Инновации для инженерных систем водоснабжения и водоотведения. Внедрение новых технологий Инновации в водоснабжении

Водное хозяйство быстро развивается, занимая одну из главных ниш в мировом хозяйствовании. Но, несмотря на это, имеет существенные проблемы, которые нуждаются в решении.

Одной из насущных проблем являются опасения в неспособности обеспечить спрос на водоснабжение в будущем. В 2012 году был проведен опрос руководителей коммунальных предприятий в 10 основных рынках: Канаде, США, Великобритании, Франции, Австралии, Бразилии, Индии, России, Испании, Китае.

Он показал, что 39 процентов руководителей считают: спрос на воду будет превышать предложение. Это в значительной степени обусловлено темпами роста населения в мире - это 7000000000 сегодня и как ожидается, вырастет еще на миллиард в течение ближайших 18 лет.

Это оказывает значительное влияние на то, что уже и так является достаточно ограниченным ресурсом.

Стоит ли ограничивать использование?

Но во многих местах в мире у потребителей, фермеров, предприятий и отраслей есть стимул ограничить использование воды. Вода сравнительно дешева, и многие полагают, что она легкодоступна.

На самом деле это является заблуждением, даже огромным препятствием на пути прогресса. Задача защиты водоснабжения для будущих поколений становится яснее, чем когда-либо раньше.

В первую очередь - это необходимость введения технических инноваций и регулирования изменений в водном хозяйстве.

Стоит устанавливать соответствующие тарифы в областях, где инновации еще должно произойти, и быстро. По опросам Oracle Utilities, треть опрошенных руководителей считают, что цены на воду ниже, чем должны были быть.

Чтобы сделать это, бизнес-модель для предприятий водоснабжения должна развиваться. В соответствии с действующей на основе объема счетов модели, потребителей устраивает невысокая стоимость водоснабжения, а с другой стороны, не обеспечивает возмещения затрат на доставку воды.

Это не дает водоканалу даже возможности отремонтировать оборудование и оставаться устойчивыми в финансовом отношении.

Вместе с этим регулирующие органы должны быть уверены в необходимости повышения уровня тарификации.

Средства, получаемые за водоснабжение, должны возмещать расходы за обслуживание жизнеспособности оборудования и инфраструктуры коммунальных предприятий.

Изменения в нормативном подходе к тарификации изменит восприятие ценности воды. Общество начнет понимать необходимость бережного отношения к такому важному природному ресурсу, тем самым проявлять содействие организациям по охране окружающей среды.

Сумма расходов

Водоснабжение составляет относительно небольшую долю рынка - сумма, потраченная в глобальном масштабе на услуги водоснабжения и инфраструктуры, составляет менее одного процента от мирового ВВП.

Но это важный сегмент рынка и его нехватка будет влиять на все показатели мирового ВВП.

Изучение взаимосвязи роста тарифов в 308 городах в 102 странах показало, что это связано с затратами на строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание систем очистки питьевой и сточных вод. Но даже в тех случаях тарифы редко возмещают полную стоимость услуг.

В докладе делается вывод, что, благодаря политике удешевления воды ниже полной стоимости обслуживания, возрастает нерациональное потребление воды.

Предприятиям приходится зависеть от внешних источников финансирования и политического вмешательства и впоследствии перебоев в обслуживании из-за недофинансирования, а также неравенства отдаленных населенных пунктов.

В то время как вопрос носит глобальный характер, ответы лежат на местном уровне. Инфраструктура продолжает изнашиваться, качество воды и надежности (взрыв трубы и других утечек) будет снижаться, требуя ремонта или утилизации.

Новая система тарифов, которая будет учитывать полные эксплуатационные затраты на водоснабжение, а также обеспечивать необходимую финансовую отдачу за коммунальные услуги, окажет помощь в этих усилиях.

Инновационная технология играет важную роль в водоснабжении в будущем.

Использование опреснения как способа создания нового, чистого и доступного источника воды в настоящее время используется во многих странах мира, включая Австралию, Китай, Япония, США, Испании и других европейских стран, на Ближнем Востоке и в Северной Африке.

Наряду с этим, однако, возникает потребность в информировании о проблемах и доступных методах их решений. Исследование воды Oracle Utilities показал, что 36 процентов коммунальных предприятий по всему миру все еще не знают полного спектра инновационных вариантов, открытых для них.

В то же время многие клиенты не обращают внимания на необходимость перемен, для отношения к воде, как к драгоценному и убывающему ресурсу. Только тогда, когда инновации и осознание проблемы выйдут на первый план, мы увидим начало масштабных изменений.

Жилищно-коммунальная сфера, с её километрами изношенных сетей и гигантскими объёмами потребляемых ресурсов, на сегодняшний день представляет собой простаивающий полигон, пригодный для испытания новейших энергосберегающих технологий и современных материалов. Только при транспортировке к потребителю теряется до 27% воды и не меньше 15% тепла.

