Šildymas, vėdinimas, oro kondicionavimas

Šilumos energija sudaro ženklią energijos ir vandens sąnaudų dalį pastatų eksplotavimo bei gamybos procesuose.

PVZ:  Viena iš labiausiai imlių šilumai pramonės šakų yra maisto pramonė. Šiluminė energija pieno pramonės įmonėse , priklausomai nuo gamybos apimčių, gaminamos produkcijos  bei esamos infrastruktūros gali sudaryti nuo 20% iki 50% bendrųjų energijos ir vandens sąnaudų, skaičiuojant pagal apdirbamos žaliavos kiekį.

Pagal šiluminę energiją vartojančias sistemas, šilumą vartojančius įrenginius galima būtu suskirstyti į šias sistemas:

• šildymo
• vėdinimo
• karštas vanduo
• technologiniai procesai

Vykdant energetinius auditus, pastebėta , kad nežiūrint į pakankamai didelę šilumos sąnaudų dedamąją  įmonių veikloje, šilumos vatojimas yra pakankamai silpnai kontroliuojamas bei vertinamas.

Reikia neužmiršti, kad šilumos gamyboje , paskirstyme bei vartojime šilumos kaštai neapsiriboja tik sudeginto kuro kaštais, bet šioje kaštų dalyje yra pakankamai didelė dalis elektros energijos kaštų, o garo ruošimo ir vartojimo sistemose ir vandens kaštų dedamoji.

Šilumos generavimo, paskistymo ir vartojimo sistemose elektros sąnaudos yra pakankamai ženklios, kurios gali sudaryti  iki 10 % ar net daugiau šilumos tiekimo savikainos: tai cirkuliaciniai siurbliai, vėdinimo sistemų ventiliatoriai. Jų instaliuota galia gal ir sąlyginai nėra labai didelė, bet daugeliu atvejų jų darbo laikas būna ženkliai ilgesnis (dažnai pasitaikančiais  atvejais dirbantys ir po 24 val per parą). Technologinių procesų, kurių instaliuota galia ženkliai didesnė, bei  darbo laikas gali apsiriboti nuo 24 val /parą iki poros valandų per parą. Šiuo atveju 5 kW cirkuliacinio siurblio ar vėdinimo ventiliatoriaus variklis gali sunaudoti elektros energijos tiek pat, kiek technologinio proceso pavaros variklis 50 kW, neskaitant galimų šilumos nuotolių dėl perteklinio šilumos perdavimo ar nuostolių šilumos paskirstymo tinkle.

Šilumos vartojimas

Prastai prižiūrimas automobilis tam pačiam atstumui nuvažiuoti gali suvartoti dvigubai daugiau tepalų ir degalų, palyginus su tinkamai prižiūrimu. Šildymo sistema taip pat: neprižiūrima tai pačiai temperatūrai palaikyti gali naudoti net 50 proc. daugiau šilumos energijos.

Šilumos generavimo ir vartojimo įrenginių efektyvus darbas sunkiai vizualiai kontroliuojamas, nebent oro ar vandens parametrai ženkliai skiriasi nuo nustatytų technologinių ar jutiminių parametrų. Dažnai tokie parametrai kaip ventkameros darbo laikas, naktinis šildymo temperatūros sužeminimas, paaukštinta grįžtamoji temapretūra gali būti nustatoma tik peržiūrėjus valdiklių nustatymus ar temperatūros matavimo prietaisų parodymus.

Šilumos generavimo ir vartojimo įrenginių  darbo reguliavimui gana plačiai naudojamos automatizuotos valdymo sistemos. Nežiūrint į tai, vykdant kontrolinius matavimus ar vertinant esamų kontrolės prietaisų rodmenis,  gana dažnai nustatomos neefektyvaus energijos vartojimo situacijos, kurios atsiranda dėl pasikeitusių darbo sąlygų (pvz: pasikeitęs darbo laikas, vėdinimo įrenginys dirba ir tuo laiku , kai nėra būtinos aktyvios patalpų ventiliacijos, vėdinamos  patalpos kuriose nevykdoma žmonių gamybinė veikla (išskyrus tas patalpas, kuriose vėdinimo sistemų paskirtis yra palaikyti patalpos temperatūrą ar drėgmę, ar pašalinti pavojingų dujų koncentraciją), nesubalansuota pagal poreikius oro kaita ……… Visi šie neatitikimai sąlygoja ženklius viršnorminius suvartojimus, kurie finansiškai tampa ženklūs, įvertinus  metinius nuostolius.

