KTU studentų tyrimai: kaip atpiginti komunalines paslaugas ir sumažinti energijos suvartojimą
Didėjant socialinei ir ekonominei gerovei, sparčiai didėja energijos suvartojimas, kyla naftos kainos, energijos išteklių tiekimas tampa nepastovus, o apie iškastinį kurą vis dažniau kalbama kaip apie laikiną energijos tiekimo šaltinį. Kauno technologijos universiteto (KTU) studentai pasiūlė savo sprendimus, kaip spręsti su tuo glaudžiai susijusias problemas.
KTU Statybos ir architektūros fakulteto (KTU SAF) Pastatų inžinerinių sistemų programos studentai moksliniuose tyrimuose nagrinėja alternatyvius elektros energijos šaltinius, antrinį įrenginių darbo metu išskiriamos energijos panaudojimą ir lietaus vandens „įdarbinimą“.
Išeitis – lietaus vanduo
KTU magistrantas Artūras Rybinas teigia, kad, nors geriamo vandens kokybė yra itin svarbi ir ji užtikrinama įvairių filtrų ir įrenginių pagalba, ne visoms mūsų reikmėms reikalingas aukščiausios kokybės geriamas vanduo.
„Norint užtikrinti reikiamą geriamo vandens kokybę reikia daug lėšų, dėl šių priežasčių vandens kaina yra gana aukšta. Tačiau atkreipkite dėmesį, kad šis bangus geriamas vanduo yra naudojamas ne tik valgiui ruošti ar higienos reikmėms, bet ir tualetui ar skalbimo mašinoms. Tačiau juk šiems įrenginiams ypatingai aukštos kokybės vanduo nėra reikalingas. Dėl šių priežasčių magistro baigiamajame darbe nusprendžiau tirti, kokiais būdais galima taupyti vandenį“, – pasakoja A. Rybinas.
Vandentiekiais mus pasiekiantis vanduo nuolatos brangsta. Norint to išvengti, galima pasitelkti lietaus vandenį, kuris padėtų pakeisti beveik 50 proc. vamzdynais atkeliaujančio geriamojo vandens.
Siūlo įrengti požeminę talpyklą
Pasak magistranto, geriausias būdas tai padaryti – įrengti vandens surinkimo sistemą su požemine vandens talpykla.
„Visus metus vandens temperatūra talpykloje išlieka tarp 6 ir 8 laipsnių temperatūros, o tai reiškia, kad užkertamas kelias vystytis mikroorganizmams ir dumbliams, tad galima užtikrinti stabiliai aukštą vandens kokybę“, – įsitikinęs studentas.
Magistrantas atkreipia dėmesį į Jungtinėse Amerikos Valstijose mokslininkų R. Wango ir J.B. Zimmermano atliktus tyrimus, kurių metu tirti vidutiniai trijų aukštų daugiabučiai, kuriuose gyvena apie šimtas žmonių.
Tyrimo duomenimis, įrengus lietaus surinkimo nuo stogo sistemą ir ją naudojant tik tualeto bakelių vandeniui pakeisti, per metus galima sutaupyti nuo 230 iki 510 JAV dolerių, priklausomai nuo vietovės. Taip pat naudojant lietų surinktą nuo stogo, mažėja lietaus nuotekų, kurios apkrauna miesto tinklus ir su šiomis nuotekomis susijusius tvarkymo kaštus.
Sukūrė lietaus surinkimo sistemą
Atlikdamas tyrimą studentas net sukūrė fasado elementą iš plieninio profilio, kurio pagalba tikrino lietaus rinkimo nuo vertikaliųjų fasadų galimybes.
„Galinė elemento pusė uždengta faneros plokšte, o priekinė – presuoto metalo skardos danga, kurioje yra daug kiaurymių. Vanduo per kiaurymes surenkamas į lanksčias žarnas ir nukreipiamas į lietaus surinkimo talpas. Taip pat nuo elemento atsimušantis vanduo surenkamas papildomame latake ir nukreipiamas į atskirą indą, norint patikrinti, kuris būdas yra efektyvesnis“, – pasakojo A. Rybinas.
Tiesa, magistrantas pripažino, kad kol kas įrenginėti tokias lietaus surinkimo sistemas yra per brangu. Geriausia, jei apie lietaus vandens surinkimą nuo fasadų yra pagalvojama projektuojant statinį ir sistemos integruojamos į fasadą iš karto, nes taip sutaupomos didelės sumos.
Karštam vandeniui – saulės energija
KTU Pastatų inžinerinių sistemų studentas Martynas Raudžius siekia išsiaiškinti, ar pigiau yra naudoti centralizuotus miesto karšto vandens pašildymo tinklus ar saulės kolektorius ir šilumos siurblius.
