●
Технические науки
326
№2 2016 Вестник КазНИТУ
ЛИТЕРАТУРА
[1] Серов С.Ф., Милованов А.Ю. Поквартирная система вентиляции с утилизаторами теплоты. Пилот-
ный проект жилого дома // АВОК. 2013. № 2.
[2] Наумов А.Л., Серов С.Ф., Будза А.О. Квартирные утилизаторы теплоты вытяжного воздуха // АВОК.
2012. №1.
[3] Бакластов А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок. – М.:
Энергоиздат, 1981. – 336 с.
[4] Узаков Г. Н. Проблемы энергосбережения при утилизации теплоты вентиляционных выбросов в ре-
куперативном теплообменнике [Текст] / Г. Н. Узаков // Технические науки: проблемы и перспективы: материа-
лы междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, март 2011 г.). — СПб.: Реноме, 2011. — С. 177-180.
[5] Закиров Д.Г., Суханов B.C., Закиров Д.Д. Утилизация бросового тепла // Жилищное и коммунальное
хозяйство, 2002. №5. С.27-30.
[6] Журнал «Энергосбережение». Москва: 2015. – С. 14-17.
REFERENCES
[1] Sеrоv S.F., Мilоvаnоv А.Y. Pоkvаrtirnаya sistеmа vеntilyczii s utilizаtоrаmi tеplоti. Pilоtnii prоеkt
ghilоgо dоmа // АVОК. 2013. № 2.
[2] Nаumоv А.L., Sеrоv S.F., Budzа А.О. Кvаrtirniе utilizаtоri tеplоti vityaghnоgо vоzduhа // АVОК. 2012.
№1.
[3] Bаklасtоv А.М. Prоеktirоvаniе, mоntаgh i iakspluаtаcgiy tеplоmаssооbmеnnih ustаnоvоk. – М.:
Inеrgоizdаt, 1981. – S. 336.
[4] Uzаkоv G. N. Prоblеmi inеrgоsbеrеghеniy pri utilizаzgii tеplоti vеntilyzgiоnnih vibrоsоv v rеkupеrаtivnоm
tеplооbmеnnikе [Теkst] / G. N. Uzаkоv // Теhnichеskiе nаuki: prоblеmi i pеrspеktivi: mаtеriаli mеghdunаr. nаuch.
kоnf. (g. Sаnkt-Pеtеrburg, mаrt 2011 g.). — SPb.: Rеnоmе, 2011. — S. 177-180.
[5] Zаkirоv D.G., Suhаnоv V.S., Zаkirоv D.D. Utilizazgiya brоsоvоgо tеpla // Ghilishnoe i komunalnoe ho-
zyaistvo, 2002. №5. S.27-30.
[6] Ghurnаl «Enеrgоsbеrеgeniе». Моskvа: 2015. – S. 14-17.
Пяк О.Ю. Сейдалиев Т.О.
Жылу қалпына келтіру қазандарды пайдалану арқылы энергияны үнемдеу
Түйіндеме. Мақалада көпқабатты тұрғын үйлерде жылуды қалпына келтіру қазандықтың көмегімен жы-
луды қорғау қарастырылады. Мұнда жылуды қалпына келтіру қазандығың бірнеше түрлері, әрбір түрінің ар-
тықшылықтары мен кемшіліктері келтірілген. Сондай-ақ бөлме ауасын өңдеу қондырғыларын пайдалану қарас-
тырылады. Жылу тұтыну жүйелерін энергетикалық тексеру нәтижелері берілген.
Негізгі сөздер: қалпына келтіру қазандығы, жылу қорғау, үнемдеу, ғимараттар, энерготиімділік, жүй-
елер, желдету, қондырғылар, жылу алмастырғыштар, энергияны тұтыну, ауа.
Pyak O.U. Seydaliev T.O.
Modern heating and cooling of buildings
Summary. The article considers thermal protection of multi-storey residential buildings with heat recovery
boilers. Here are a few types of heat recovery boilers (rekutiratorov), noted the advantages and disadvantages of each
type. And will consider the use of room air handling units. Given the results of energy audits of systems of heat.
Key words: Recyclers, thermal protection, economy, buildings, energy efficiency systems, ventilation,
installation, heat exchangers, power, air.