Однако пока инновации в ЖКХ ограничиваются локальными проектами, тиражированию которых мешает застарелая неповоротливость отрасли.

Ноу-хау для управдома

Говоря об инновациях в сфере ЖКХ, чаще всего имеют в виду приборы и материалы, снижающие расход ресурсов. Без оперирования точными данными невозможно. Для измерения расхода воды УК начали устанавливать расходомеры со встроенными датчиками температуры и давления. Эти цифры позволяют оценивать в т.ч. качество труб из новых материалов, не допускающих утечек.

При повышении степени энергоэффективности обслуживаемых участков диапазон решений еще выше:

Применение светильников длительного пользования;
Перевод котельных на газ;
Установка конденсационных котлов;
Использование инфракрасных отопительных плёнок;
Внедрение теплоизоляционных материалов;
Применение солнечных коллекторов.

А переход на очистку питьевой воды с помощью новых фильтров и биотехнологий способен заметно поднять репутацию предприятий ЖКХ в глазах потребителей. Подобных разработок у отечественных изобретателей особенно много, однако их широкое внедрение чаще всего откладывается.

А как у них?

В дальнем зарубежье, где обслуживающие коммунальную сферу предприятия организованы принципиально иначе, чем на постсоветском пространстве, давно научились повышать их эффективность экономическим стимулированием инноваций в ЖКХ. Внедрение новых технологий поощряется льготным кредитованием и налогообложением.

Иностранные государства страхуют займы, направленные на покупку инновационных решений в ЖКХ, ускоряют амортизацию основных средств, а сами компании стремятся использовать преимущества территорий своей дислокации

США: дворников сменяют роботы

В США сфера коммунальных услуг целиком находится в ведении штатов, географические, природные и инфраструктурные условия которых сильно отличаются. Поэтому, например, во Флориде, практически не охваченной газификацией, стремятся всячески экономить электроэнергию, а в некоторых южных штатах совсем нет систем отопления.

Менеджеры управляющих компаний в США – профессионалы своего дела. Их задача – координировать работу отдельных подрядчиков, поскольку ремонтом приборов учёта или заменой насосов занимаются разные фирмы. Стремясь сэкономить, американские коммунальщики отказываются от применения дешёвой рабочей силы в пользу роботов. Роботы-снегоуборщики, которых можно увидеть на улицах американских городов, работают автономно, без участия человека, выполняя поставленные задачи.

«Тояма Токанава»: ЖКХ по-японски

Страна восходящего солнца – одна из первых, которые приходят на ум, когда речь заходит о внедрении изобретений в повседневность. – это необходимость, вызванная жёсткой конкуренцией на всех рынках, и отрасль ЖКХ здесь не исключение. Кто более эффективен – тот получает прибыль.

Обслуживанием коммунального сектора Японии занимаются десятки тысяч малых предпринимателей, без привычных «естественных монополий». Управляющая компания может выбрать подходящего исполнителя из длинного перечня для любых видов работ, будь то замена водопроводных труб или проверка показателей системы отопления. Выигрывают самые подготовленные, и не последнюю роль здесь играют всевозможные новшества.

В Хельсинки, климат которого очень схож с российским, городские власти могут себе позволить отапливать зимой улицы. На две улицы в столице Финляндии подаётся вторичное тепло из жилых домов. Такая энергоэффективность с излишками была бы невозможна без чётких правил работы сферы ЖКХ, которые поощряют внедрение технического прогресса.

Применение инновационных методов позволяет финнам топить дома углём, газом и гидроэнергией с минимальными издержками, переходя в тридцатиградусные морозы на резервные запасы масла. За использование альтернативных источников энергии платят потребители, при этом каждый гражданин имеет право выбора организации, предоставляющей ему услуги ЖКХ. Чиновники же следят за равенством возможностей всех участников рынка.

Особенности инноваций в ЖКХ России

Сфера ЖКХ в России у многих устойчиво ассоциируется с «совком», но никак не с новейшими технологиями. Основная причина – в нехватке денег. Средств, поступающих на счета управляющих компаний в рамках существующей модели тарифообразования, как правило, не хватает для проведения капитальной модернизации и замены инфраструктуры на более технологичную.

На многих предприятиях отрасли даже бухгалтерия по старинке ведётся ручным способом с помощью калькуляторов, что не соответствует сложности обслуживаемых жилых комплексов. Отказываясь от новшеств, руководители компаний отсекают возможность сокращения издержек. Например, прокладка труб с антикоррозийным покрытием способна уменьшить количество аварий, а значит, сэкономить средства на их устранение.

Законодательная яма

Российские эксперты на протяжении последнего десятилетия отмечают ущербность существующих правил функционирования ЖКХ, не предусматривающих серьёзных механизмов конкуренции муниципальных и частных предприятий.

