Енергія з каналізації

У нашу країну прийшли новітні західні розробки, здатні заощадити більше половини витрат на обігрів будинків за рахунок використання тепла стічних вод.

Заощадження енергії, використовуваної для обігріву та охолодження житла, потенційно — один із найперспективніших напрямків підвищення енергетичної ефективності. Нова технологія, розроб­лена «ТЕФЛ-Шнайдер», дозволяє одержувати теплову енергію там, де вона ще недавно безповоротно марнувалася не тільки­ в Україні, а й у Західній ­Європі.

Закопана «морозилка»

Цей метод, у принципі, не новий. Ідеться про досить незвичайне використання­ теплового насоса. Досі в Україні він активно застосовувався переважно в приватних будинках, накопичуючи теплову енергію, отриману за рахунок різниці температур на поверхні землі й на значній глибині, де залягають водоносні шари. Як довели фахівці німецької компанії «ТЕФЛ-Шнайдер», набагато ефективнішим може бути використання теплового насоса для отримання енергії зі стічних вод.

Нагадаємо, що установку, про яку йдеться, можна порівняти з холодильником. Однак якщо в холодильній машині основною метою є виробництво холоду шляхом відбору теп­лоти з якого-небудь обсягу випарником, а конденсатор скидає тепло в навколишнє середовище, то в теп­ловому насосі картина зовсім інша. Конденсатор виділяє теплоту для споживача, а випарник утилізує теплоту якогось зовнішнього джерела. Головна перевага теплових насосів — економічність.

Простий та ефективний

Докладніше про роботу системи розповідає технічний директор ТОВ «ТЕФЛ-Шнайдер» Флоріан ­Шнайдер.

— Теплообмінник у цій системі вилучає тепло зі стічних вод і передає його на циркулюючу рідину теплоносія (вторинний контур, вода або водно-гліколева суміш). При цьому речовина в теплообміннику нагрівається, а стічні води незначно охолоджуються. Далі рідина тепло­обмінника віддає тепло у випарник теплового насоса робочої рідини (холодо­агент із низькою температурою кипіння), що до того ж має паротвірні властивості.

За допомогою компресора пара стискається й нагрівається. Компресор приводиться в дію за допомогою електрики. Інші вузли теплового насоса — циркуляційний насос і водонагрівач масляного піддона — споживають надзвичайно мало енергії.

У конденсаторі теплового насоса пара віддає тепло в циркуляційний контур систем опалення (первинний контур, теплоносій — вода). Холодоагент, що перебуває під тиском, знову повертається в рідкий стан. У циклі теплоносія для тимчасового зберігання можна вставити й проміжний накопичувач. Улітку ж тепловий насос можна використовувати за зворотною схемою для охолодження будинків. Завдяки тому, що температура стічних вод істотно вище, ніж ґрунтових, установка є значно потужнішою за звичайний тепловий насос.

Першу експериментальну установку було зібрано в містечку Вінтертур у Швейцарії. Там розташована невелика компанія з виробництва годинникових механізмів. У систему опалення цієї фабрики й було інтегровано цю установку. Вона мала власну теплову потужність  370 кВт і потужність охолодження  324 кВт.

У результаті її застосування підприємство заощадило до 50% теплової енергії та 10% електроенергії. У 2005 році випробування установки проводилися в каналізаційному колекторі з бетонними трубами, а в 2006-му — і на сталевих трубопроводах.

У 2009 році запустили в експлуатацію установку в населеному пункті з 400 будинків. А сьогодні вже є проекти систем, розрахованих на 900 будинків і більше. У країнах Європи (найперше в Німеччині та Швейцарії) уже працює понад півтори сотні таких установок.

Що коротше, то продуктивніше

Якою б не була потенційна вигода від упровадження системи, звичайно, спочатку постає запитання: скільки це коштує і які мають бути первинні інвестиції? Вартість системи і її монтажу залежить від особливостей каналізації: що коротше довжина магістралей, то ефективніше й дешевше система. Важлива й кількість поміщених у каналізацію теплообмінників. Проте цифру можна представити, орієнтуючись на те, що встановлення тестової системи на 400 будинків коштувало 200 тис. євро.

Завдяки модульному прин­­ципу монтаж відбувається досить швидко і являє собою поєднання окремих компактних елементів теплообмінника. Такий підхід дозволяє легко монтувати, демонтувати або подовжувати систему — для цього потрібно близько двох днів у разі залучення п’яти робітників під керівництвом німецького фахівця. Вартість робіт — 5—6 тис. євро.

Монтаж устаткування в котельнях триває довше — до місяця. Це коштуватиме дорожче в 10—15 разів плюс вартість проживання німецьких фахівців. Участь німецького інженера обійдеться орієнтовно в 600 євро на день. За 15 днів роботи сума становитиме 9 тис. євро й більше.

Однак, на думку Шнайдера, згодом українські фахівці зможуть самостійно монтувати такі системи. У їхній установці немає нічого надзвичайно складного. Для цього ТОВ «ТЕФЛ-Шнайдер» може надати одного свого співробітника, який проведе навчання, а надалі здійснюватиме авторський нагляд. Також українські фахівці можуть пройти навчання в Німеччині.

Для ухвалення рішення про впровадження цієї інновації корисно знати кілька важливих моментів. Наприклад, що застосування системи рентабельне, коли в селищі або місті не менше 150—200 будинків. Найпродуктивнішою буде робота на компактних територіях із малою відстанню між теплообмінником і бойлером, причому кілька систем на 400—600 будинків працюють ефективніше за одну велику. Що довша мережа системи, то більше в ній втрати потужності.­ Максимальна довжина магістралі на сьогодні становить 1200 м, і це, імовірно, її межа з погляду енерго­ефективності.

Утім, перед початком монтажу завжди запрошується німецький фахівець, який визначить, чи має сенс установлювати систему в конкретних умовах. При цьому розглядатиметься швидкість і обсяг протікання, середня температура стічних вод, відстань від каналізаційної системи до обладнання і технічний стан системи в цілому. Швидкість протікання має бути 8—10 л/с і вище.

Для одного, двох або трьох будинків установлювати систему, звичайно, не має сенсу. Навряд чи вона працюватиме у разі значного засмічування каналізації, протікання стиків секцій, великої кількості сміття, проростання коріння та інших проблем. Щоб система функціонувала ефективно, стічні води повинні мати температуру не нижче 10—15 градусів. Труби мають бути сталеві, бетонні, поліетиленові, поліуретанові або ж зі скловолокна. Якщо всі ці умови виконано, то економія на обігріві будинків може становити до 70%

Капітальні витрати на дві-три звичайні енергетичні системи окуповуються в дуже короткий термін — від 2 до 10 років. Системи цілком автоматичні, не потребують сервісу та профілактики, а термін їхньої служби — не менше 30 років.