●
Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016
327
УДК 69:621.311.004.18
О.Ю. Пяк, Т.О. Сейдалиев
(Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева
Алматы, Республика Казахстан, Stalgat73@mail.ru)
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЗЕЛЕНЫХ ЗДАНИЙ
Аннотация. Рассматриваются вопросы стоимости жизненного цикла, энергоэффективности при строи-
тельстве зеленых зданий.
Ключевые слова: Строительство, энергоэффективность, рынок недвижимости, покупатель, удорожание,
утилизация, платежи, инвестиции, энергия, энергоресурсы, затраты, трудоемкость.
Как правило, в зарубежной практике себестоимость строительства зеленого здания выше, чем
традиционного, на 2-15%. Если эти цифры транспонировать на инженерные системы, доля которых в
цене здания составляет около 15-20%, то рост инвестиций в энергоэффективные технологии можно
оценивать для зеленых зданий на уровне 10-30%.
Действительно, на рынке недвижимости цены на жилые дома бизнес-класса на 20-50% выше,
чем эконом-класса. В офисной недвижимости разность цены между классами А и В несколько мень-
ше и составляет 15-30%.
Для того чтобы стимулировать инвестора на строительство энергоэффективного здания, ему
надо гарантировать возврат дополнительных инвестиций с учетом некоторых рисков, обусловленных
инновационностью энергосберегающих технологий. Другими словами, если ставка дисконтирования
инвестора при строительстве традиционного дома принята по рыночным условиям г, то для до-
полнительных затрат на энергосбережение она должна быть г + Дг.
В табл. 1 приведены результаты расчета цены продажи недвижимости для следующего примера:
1. инвестиции в строительство традиционного здания 219,5 тыс. тенге./м
2
;
2. уровень инфляции 4% в год;
3. срок строительства 3 года;
4. увеличение себестоимости за счет применения энергосберегающих технологий 0-20 %;
5. ставка дисконтирования 4-16%.
Из таблицы следует, что при ставке дисконтирования 16% (при уровне инфляции 4%) продаж-
ная цена традиционного здания составит 308 178 тенге за 1 м
2
, а энергосберегающего с учетом до-
полнительных инвестиций на энергосбережение в размере 5 % (10 975 тенге/м
2
) - 323 982 тенге. [1]
Если же мы заложим повышенную ставку дисконтирования до 24% на дополнительные инве-
стиции в энергосбережение с учетом инновационных рисков, то цена продажи возрастет до 327142,8
тенге. Таким образом, энергосберегающее удорожание по отношению к традиционному зданию со-
ставит 6%. За эти деньги покупатель жилья может рассчитывать на механическую вентиляцию квар-
тиры с утилизацией теплоты вытяжного воздуха вместо естественной нерегулируемой вентиляции,
горизонтальную систему отопления с термостатами и балансировочными клапанами вместо одно-
трубной нерегулируемой вертикальной системы, автоматизированный индивидуальный тепловой
пункт, сбалансированную систему ГВС.
С позиций коммунальных платежей это позволит сократить годовую плату за тепловую энер-
гию на 1317-1536,5 тенге с 1 м
2
и за электрическую на общедомовые нужды на 439-658,5 тенге с 1 м
2
.
Дополнительно вложенные 18964,8 тенге /м
2
окупятся за 8-10 лет и на протяжении 40-42 лет при сро-
ке жизненного цикла в 50 лет будут приносить жителям чистую экономию.
Эти же расчеты показывают, что при уровне тарифов на энергоресурсы Республики Казахстан-
дополнительные затраты в энергосбережение свыше 10% базовой стоимости строительства не оку-
паются и неоправданны.
Аналогичные оценки следуют и для инвесторов, которые сдают в аренду построенные объекты
недвижимости, с той лишь разницей, что в дополнение к экономии эксплуатационных затрат они по-
зиционируют свою недвижимость как объекты высокой экологической и энергетической эффек-
тивности, повышая арендную плату. В США и Европе зеленый офис в аренде стоит на 3-5% дороже,
чем обычный. [2]
●
Технические науки
328
№2 2016 Вестник КазНИТУ
Рис.1. Фактический график заполняемости офисного здания
Таблица 1. Рост цены продажи недвижимости с учетом ставки дисконтирования и допол-
нительных затрат на энергосбережение
Увеличение инвестиций на
энергосбережение,%
Цена продажи при ставке дисконтирования, тыс. тенге.
4%
8%
12%
16%
0
219,5
246,718
276,57
308,178
3
226,085
254,181
284,911
317,836
5
230,475
259,449
290,179
323,982
10
241,45
271,741
304,227
339,347
15
252,425
284,033
317,836
354,712
20
263,4
296,325
331,884
370,077
В Казахстане пока достаточной статистики нет, но спрос на зеленые офисы, как правило со сто-
роны западных компаний, во много раз превышает предложение.
Попыткой гармонизации противоречивых интересов можно считать зеленую сертификацию
строительства. Инвесторы и жители вкладывают дополнительные финансовые ресурсы в здания
более высокой экологической и энергетической эффективности, понимая, что дополнительные каче-
ства здания повышают потребительскую привлекательность. Именно поэтому стоимость жизнен-
ного цикла в современных моделях зеленых стандартов GNB (Германия) и СТО НОСТРОЙ 2.35.4-
2011 стала одним из определяющих критериев устойчивости среды обитания (в отличие от LEED
(США) и BREEAM (Великобритания), где LCC впрямую не оценивается). [3]
Следует рассматривать три уровня оценки стоимости жизненного цикла:
6.
для инженерного оборудования;
7.
для инженерных систем;
8.
для зданий в целом.
За основную модель технико-экономической оценки принята модель оценки стоимости жиз-
ненного цикла LCC.
●
Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016
329
1
Инвестиционную привлекательность реализации энергосберегающих технологий и строи-
тельства энергоэффективных зданий.
2
Стимулирование потребительского спроса на энергоэффективную недвижимость.
Необходимость такого деления обусловлена конфликтом интересов между инвесторами - за-
стройщиками и покупателями объектов недвижимости. Инвесторы заинтересованы построить и про-
дать здания с максимальной прибылью, не интересуясь эксплуатационными расходами за срок его
службы. Покупатели жилья заинтересованы в высоком качестве строительства, включая энергосбере-
гающие технологии, и в минимизации первоначальных и эксплуатационных затрат.
Для инвесторов разработана модель оценки дополнительных затрат на энергосберегающие тех-
нологии, предусматривающая возмещение кредитных ставок, инвестиционных рисков и рыночного
уровня рентабельности. По предварительным оценкам, при 2-летнем сроке строительства достижение
экономии энергии в 25-40% выразится в повышении цены продажи зданий на 8-11 % по отношению
к традиционным.
Это соотношение рекомендовано формализовать в класс экологической энергоэффективности
зеленых стандартов, который позволит убедить покупателей в обоснованности роста потребитель-
ской стоимости недвижимости. По существу, реализация требований повышения энергоэффективно-
сти зданий, предусмотренная законом РК от 14.01.15 г. № 279-V, должна сопровождаться сертифи-
кацией на соответствие зеленым стандартам. [4]
Анализ применяемых практик оценки техникоэкономической эффективности выявил очень су-
щественный недостаток, присущий и отечественным, и зарубежным моделям: на основе частного
набора некоторых энергосберегающих технологий единичного объекта, сравниваемого с произвольно
выбранным аналогом, делаются масштабные неправомерные обобщения. Такой подход не учитывает
большое количество значимых факторов и может привести к далеко не оптимальным результатам.
В рамках проекта UNDP/GEF и Правительства РК «Стандарты и маркировка для продвижения
энергоэффективности» в РК разработано «Методическое руководство по определению и оптими-
зации цены жизненного цикла LCC».
В методическом руководстве предлагается матричная многоуровневая модель оптимизации
стоимости LCC, включающая в рассмотрение несколько сотен возможных сочетаний оборудования,
технологий, систем и выбор из них сочетания, отвечающего минимуму LCC. [5,6]
Модель базируется на разработанных матрицах выбора альтернативных вариантов энергосбе-
регающих технологий для разных типов жилых и общественных зданий с учетом технологий лучших
практик. Такой подход позволит по сравнению с моделью частных оценок уменьшить стоимость
жизненного цикла на 15-20 %, а в ряде случаев и до 30%.