Реформирование отрасли продвигается медленными темпами, и денег на замену устаревшего оборудования у предприятий не прибавляется. Стимулировать внедрение ресурсосберегающих технологий могло бы изменение законов, регулирующих заключение сервисных договоров на обслуживание жилья. Без фиксирования платежей УК, как отмечается, порой не имеют достаточных средств на текущую деятельность, не говоря уже о внедрении инноваций.

Примеры инноваций в российском ЖКХ

Никого сейчас не удивишь домофонами, защищающими общедомовое имущество от асоциальных личностей, или «умными» лампочками в подъездах, включающимися от звука шагов. Однако жители депрессивных муниципалитетов порой могут лишь мечтать о таких «инновациях».

Между тем, одним из самых прогрессивных явлений в сфере ЖКХ за последние годы стала разработка Государственной информационной системы жилищно-коммунального хозяйства. ГИС ЖКХ содержит нормативные акты, реестр лицензий УК и других предприятий отрасли, а также жилых объектов, и при необходимости собственники могут оперативно ознакомиться с данной информацией, в т.ч. о результатах проверок.

В Петербурге специалисты проектного офиса «Умный город» обещают внедрить систему на основе блокчейна, которая не позволит управляющим компаниям выставлять гражданам завышенные счета с помощью ручного изменения показаний приборов учёта. Разработка данной системы ведётся в настоящее время.

Существуют и более экзотические проекты. Так, на Камчатке коммунальные предприятия поставляют жителям природное тепло вулканов, что является редкими примером альтернативной энергетики. Благодаря наличию месторождения термальных вод в нескольких населённых пунктах на севере полуострова нет необходимости использовать другие источники тепла.

На долю бытового, коммунального и промышленного потребления приходится менее одной пятой объема водопользования во всем мире, и всего лишь 5% в Африке, Центральной Америке и Азии. Большой дефицит имеется в развивающихся странах, где более 1 миллиарда человек лишены доступа к чистой воде, и гораздо большее число людей зависят от ненадежных источников снабжения. Неравенство также наблюдается и при распределении воды: бедное городское население получает ее из ненадежных и низкокачественных источников, чрезмерно переплачивая поставщикам. Спросу городского населения зачастую отдаются большие предпочтения по сравнению с потребностями сельских районов.

Между промышленно развитыми и развивающимися странами существуют различия как в характере проблем, так и в вариантах водоснабжения.

В промышленно развитых странах расход воды, как правило, выше, спрос умеренный, а основное внимание уделяется снижению потребления и более рациональному водопользованию в целях предотвращения необходимости подключения новых источников снабжения или же общего снижения их количества.

В развивающихся странах низкий уровень объема снабжения сопряжен с высоким спросом, основное внимание сосредотачивается на поиске новых источников воды. Повсеместно наблюдается низкая эффективность существующих систем водоснабжения и неудовлетворительная организация управления. Доступа к водоснабжению лишена большая часть бедного городского населения и неимущих слоев.

Истощение источников воды вызывает ухудшение качества последней как в развитых, так и в развивающихся странах.

Существует целый ряд возможностей для удовлетворения самых разнообразных потребностей в водоснабжении. В развивающихся странах приоритетами являются расширение области предоставления водоснабжения в городских и сельских районах, а также восстановление источников снабжения водой городских территорий.

Регулирование спроса

Регулирование спроса приобретает все более широкое распространение во многих промышленно развитых странах. Его потенциал по снижению потребления прямо пропорционален преобладающему уровню водопользования. Регулирование спроса обладает большими возможностями в Соединенных Штатах, где средний уровень потребления на человека составляет около 400 литров в день. В развивающихся странах этот показатель, как правило, ниже. Тем не менее эта ситуация существенно отличается в разных странах, и у наиболее интенсивных водопотребителей также есть потенциал для экономии. В Нью-Дели, к примеру, диапазон ежедневного потребления водопроводной воды на семью разнится от 700 литров на семью с низким уровнем дохода до 2200 литров для богатых. Тарифы преимущественно субсидируются за счет государства, и для экономии потребления воды остается мало стимулов.

Расход воды на стирку и санитарно-гигиенические цели составляет значительную долю от потребления воды в бытовом и промышленном секторе. Необходима выработка стандартов, нормативов и санкций для продвижения водосберегающих технологий, в том числе для производителей бытовых устройств и оборудования, а также выплата субсидий потребителям, которые решают перейти на водосберегающие устройства. В Дании за 10 лет потребление воды на душу населения упало на 24% за счет широкого распространения водосберегающих технологий, в том числе для туалетов, душевых и стиральных машин.

Во многих регионах мира, включая Соединенные Штаты, Южную Африку и Европу, блочные тарифы с низким уровнем оплаты за расход воды и прогрессивным ее ростом по мере повышения уровня потребления оказались успешной мерой для сдерживания или снижения спроса на воду. Для их эффективности крайне важно внедрять дешевые, но эффективные счетчики расхода воды.

