Архив рубрики: ЭНЕРОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

энергия солнца
энергия ветра
энергия воды
энергия земли

Твердотельное будущее

У существующих источниках света, потенциальные возможности  уже исчерпаны или приблизятся к технически достижимым пределам . Но здесь  речь пойдет о таких световых источниках, которые, по прогнозам специалистов, уже к 2020 году по светоотдаче приблизятся к магической цифре в 200 лм/Вт, то есть станут самыми эффективными рукотворными «солнцами». Как вы уже догадались, в этой главе речь пойдет о светодиодах, их устройстве и возможностях.

1. Сверх яркий луч светодиода

По своей распространенности светодиоды, пожалуй, могут легко соперничать с лампами накаливания: встретить их можно практически везде. Только подавляющее большинство этих замечательных полупроводников используется не для освещения, а для… сигнализации! Взгляните на лицевую панель системного блока своего персонального компьютера, и вы увидите одну-две цветные точечки, ровно горящие или «подмигивающие». Разглядывать что-либо в свете этого «огонечка» бессмысленно, но его свет вы увидите при внешней засветке любой интенсивности, а значит, догадаетесь, что компьютер функционирует исправно… Оглянитесь вокруг себя — и вы, не вставая с места, обязательно найдете еще два-три примера использования светодиода в качестве сигнальной лампочки. Симпатично выглядят бытовые выключатели со встроенным светодиодом, который позволит обнаружить этот самый выключатель даже в полной темноте.

Современные сигнальные светодиоды LED (light emitting diode) выпускаются в огромных количествах, имеют разный цвет свечения (что очень удобно для сигнализационных устройств), разные размеры, разную конструкцию корпуса. