Значительная часть населения РФ проживает в малоэтажных зданиях частного сектора городских округов, районных центров, рабочих посёлков и сельской местности. Свыше 60 % жилого фонда такой категории имеет срок эксплуатации 40 и более лет, что без проведённого капитального ремонта, как правило, свидетельствует о несоответствии современному уровню бытовых условий, создаваемых существующими инженерными системами. Добиться повышения комфортности проживания в «старых» малоэтажных зданиях с ещё надёжными строительными конструкциями, а также во вновь строящихся домах независимо от их месторасположения возможно посредством монтажа систем отопления и горячего водоснабжения нового поколения с эффективными котлами малой производительности, широко представленными на российском рынке.
В этой связи актуальной становится проблема выбора индивидуальных теплогенерирующих установок, решение которой связано с комплексной оценкой большого количества технических и экономических параметров.
Технические показатели обусловливают степень удовлетворения потребительских запросов, предъявляемых в данном случае к колам малой мощности. В ряду таких параметров следует, на наш взгляд, выделить вырабатываемую мощность, КПД, размер отапливаемой площади, габаритные размеры и вес котла, полезную теплоту с 1 кг у.т. (табл. 1). По сути, это показатели потребительских свойств котлов.
В указанном перечне технических параметров требует пояснения показатель полезной теплоты, который позволяет сравнивать котлы, работающие на различных видах топлива. Для его определения предлагается использовать формулу:
где qп — полезное тепло, направляемое потребителю, кВт; Qнр — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; Вн — расход натурального топлива, кг/ч.
В свою очередь, экономические параметры определяют величину затрат потребителя на приобретение и последующую эксплуатацию котла. В группу таких параметров целесообразно включить цену теплогенерирующей установки и стоимость потребляемого топлива, в которой учитывается объём потребления топлива и его цена.
Для комплексной оценки эффективности котлов малой производительности предлагается использовать интегральный критерий конкурентоспособности, адаптированный для решения обозначенной задачи выбора наилучшей теплогенерирующей установки.
Экономические параметры определяют величину затрат потребителя на приобретение и последующую эксплуатацию котла. В группу таких параметров целесообразно включить цену теплогенерирующей установки и стоимость потребляемого топлива, в которой учитывается объём потребления топлива и его цена
Определение указанного критерия базируется на расчёте единичных и групповых показателей по формуле:
где j — тип (марка) котла; Птj и Пэj — сводные групповые показатели соответственно по техническим (потребительским) и экономическим параметрам [1].
В свою очередь, сводные групповые показатели Птj и Пэj рассчитываются на основе соответствующих единичных технических и экономических параметров, а также значимости этих параметров для потребителя по схемам:
где Мiт и Мiэ — значения весовых коэффициентов значимости для потребителя технических и экономических параметров котлов, соответственно; aijт и aijэ — единичные показатели технических и экономических параметров; n и m — количество технических и экономических параметров в соответствующих группах.
Необходимо указать, что весовые коэффициенты определяются для каждой группы параметров на основе метода экспертных оценок. При этом должно выполняться условие:
Единичные показатели технических параметров рассчитываются с учётом наилучших значений по каждому параметру по всем, включённым в базу сравнения котлам. При этом формула (6) применяется для случая, когда при увеличении значения показателя повышается эффективность котла, а формула (7) — когда эффективность котла возрастает при уменьшении значения показателя (например, габаритные размеры):
где Pijт — значение i-го технического параметра котла j-го типа (марки); Pтimax и Pтjmin — соответственно максимальное и минимальное значение i-го технического параметра.
При расчёте единичных показателей по экономической группе предлагается использовать отношение:
где Pijэ — значение i-го экономического параметра котла j-го типа (марки), руб.; Pijmin — минимальное значение i-го экономического параметра.
Проведённая экспертная оценка значимости для потребителя технических и экономических параметров котлов малой мощности показала, что наибольшие весовые коэффициенты в группе технических параметров соответствуют показателям КПД и полезной теплоты, а в группе экономических параметров — стоимости потребляемого топлива (табл. 2). С учётом экспертной оценки по обозначенной ранее методике рассчитывались интегральные показатели конкурентоспособности котлов, приведённых в табл. 1.