Skirtingai nuo elektros ir vandens vartojimo šilumos energijos sąnaudas tiksliau prognozuoti yra sudėtinga, nes šilumos vartojimą stipriai įtakoja ne tik vidiniai procesai (darbo laikas, gamybos apimtis) , bet ir išoriniai faktoriai (išorės temperatūra).

Toliau pristatomi pagrindiniai fiziniai parametrai, nuo kurių priklauso esminės aprūpinimo šiluma sistemų charakteristikos ir suvartojimai.

Čia jie sudalyti į šešias grupes:

• šildymo proceso ir šilumnečio,
• klimatinius,
• šildymo sezono,
• vartotojo pastato  šilumos izoliacija,
• statinio inžinerinių sistemų šiluminiai nuostoliai,
• šilumos gamybos ir tiekimo sistemos

1. Būdingieji šildymo proceso ir šilumnešio parametrai/rodikliai:
   • patalpų oro temperatūra. Pakankama aplinkos patalpų oro temperatūra šiltuoju metų laikotarpiu yra 18-26 C. Šiluminio komforto patalpų oro temperatūra šaltuoju metų laikotarpiu – 20-24 C.  Vieno laipsnio patalpų vidaus tempetatūros pokytis pakeičia šilumos poreikį apie 5%, todėl į tai reikia atsižvelgti pasirenkant aukštesnes ar žemesnes patalpų oro temperatūras.
   • šildomo ir karšto vandens temperatūros. Energijos kiekis šildomo vandens temperatūrai pakelti  priklauso nuo šalto vandens temperatūros (kuri gali svyruoti nuo 5 C iki 13 C atsižvelgiant į metų laiką ir vandenvietę) , ir  į atšalimą transportuojant karštą vandenį nuo vandens šildymo katilo iki vartojimo vietos.
   • šildymo prietaisuose kontroliuojamos tiekiamo ir grįžtančio vandens temperatūros. Reikia atkreipti dėmesį į tai, kad paduodamo karšto vandens temperatūra į šildymo prietaisus ir faktinis poreikis šilumos atidavimui per šildymo prietaisus turi būti suderintas.
   • technologinių procesų temperatūros – turi atitikti  technologinių procesų reikalaujamus parametrus
2. Klimatiniai parametrai:
   • faktiniai  išorės oro temperatūros pokyčiai.
   • dienolaipsniai ar vidutinės temperatūros šildymo sezono mėnesiams ar visam šildymo sezonui.
3. Šildymo sezono rodikliai (nusakomi šildymo proceso trukmės ir būdingų tempetatūrų deriniu)
4. Vartotojo statinio techniniai rodikliai:
   • pastato atitvarų (sienų, langų, grindų, stogų) šilumos perdavimo koeficentai (šiluminės varžos). Ne visuomet šiluma gaminama tuo pačiu laikotarpiu statytiems pastatams. Aprūpinimo šiluma projektuotojams (taip pat ir eksploatuotojams) tenka atsižvelgti į šią aplinkybę, nes, pvz Lietuvoje didžioji dalis esamų pastatų buvo pastatyta 1960-1980 . (tame tarpe ir gamybinių pastatų, kurie pilnai ar dalinai iki šiol eksploatuojami. Tuo metu energijos ištekliai buvo gana pigūs, o tai atspindėjo didelės pastato konstrukcinių elementų norminių šilumos perdavimo koeficentų reikšmės. Atnaujinti toli gražu ne visi šie pastatai. Dabar statomų pastatų normatyviniai atitvarų šilumos perdavimo koeficentai U, W/(m2K) gerokai skiriasi nuo senųjų pastatų.
   • sandarumas (išorės oro infiltracijos rodikliai, pvz., oro kaitos kartotinumas)
5. Statinio inžinerinių sistemų techniniai rodikliai. Tai šildymo prietaisų, šilumokaičių, šilumogražos įrenginių ir kt.  charakteristikos. Valdymo (reguliavimo) įtaisų efektyvumas bei palankumas vartotojui.
6. Šilumos gamybos ir tiekimo sistemos techniniai rodikliai. Tai šilumos generatorių ir pagalbinės įrangos efektyvumas. Šilumos nuostoliai tiekimo tinkluose (pvz., W/m, atsižvelgiant į vamzdžių skersmenį, šilumnešio ir apsupties temperatūrų skirtumą). Šie rodikliai nurodyti šilumos perdavimo tinklų šiluminės izoliacijos įrengimo taisyklėse.