Альтернативные источники водоснабжения

Уровень водопотерь от протечек, нелегальных подключений и проблем с замерами по-прежнему остается высоким. В азиатских городах на него приходится 35-40% от общего объема водоснабжения, а в отдельных городах этот показатель доходит до 60%. Стабилизация и снижение потерь в трубопроводных системах может помочь улучшить сферу водоснабжения. К примеру, данные по Великобритании свидетельствуют о снижении ежесуточного душевого потребления воды на 29 литров в результате введения властями обязательного профилактического осмотра, позволяющего обнаружить протечки. Реализация этой программы и другие меры по рациональному водопользованию привели к тому, что рассмотрение планов строительства новой плотины в Йоркшире было решено отложить.

Сбор дождевой воды с помощью емкостей на крышах, резервуаров и других методов является эффективным способом бытового водоснабжения.

Врезка 5.6: Сбор дождевой воды в городах приобретает все большее распространение

В Германии существуют специальные субсидии, которые стимулируют жителей сооружать емкости для сбора дождевой воды и использовать затем профильтрованную воду. Из-за экономии на ежемесячных расходах за водоснабжение и благодаря другим льготам вложенные в сбор дождевой воды средства окупаются за 12 лет. В Токио (Япония) водоснабжение 70% всех туалетов в «Риогоку Кокугкан» — здании для проведения схваток борцов сумо — обеспечивается запасами дождевой воды.

Еще одним существенным источником может быть рециркуляция сточных вод. К 1999 году в области залива Сан-Франциско в Калифорнии вторично использовалось большое количество сточных вод — достаточное, чтобы удовлетворить потребности 2 млн человек. К 2020 году планируется обеспечить таким образом потребности уже 6 млн человек. В сельском хозяйстве используется 32% такой воды, 27% идет на пополнение запасов подземных вод, 17% — на поддержку орошения земельных участков, 7% — на нужды промышленности. Оставшаяся часть расходуется на экологические и иные цели.

В качестве решения проблемы дефицита воды на местах часто предлагается вариант ее переброса между речными бассейнами. Последствия таких действий требуют тщательного изучения, особенно в тех случаях, когда не предусмотрен возвратный сток в бассейн, как это происходит при других методах водозабора.

Благоприятствующие факторы

Как и в случае с другими секторами, крайне важно применение политических, институциональных и организационных реформ для реализации регулирования спроса и поиска альтернативных решений в области водоснабжения. В число инициатив входит следующее:

в Великобритании, Соединенных Штатах и Австралии выдача лицензий на новый водозабор предусматривает обязательное изучение всех экономически оправданных предложений в области регулирования спроса;
эффективность управления является основой для рационального водопользования и улучшенного планирования, но единого для всех ситуаций метода руководства со стороны государства или частного сектора не существует. Для улучшения эффективности работы государственных органов необходимо усиление институциональных полномочий и ответственности за принятые решения;
в целях сохранения доступа к водоснабжению необходимо введение эффективных законодательных механизмов и приемлемой оплаты для бедных слоев населения городских и сельских районов.

Выходные данные сборника:

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В СФЕРЕ ЖКХ

Арзамасцев Алексей Александрович

аспирант, ТГУ имени Г.Р. Державина,
г. Тамбов

Е-mail: dqd1@ mail. ru

На сегодняшний момент времени в СМИ существуют две конфликтующие стороны. Производители услуг жалуются на плохую собираемость оплаты коммунальных услуг, в то время как потребители жалуются на необоснованно высокую стоимость и низкое качество предоставляемых услуг.

Зачастую данный конфликт не имеет рациональной подоплеки и существующее положение дел остается неизменным.

В ответ на критику о низком качестве услуг производители заявляют что данное направление является убыточным по своей сути и собираемых денежных средств не хватает на реконструкцию коммунальных сетей. Однако мировой опыт показывает обратное.

В настоящее время одной из существенных статей расходов при оплате услуг ЖКХ является строчка, связанная с отоплением. Многие статьи в СМИ носят резко негативный характер и помимо общих фраз не дают рекомендаций по выходу из сложившегося положения дел. Целью данной статьи является рассмотрение инноваций в сфере теплоснабжения.

Прежде всего, необходимо определить основные направления нерационального расходования средств. Зачастую при решении столь глубокой задачи приходится сталкиваться с банальным обогревом улицы, когда плохая теплоизоляция на магистральных линиях позволяет наблюдать зеленую траву даже в зимнее время года, а также является пристанищем для бездомных. Применение только метода промывки труб дает уже значимый эффект для коммунальщиков.

После промывки систем реагентом специалисты констатировали эффективную работу всех отопительных приборов, пропускная способность систем теплоснабжения выросла на 24-34 %. Это означает, что после регулировки теплоотдачи систем отопления, в новом отопительном периоде жители домов могут получать реальную экономию.