Tam, kad, būtų galima įvertinti saulės kolektorių efektyvumą, reikia atlikti nemažai skaičiavimų ir tyrimų: kolektorių optimaliausią pasvyrimo kampą atitinkamomis sąlygomis, atskirų sistemų produktyvumą skirtingais mėnesiais, maksimalią kolektorių įkaitinimo temperatūrą.
„Pagal atliktus tyrimus galima matyti, kad vasarą Lietuvoje saulės kolektoriai gali beveik visiškai padengti paruošiamo karšto vandens kiekį. Žinoma, skaičiuojant bendrą išlaidų sumą, dar reikia įvertinti ir kolektorių įrengimo kainą bei techninio aptarnavimo kaštus. Taip pat privalu atsižvelgti į tai, kad saulės kolektoriams dažniausiai teikiama 10 metų garantija“, – sako M. Raudžius.
Šiluma iš mus supančios aplinkos
Kitas studento nagrinėjamas būdas – vandens pašildymas šilumos siurbliu. Šilumos siurbliais galima išgauti sukauptą šiluminę energiją iš mus supančios aplinkos – oro, vandens, grunto ir perduoti į gyvenamąsias patalpas, tačiau taip pat juos galima naudoti ir karšto vandens paruošimui.
Skaičiuojant karšto vandens gaminimo kaštus, kuomet naudojami šiluminiai siurbliai, būtina įvertinti ne tik jo motavimo kainą, sunaudojamą elektros energiją, tačiau ir tai, kad dažniausiai šiems siurbliams teikiama tik dviejų metų garantija.
„Įvertinęs tiek saulės kolektorių, tiek šilumos siurblių panaudojimą karšto vandens ruošimui, įvertinau, kad jų atsiperkamumas yra 10 metų, o naudojant valstybės paramą – 6 metai. Tačiau visiškai atsijungti nuo centralizuotų šilumos tinklų Lietuvos klimatinėmis sąlygomis negalima, nes, esant žemesnei nei -10̈°C temperatūrai, šilumos siurblys neveiks.
Apibendrindamas tyrimus, galiu rekomenduoti daugiabučiuose namuose montuoti tik saulės kolektorius, o likusią dalį šildyti centralizuotai. Atsiperkamumas sieks 11 metų, tačiau kils mažiau problemų su įrangos eksploatacija, nei naudojant šiluminius siurblius“, – patarimus dalijo studentas.
Šaldytuvai galintys šildyti
Savo tyrimo įvade KTU magistrantas Rimantas Stanys teigia, kad globalėjanti bendruomenė jau seniai išreiškė susirūpinimą dėl maisto prekių parduotuvėse nuolatos naudojamų šaldytuvų ir šaldiklių suvartojamo energijos kiekio ir šių įrenginių įtakos pasaulinio atšilimo efektui.
„Produktų vėsinimas apima apie 50 proc. visų prekybos centro elektros energijos sąnaudų. Nors pagrindinį susirūpinimą dėl maisto produktų vėsinimo sistemų įtakos globaliniam atšilimui kelia jose naudojami šaltnešiai, tačiau šių sistemų sunaudojamas elektros kiekis taip taip yra labai didelė problema“, – teigia R. Stanys.
Studentas nagrinėjo du maisto vėsinimo sistemų šaltnešių ruošimo metu išsiskiriančios šilumos panaudojimo būdus – karšto vandens pašildymui ir vėdinimo įrenginių pirminės šildymo sekcijos šilumnešiui ruošti.
Patarimai prekybos centrams
„Tyrimo metu gauti energiniai/ekonominiai rezultatai parodė, kad maisto technologinio proceso metu išsiskiriančios šilumos nuvedimo ir panaudojimo būdas leidžia sutaupyti didelius kiekius energijos, kuri kitu atveju būtų tiesiog išmetama į aplinką“, – gautais rezultatais dalijosi R. Stanys.
Efektyviai naudojant vėsinimo technologinio proceso metu išsiskiriančią šilumą galima sumažinti tiek prekybos centrų eksloatacijos išlaidas, tiek šildymui sunaudojamos energijos kiekį, tiek globalinį atšilimą skatinančių dujų išsiskyrimus šilumnešių ruošimo katilinėse.
„Vienas didžiausių šių dienų iššūkių yra tvarus energijos panaudojimas, o ši mano nagrinėjama sistema ir yra skirta būtent šiam tikslui. Siekiant giliau ištirti nagrinėjamas sistemas reiktų atlikti papildomus tyrimus, siekiant ištirti visus technologinius niuansus ir šilumos panaudojimo įvairesnes galimybes, nes šiuo metu jos išsiskiria 5-6 kartus daugiau nei reikia anksčiau minėtiems procesams įgyvendinti“, – ateities tyrimų planais dalijosi jaunasis mokslininkas.
