополнительных нагревательных устройств или статических поверхностей нагрева не требуется.
• Распределение воздуха и, следовательно, распределение тепла происходит за счет автоматического управления воздушным диффузором, которое гарантирует, что свежий воздух попадает туда, где это необходимо. Стратификация (и, следовательно, потеря тепла) в помещении сведена к минимуму.

4. Экономическая эффективность

Меры по экономии, как правило, требуют дополнительных затрат. Это именно тот случай. В экономическом анализе желаемая экономия должна быть соотнесена с увеличением расходов (см. табл. 1).

а) Экономия
В общей сложности в год требуется 723 МВт•ч тепла. Благодаря повышению эффективности на 14,5% газового конденсатного котла, экономия составляет 4478 €/год при цене на газ 42,7 €/МВт•ч.
Благодаря рекуперации тепла вентиляционных установок, годовая чистая экономия составляет 37434 €. Здесь уже учтены дополнительные затраты на электроэнергию 6140 €/год из-за сопротивления пластинчатого теплообменника.
б) Дополнительные инвестиционные затраты

Стоимость газового конденсатного котла на 6855 € выше, чем у обычного. Дополнительные расходы также вызваны 8 увеличенными теплообменниками (следствие низкой температуры); они составляют 1530 €.
в) Экономическая эффективность

Дополнительные затраты в 8385 € для конденсатных газовых котлов компенсируются за счет экономии 4478 €/год. В наихудшем случае, это приводит к временному оттоку капитала только на 1,87 года; в сущности, это очень экономичное инвестирование.

Рекуперация тепла в вентиляционных блоках также чрезвычайно прибыльна. 16000 € дополнительных расходов для пластинчатых теплообменников компенсируется экономией 37434 € в год. В результате срок возврата инвестиций составляет всего 0,43 года! На практике это значение еще лучше, поскольку большую часть года есть работа в три смены.

5. Экология

Помимо экономики, нынешние времена смены климата также требуют, чтобы мы задумывались об экологии. Оценка здесь проста: важен каждый сохраненный киловатт-час.
В данном проекте за год выбросы CO2 уменьшаются на 225 000 кг. Блестящий успех, который, пожалуй, более важен в долгосрочной перспективе, чем финансовые выгоды. Отчет по оценке эффективности показывает, что экономия тепла достигается не только при потреблении, но и при выработке тепла. Правда, следует учитывать, что взаимное взаимодействие увеличивает инвестиции. Таким образом, комплексное проектирование и планирование, способствующее общей оптимизации системы, необходимо сейчас как никогда ранее.