Существует также ряд нововведений, использование которых реально позволит устранить неэффективный перерасход ресурсов:

1.Термомайзер

2.Тепловые насосы

3.Система рекуперации воздуха

Термомайзер. Сейчас все больше владельцев различных предприятий задумываются о вопросах энергосбережения. И в этом нет ничего удивительного - зачем переплачивать за отопление или водоснабжение, когда на этом можно реально экономить? Самый простой вариант экономии - установка счетчиков. Но можно пойти в этом вопросе дальше. На рынке энергосберегающего оборудования появился новый класс продуктов - термомайзеры. Они могут применяться практически в любых системах отопления и горячего водоснабжения. Термомайзеры предназначены для автоматического регулирования температуры горячей воды в системах водоснабжения и температуры теплоносителя в системах отопления. С помощью прибора можно создать необходимый для конкретного помещения микроклимат. Кроме того, термомайзер позволяет экономить расход первичного теплоносителя, а, значит, и денежные средства.

Экономия, получаемая при установке термомайзера, объясняется двумя факторами.

Во-первых, в случае если после прохождения через систему отопления теплоноситель сохраняет высокую температуру, она снова задействуется системой, а не уходит в теплоцентраль. Вторичное использование теплоносителя дает неоспоримый плюс, так как для обеспечения необходимой температуры требуется гораздо меньшее количество первичного теплоносителя, чем без использования термомайзера. Этот вариант подходит для жилых, общественных и административных зданий.

Во-вторых, благодаря термомайзеру мы можем устанавливать необходимую нам температуру теплоносителя в то время, когда помещение не используется. Таким образом, происходит сокращение расхода тепловой энергии, а, следовательно - ее экономия. В случае необходимости, уменьшается проходное сечение регулятора на прямой, и температура носителя падает до минимально допустимой. При использовании термомайзера на производстве или торговых площадях, вы будете получать немалую экономию тепловой энергии, а, значит, и средств, которые придется платить по счетчику. В ночное время и праздничные дни, когда предприятие не функционирует, расход теплоносителя по умолчанию не снижается. А, значит, вам приходится платить гораздо больше, чем вы могли бы. Установив термомайзер, можно снижать температуру теплоносителя на ночь. Благодаря устройству управления вам необходимо лишь ввести нужные для вас параметры, и термомайзер будет экономить расход теплоносителя.

Плюсы термомайзера не ограничиваются экономией денег. Благодаря устройству, можно поддерживать необходимую температуру внутри помещения. Для работы многих предприятий, офисов и торговых центров создание определенного микроклимата имеет большое значение .

Таблица 1.

Экономия при установки термомайзера в зависимости от площади помещения и отапливаемого объема

Площадь, м 2	Отап-ливае-мый объем, м 3	Экономия за счет установки термомайзера (без применения доп. функций), руб.	Экономия за счет уменьшения температуры в цехах и офисе в нерабочие дни, руб.	Экономия за счет снижения тепловой нагрузки в межсменное время, руб.	Общая эконо-мия, руб.

Примечание - для расчета взят самый теплоемкий месяц зимы в центральном регионе - февраль.

Практика реализации энергосберегающих проектов в сфере ЖКХ показывает: экономия теплопотребления при использовании терморегулятора может достигать 50-60 %, что снизит оплату за потребленное тепло на 30-40 %.

Средняя стоимость отечественного термомайзера составляет 25 000 руб. Внедрение данных устройств оправданно для предприятий, офисных и торговых центров, а также многоквартирных домов .

Тепловые насосы. Данные устройства представляют собой компактные отопительные установки, предназначенные для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Они экологически чисты, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а также чрезвычайно экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, производит до 3-4 кВт тепловой энергии (рис. 1).

Рис. 1. Принцип работы теплового насоса

Экономическая эффективность применения тепловых насосов зависит от:

· температуры низкопотенциального источника тепловой энергии;

· стоимости электроэнергии в регионе;

· себестоимости тепловой энергии, производимой с использованием различных видов топлива.

Использование тепловых насосов вместо традиционно используемых источников тепловой энергии экономически выгодно ввиду:

· отсутствия необходимости в закупке, транспортировке, хранении топлива и расходе денежных средств, связанных с этим;

· высвобождения значительной территории, необходимой для размещения котельной, подъездных путей и склада с топливом.

Установка не нарушает целостность интерьера и концепцию фасада здания, так как нет внутреннего и внешнего блока и занимает минимум пространства.

Тепловые насосы не относятся к дешевому оборудованию. Начальные затраты на установку этих систем несколько выше стоимости обычных систем отопления и кондиционирования. Цена геотермального теплового насоса рассчитывается из условия
300-400 USD за 1 кВт тепловой мощности. Однако, если рассматривать эксплуатационные расходы, то первоначальные вложения в геотермальный обогрев, охлаждение и горячее водоснабжение быстро окупаются за счет энергосбережения. Кроме того, необходимо учитывать, что при работе теплового насоса не требуется никаких дополнительных коммуникаций, кроме бытовой электрической сети .