С учетом трудоемкости модели в руководстве предложена блок-схема программы расчета и
минимизации LCC. Практическая реализуемость математической модели проиллюстрирована рас-
четными и примерами расчетов по выбору оптимальных вариантов подбора циркуляционных насосов
систем отопления, параметров трубопроводных сетей, вариантов применения систем вентиляции и
кондиционирования воздуха.
ЛИТЕРАТУРА
[1] .Наумов А.Л. Энергоэффективный жилой дом в Москве. // Здания высоких технологий. 2012.ТПА
2009 г. №2. - С. 83-84.
[2] .СТО НОСТРОЙ 2.35.4 – 2011. «Зеленое строительство». Здания жилые и общественные. Рейтинго-
вая система оценки устойчивости среды обитания. М.: 2011. - С.65
[3] .Баринова
Л.С.,
Авдеева
Л.Н.,
Стороженко
В.П.,
Авдеев
С.Г.
Методические рекомендации по технике-экономической эффективности реконструкции жилых зданий и опре-
делению сроков окупаемости затрат. М.: 1998. - С. 1-15.
[4] .Бенуж А., Казейкин В., Подшивалов Д. Методика расчета стоимости владения «зеленым» зданием
на всех этапах его жизненного цикла. Журнал. Здания высоких технологий. Лето 2015. М.: 2015. - С. 92.
[5] .Наумов А.Л., Капко Д.В. Лучшие отечественные и зарубежные энергоэффективные инженерные
системы. АВОК №5. М.:2015. - С.4-88.
[6] .Журнал АВОК. Москва: АРКТИКА 2015. – С. 44-50.
●
Технические науки
330
№2 2016 Вестник КазНИТУ
REFERENCES
[1] Nаumоv А.L. Ienеrgоaffеktivnii ghilоi dоm v Моskvе. // Zdаnia visоkih tеhnоlоgii. 2012.ТPА 2009 г. №2.
- S. 83-84.
[2] SТО NОSТRОI 2.35.4 – 2011. «Zеlеnое strоitеlstvо». Zdаnia ghiliе i оbshеstvеnniе. Rеitingоvаia sistеmа
оczеnki ustоichivоsti srеdi оbitаnia. М.: 2011. S.65
[3] Bаrinоvа
L.S.,
Аvdееvа
L.N.,
Stоrоghеnkо
В.P.,
Аvdееv
S.G.
Меtоdichеskiе rеkоmеndаzhii pо tеhnikе-akоnоmichеskоi эffеktivnоsti rеkоnstrukzhii ghilih zdаnii i оprеdеlеniu
srоkоv оkupаеmоsti zаtrаt. М.: 1998. - S. 1-15.
[4] Bеnuzh А., Каzеikin V., Pоdhivаlоv D. Меtоdikа rаschеtа stоimоsti vlаdеnia «zеlеnim» zdаniеm nа vsеh
atаpаh еgо zhiznеnnоgо zciklа. Gurnаl. Zdаnia visоkih tеhnоlоgii. Lеtо 2015. М.: 2015. - S. 92.
[5] Nаumоv А.L., Каpkо D.V. Luchshiе оtеchеstvеnniе и zаrubеghniе inеrgоiffеktivniе inghеnеrniе sistеmi.
АВОК №5. М.:2015. - S.4-88.
[6] Ghurnаl АVОК. Моskvа: АRКТIКА 2015. – S. 23-27.
Пяк О.Ю. Сейдалиев Т.О.
Жасыл ғимараттар құрылысына энергия тиімділігі
Түйіндеме. Қарастырылып отырған сұрақтар бүгінде тек Қазақстан Республикасы аумағында ғана емес,
сонымен қатар шет жерлерде де көкейтесті болып отыр, өйткені құрылыс саласында энергияны үнемдеу, жасыл
құрылыс мәселелері алды болып тұр. Энергияны үнемдеу технологияларына қосымша қаражаттарды бағалау
моделін ұсыну аса маңызды.
Негізгі сөздер: Құрылыс, энерготиімділік, жылжымайтын мүліктер нарығы, сатып алушы, қымбаттау,
төлемдер, энергия, энергоресурстар, шығындар, еңбек сиымдылығы
Pyak O.U. Seydaliev T.O.
Energy efficiency at building of green building
Summary. Existent questions for today are actual not only in Republic of Kazakhstan but also far after his
limits, because energy-savings, green building stands in the forefront of problems of building industry. That the model
of estimation of additional expenses offers on energy-saving technologies is especially important.
Key words: Building, energy efficiency, property market, customer, rise in prices, utilization, payments,
investments, energy, power resources, expenses, labour intensiveness.
УДК 53917
A. Suleimenov, A. Kuikabaeva, K. Esenalina, A. Nurmuhanova
(Al-Farabi Kazakh National University, Almaty
suleimen_8@mail.ru
)
ANALYSIS MODELING BY USING COMSOL MULTIPHYSICS PROGRAM FOR THE
EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF LIQUID METAL BLANKET IN FUSION
REACTOR
Annotation. The effective thermal conductivity of liquid metal blanket is an important design parameter for the
thermo-mechanical design of WWR-K Reactor. In this paper, the 2D and 3D theoretical equations for the effective
thermal conductivity of Li
2
TiO
3
pebble bed are derived and compared with the modelling results obtained by using
COMSOL as a numerical tool and also with available experimental results. The modelling analysis gives the prelimi-
nary result of the effective thermal conductivity of Li
2
TiO
3
pebble bed. The lithium metatitanate pebble bed is
single size (Ø1.7-2.0 mm pebbles) with a packing fraction of 61% [2].
Key words: effective thermal conductivity, theoretical calculations, modelling analysis, Li
2
TiO
3
pebble bed,
Fourier law, Comsol Multiphysics program.
1. Introduction
Lithium-based ceramics have been recognized as promising tritium-breeding materials for the fusion
reactor blankets. In this concept Li
2
TiO
3
as lithium ceramic material will be adopted in the form of pebbles
for tritium breeding and helium as coolant and purge gas. The ceramic pebbles configuration has been the
preferred option in most blanket designs due to its potential advantages like simpler assembly of breeder into
complex geometry regions, uniform and stable pore network for purge gas transport, no thermal stress
●
Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016
331
cracking because small thermal gradient across each pebbles, active control of bed thermal conductivity by
varying the purge gas pressure. The WWR-K Reactor consists of lithium metatitanate as ceramic breeder
(CB) material in the form of packed pebble beds. The thermal properties of the lithium ceramic pebble beds
have a significant impact on blanket’s temperature profile and the heat extraction process. So, the effective
thermal conductivity of pebble beds is an important design parameter for the temperature control in the
pebble beds.
In this paper the theoretical calculation and modelling analysis for the effective thermal conductivity
of Li
2
TiO
3
pebble bed are performed. The 2D and 3D theoretical equations for the thermal conductivity of
pebble bed are derived, and compared with the modelling results using COMSOL as a numerical tool. The
effective thermal conductivity of Li
2
TiO
3
pebble bed can be preliminarily obtained by analysis modelling or
theoretical calculation under the lack of experimental set-up at present. It might be a feasible choice to firstly
calculate the effective thermal conductivity of pebble bed based on Fourier law of heat transfer [5] before
going for experimental evaluation of pebble bed thermal conductivity. The mathematical model used in this
paper for the calculation of effective thermal conductivity of Li
2
TiO
3
pebble bed is based on a simple ther-
mal conduction model, which only depends on the packing factor of pebble bed, thermal conductivity of
purge gas helium and solid pebble material. These Li
2
TiO
3
pebble beds are subjected to volumetric nu-
clear heating caused by the fusion neutrons; as a result heat is transferred from the hot lithium ceramic
pebble beds to the coolant. The thermal properties of the Li
2
TiO
3
pebble beds have a significant im-
pact on the temperature profile of the blanket and heat transfer from these pebble beds to the coolant.
The effective thermal conductivity k
eff
and the interface thermal conductance h, at the pebbles /
cooling plates interface, are the main thermal properties of the Li
2
TiO
3
pebbles beds.
Достарыңызбен бөлісу: |