В результате расчётов получено, что наиболее конкурентоспособными по совокупности технических и экономических параметров, а также значимости этих параметров для потребителя являются котлы малой мощности КОВ-СГ-50 (Россия) и Dakon P 50 lux (Чехия). При этом по своим техническим возможностям они уступают таким котлам как Viadrus G350 (Чехия) и FACI 51 (Италия) и др. (табл. 3). Данное обстоятельство обусловлено тем, что обозначенные «лидеры» обладают оптимальным соотношением технических возможностей и уровнем затрат на их приобретение и последующую эксплуатацию.
Необходимо указать, что при выборе типа котла существенно важное значение имеет наличие на территории проживания доступа к природному газу, как самому распространённому виду топлива для котлов малой мощности.
При наличии газовых сетей вопрос выбора индивидуальных теплогенерирующих установок значительно упрощается и в основном сводится к финансовым возможностям собственника, а так же соответствию небольшому перечню его требований к оборудованию [2]. Несмотря на успешно проводимую газификацию в регионах РФ, многие населённые районы остаются без доступа к центральным газовым сетям, и в этих случаях вопрос выбора котла малой производительности существенно усложняется.
При отсутствии природного газа возникают трудности в организации регулярной подачи топлива, что создаёт определённый дискомфорт, который устраняется при технической возможности воспроизводства биогаза. Котлы также лишённые данного недостатка, но потребляющие электроэнергию или дизельные углеводороды, следует рассматривать как вариант установки в последнюю очередь по причине высокой стоимости используемых ресурсов. Эта проблема в какой-то мере решена и в теплогенераторах, работающих на мелкозернистом твёрдом топливе, включая пеллеты, за счёт дополнительной установки загрузочных бункеров объёмом под суточный запас.
Несмотря на предпринимаемые попытки конструирования оборудования под трёхдневный запас топлива, цикличность загрузки и требуемый постоянный контроль создают предрасположенность, особенно в сельской местности, к получению и использованию такого перспективного возобновляемого ресурса, как биогаз. Однако его бесперебойное воспроизводство возможно лишь в случае наличия фермерских хозяйств, животноводческих комплексов или метантенков на очистных сооружениях для городских сточных вод.
Обустройство реакторами для переработки постоянно поступающих продуктов жизнедеятельности является эффективным, а главное экологически безопасным способом их конверсии, при котором попутно образуется метан (табл. 4) [3, 4]. Но эта технология ещё не получила широкого распространения в РФ по причине необходимости строительства объёмных биогазовых станций и проблем при согласовании с надзорными органами.
Несмотря на широкий выбор различных модификаций теплогенерирующих установок, в отсутствии доступа к природному газу, как правило, при существующем консерватизме отдаётся предпочтение котлам, потребляющим твёрдое топливо. Но ситуация медленно изменяется под стремлением комфортного проживания без предварительных затратных расходов на сезонный запас топлива, а это неизбежно приводит к востребованности альтернативных решений. К ним можно отнести и пеллеты, как продукт утилизации отходов лесного хозяйства, которые в последнее время также набирают популярность в случае отсутствия централизованного доступа к природному газу.
Несмотря на широкий выбор различных модификаций теплогенерирующих установок, в отсутствии доступа к природному газу, как правило, отдаётся предпочтение котлам, потребляющим твёрдое топливо. Но ситуация медленно изменяется под стремлением комфортного проживания без предварительных затратных расходов на сезонный запас топлива
Возвращаясь к вопросу выбора без существенных ограничений, можно заключить, что котлы КОВ-СГ-50, имеющие по техническим параметрам от производителя относительно низкий КПД, из представленных газовых теплогенераторов, но в пересчёте на снимаемую с 1 кг условного топлива теплоту обладают достаточно высокой конкурентной способностью на уровне зарубежных аналогов (табл. 1) и самой низкой стоимостью, что является явным преимуществом для жителей сельской местности. Также следует отметить высокие показатели оборудования, предназначенного для утилизации древесных отходов в виде пеллет. Однако ограничение в объёмах его продаж может быть вызвано не уверенностью покупателя в бесперебойных поставках относительно нового вида топлива в регионах, высокой стоимостью пеллет, превышающую обычные дрова в четыре раза, и значительным их расходом по сравнению с каменным углём.