Система рекуперации воздуха. После того как были успешно проведены предыдущие этапы и тепло эффективно попало в жилище, необходимо им грамотно распорядиться.

Рекуперация - это процесс возврата части тепловой энергии. Рекуперация воздуха - процесс нагревания холодного приточного воздуха удаляемым теплым вытяжным. Теплый воздух в рекуперационном теплообменнике отдает большую часть своего тепла приточному воздуху, таким образом теплый воздух не выходит наружу без пользы через открытое окно.

Наконец-то и в Россию пришло адекватное понимание того, что в каждом здании и строении должна быть система приточно-вытяжной вентиляции. Только вот как она будет выглядеть - вопрос скорее финансовый, нежели технологический. Очень популярный вид вентиляции - механическая вытяжка и естественный приток. Данный способ весьма экономичен и на этапе строительства позволяет экономить выделенные средства. Вытяжная вентиляция создает в помещениях разряжение воздуха и через щели, дверные проемы оконные рамы образца 30-и летней давности и прочие неплотности свежий холодный воздух с улицы проникает в помещения. А этот воздух необходимо подогреть. Но поскольку в России отопительный период занимает 2/3 от всего года в целом, приходится затрачивать значительную энергию на нагрев приточного воздуха до комнатной температуры. К тому же таким вентиляционным системам присущи такие недостатки, как проникновение грязного уличного воздуха, сквозняк, отсутствие возможности контроля объема приточного воздуха (несбалансированная вентиляция).

При строительстве используют самые лучшие материалы, теплоизоляцию, ставят герметичные окна, двери и прочие конструкции. То-есть в борьбе за экономию тепла мы создаем герметичные помещения, в которые совсем не проникает наружный воздух. А дышать то надо. Причем дышать свежим чистым воздухом. Идеальным решением данного вопроса являются вентиляционные устройства, позволяющие сохранять тепло зимой и холод летом. Называются такие устройства - рекуператор воздуха. Именно рекуператоры вписываются в общую цель - сделать каждое новое здание энергоэффективным. Только вот у рекуператоров воздуха есть один минус - приточный и вытяжной воздуховоды должны быть вместе проведены к месту установки рекуператора. Конечному заказчику конечно это неинтересно, но вот проектировщики систем Отопления, Вентиляции и Кондиционирования очень не любят закладывать в проекты системы, в которых используются приточно вытяжные рекуператоры. Этот фактор является одним из основных тормозов в повсеместном распространении и использовании высокоэнергоэффективных приточно-вытяжных систем с рекуперацией воздуха. В связи с чем мы рекомендуем конечным заказчикам принудительно добиваться включения систем рекуперации воздуха в проекты. Итак, давайте наглядно рассмотрим этот процесс.

Принцип рекуперации прост: так как вытяжная вентиляция выбрасывает на улицу теплый воздух, мы можем нагревать им холодный приточный воздух (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема устройства приточно-вытяжной установки с рекуператором.

Вытяжной воздух, удаляемый из помещения, проходит через специальную теплообменную кассету, в которой он нагревает, охлажденные приточным воздухом, стенки теплообменника.

Стоит заметить, что приточный и вытяжной потоки не смешиваются, а лишь передают или забирают тепло от стенок теплообменника.

У пластинчатых рекуператоров есть один серьезный недостаток, который проявляется в виде образования наледи на пластинах теплообменника со стороны потоков вытяжного воздуха. Наледь образуется за счет замерзания конденсата. А конденсат образуется из-за разницы температур приточного воздуха и теплообменной пластины.

Исключение моментов работы рекуператора, когда приточный воздух идет в обход теплообменных кассет, а также применение не одного, а двух или даже четырех кассет в одной установке - позволило добиться эффективности возврата тепла - до 91 %, что является революционным показателем в области. Приточно-вытяжные агрегаты эффективно работают даже при температуре до - 30 0 C .

Данный перечень инноваций в сфере теплоснабжения является далеко неполным. Однако даже внедрение предложенных направлений позволит сэкономить от 40 до 60 % денежных средств конечным потребителям

Список литературы:

1.«Вентиляционные устройства ALASCA» // http://www.alasca.ru производитель оборудования [электронный ресурс] - режим доступа. -URL: http://www.alasca.ru

2.«ИНТЕРПРОЕКТ» // информационный портал [электронный ресурс] - режим доступа. - URL: http://www.energo-resurs.ru/vzh_tezis_2007_11.htm

3.«Энергоэффективная Россия» // информационный портал [электронный ресурс] - режим доступа. - URL: http://energosber.info/articles/energy-tools/61692/

4.«Ремонт и строительство» // информационный портал [электронный ресурс] - режим доступа. -
URL: http://remontinfo.ru/article.php?bc_tovar_id=111

2005–2015 годы объявлены ООН международной декадой «Вода для жизни». Один из путей обеспечения потребности в чистой воде - внедрение методов гидроволновой очистки жидких сред, который представляет Северо-Западный международный центр чистых производств. Рассказать об этой инновационной технологии мы попросили генерального директора Центра - Александра Александровича Старцева.

Александр Александрович, в чем заключается суть метода гидроволновой очистки?

Гидроволновой метод - это авторское ноу-хау, не имеющее аналогов в мировой практике. Его главное отличие - в отказе от традиционных способов нагрева жидкости и использовании вместо них механических и частотных воздействий (термодинамических циклов). Применение привычных теплообменных систем сопровождается образованием различных отложений - «накипи», новая технология лишена этого недостатка.

Сам же метод заключается в следующем: при прохождении жидкого потока через гидродинамический теплогенератор возникает эффект обтекания «плохо обтекаемого тела». В результате в жидкости образуются содержащие вакуум пустоты, внутри которых идет процесс парообразования. Причем идет он при температуре гораздо ниже 100 °C (например, при 30 °C), за счет этого экономится значительное количество энергии.

Дополнительное высокочастотное воздействие вызывает эффективную термоокислительную реакцию, которая приводит к разрушению молекул загрязняющих веществ, в том числе сложных органических соединений и тяжелых металлов.

Посредством контактных теплообменных процессов идет интенсивное парообразование с последующей конденсацией. В результате образуются чистая дистиллированная вода и влажный иловый осадок, имеющий по российской классификации IV класс опасности. При этом исходные сточные воды могли иметь I - II классы опасности. То есть токсичность отходов существенно снижается, и из жидкой фазы они переходят в твердые шламы.

А что происходит с загрязненной водой при использовании традиционных методов очистки?

Скажем, в результате применения обратного осмоса объем очищенной воды составляет лишь 35–40 % от исходного количества стоков, остальное - концентрированный жидкий высокоактивный «рассол». Гидроволновой же метод позволяет превратить почти всю имеющуюся в стоках воду в дистиллят и вновь использовать в производстве. При этом энергоэффективность нового метода - вне всякой конкуренции: например, на очистку кубометра сточных вод нефтеперерабатывающего завода потребуется лишь около 3 кВт час.

Кроме того, обратный осмос - довольно капризная и «тонкая» технология, она требует постоянного внимания квалифицированных специалистов. Если очищаемый поток неоднороден, то оборудование может просто отказать. Гидроволновой метод позволяет избежать этого.

Где может применяться гидроволновой метод очистки?

Установки, использующие этот принцип, могут использоваться в автономных модульных системах жизнеобеспечения, для опреснения и очистки воды от различных химикатов и тяжелых металлов в водопроводно-канализационном хозяйстве, для уничтожения полихлорбифенилов и пестицидов. Кроме того, они станут идеальным решением для очистки промышленных стоков и удаления нежелательных примесей из сырой нефти и жидкого топлива в нефтегазоперерабатывающей промышленности, для очистки различных емкостей и трубопроводов, для обезвреживания токсичных веществ и жидких радиоактивных отходов, утилизации отработанных ГСМ. Наконец, с их помощью можно готовить модифицированную водотопливную эмульсию. Она может использоваться как топливо для автономных электрогенераторов очистных установок, также мини-ТЭЦ контейнерного типа.

Основные преимущества гидроволнового метода очистки жидких сред Жидкая среда нагревается и испаряется не через теплообменную поверхность, а за счет высокочастотного механического воздействия на жидкость. Все тепло конденсации пара может быть использовано для нагрева и испарения исходной жидкой среды. В результате высокочастотных воздействий происходит разложение органических молекул на безвредные простые компоненты. Технология на основе гидроволнового метода не требует водоподготовки. Возможно сочетание гидроволнового метода с использованием нанотехнологий, в частности, экологически нейтральных наноматериалов на углеродной основе. Имеется возможность осуществления звукохимических реакций, при которых соосаждение элементов и их изотопов из очищаемого потока может стать более эффективным. Процесс отличается малым энергопотреблением. Опасные отходы при использовании метода не образуются. Создаваемое на основе данного метода оборудование отличается надежностью, долговечностью и простотой эксплуатации. Кроме того, контейнерное исполнение установок позволяет избежать значительных капитальных затрат и эксплуатировать оборудование «прямо с колес».

- Расскажите об оборудовании, использующем гидроволновой метод.

Разработчиком и создателем опытно-промышленного оборудования является московский научно-производственный центр «ТЭРОС–МИФИ», руководит которым В. С. Афанасьев. 24 июля 2008 года инновационные разработки компании были представлены Президенту Российской Федерации Д. А. Медведеву и заслужили его высокую оценку. Также компанию «ТЭРОС–МИФИ» поддерживают Совет Федерации и Правительство России.

В марте 2010 года сборочный участок компании «ТЭРОС–МИФИ» посетил Святейший Патриарх Московский и всея Руси Кирилл. Он с интересом ознакомился с инновационными разработками и благословил начало реализации демонстрационного проекта «Ковчег». Проект подразумевает создание искусственного биосферного объекта с автономными системами жизнеобеспечения на основе гидроволновых технологий.

Области эффективного применения технологий на основе гидроволнового метода: очистка сточных вод различных промышленных, сельскохозяйственных предприятий и сферы ЖКХ любой степени загрязнения; удаление из сточных вод органических веществ, вызывающих «цветение» водных объектов (образование сине-зеленых водорослей); очистка промышленных стоков и подземных вод, загрязненных мышьяком и другими токсичными веществами; очистка ливневых стоков, инфильтрата полигонов и свалок отходов для защиты от загрязнения водоемов, рек и морей; очистка и опреснение морской воды, обезжелезивание, обессоливание природных вод различной степени загрязнения; очистка подземных и поверхностных источников водоснабжения от высокомолекулярных химических загрязнителей (метилтредбутилового эфира, стойких органических загрязнителей, полиароматических углеводородов и т. д.); обезвреживание несжигающим способом стойких органических загрязнителей, химических реактивов и отравляющих веществ; очистка промстоков в процессе нефтегазопереработки, а также очистка сырой нефти и нефтепродуктов от серы и других нежелательных примесей; удаление нефтешламов и остатков различных химических веществ в танках, цистернах, емкостях, трубопроводах; очистка токсичных промстоков в текстильной и кожевенной промышленности; очистка воды от высокосолевых жидких радиоактивных отходов; создание модифицированных водотопливных эмульсий; утилизация отработанных горюче-смазочных материалов путем создания стойких водотопливных эмульсий и последующего высокотемпературного их сжигания с одновременным получением энергии; создание высокоэффективного оборудования для производства биотоплива, например этанола, из отходов лесозаготовки и деревообработки, для очистки стоков ЦБК; создание экономичного вспомогательного оборудования для агропромышленного сектора.

Как уже было сказано выше, оборудование на основе гидроволновых технологий отличается низким энергопотреблением, температурный режим его работы не превышает 100 °С. Расходные материалы (фильтры, мембраны, ионообменные смолы, сорбенты, химические реагенты и т. д.) не требуются. Производительность одного модуля с линейными размерами 10х3х3 метров - до 50 кубометров очищенных стоков или опресненной воды в час (за сутки - железнодорожный состав из 20 цистерн). По существу, это мини-завод по производству дистиллята из морской воды, пресной воды любой степени загрязнения, промышленных и хозяйственно-бытовых стоков.

Насколько успешно идет внедрение нового оборудования?

В 2002 году была создана и направлена в Саудовскую Аравию опытная установка по очистке и опреснению морской воды производительностью 1 м³ в час. С 2004 года на одном из государственных объектов в Московской области работает установка по очистке артезианских вод производительностью 50 м³ в час. Установка очистки артезианских вод скважин производительностью 3 м³ в час отправлена в Республику Коми на ОАО «Северная нефть». В Нижегородской области на аккумуляторном заводе в г. Бор запущена установка по обезжелезиванию воды производительностью 7 м³ в час.

По линии государственного заказа на основе гидроволнового метода создана установка для обезвреживания отравляющих химических веществ и реакционных масс. Разработана и успешно испытана опытная установка по очистке низкоактивных жидких радиоактивных отходов для предприятий атомной промышленности.

В рамках международной программы запущены шесть установок кавитационной подготовки смеси отравляющих веществ и сточных вод для уничтожения в плазменной печи.

Кроме того, проведены эксперименты по улучшению качества каспийской нефти (удалению серы и других нежелательных примесей) и по понижению температуры замерзания нефти (с +8 до –15 °C).

Получены лицензии на проектирование и производство оборудования для ядерных установок. Изготовленные водоочистные установки имеют все необходимые сертификаты и акты ввода в эксплуатацию. Разработки, в которых используется гидроволновой метод, защищены 15 российскими и зарубежными патентами.

Судя по всему, новая технология представляет интерес как для России, так и для других стран. Каким образом может быть организовано международное сотрудничество в области внедрения гидроволнового метода очистки?

Наиболее приемлемым вариантом такого сотрудничества является инициирование международного проекта под эгидой Организации Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО). Заинтересованные стороны договариваются на межправительственном уровне. С российской стороны переговоры ведет Росприроднадзор - Федеральная служба по надзору в сфере природопользования, которая входит в структуру Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. В процессе переговоров определяются предмет проекта, сроки его реализации, ожидаемый результат, участвующие партнеры и доноры. После этого стороны обращаются в Секретариат ЮНИДО и подписывают необходимые соглашения.

В процессе реализации проекта создается инновационное опытно-промышленное оборудование, которое проходит испытания в странах - участницах проекта. Затем принимается решение о масштабном промышленном производстве и при необходимости с помощью ЮНИДО готовятся условия для дальнейшего продвижения оборудования.

Редакция «ЮНИДО в России»

Источники: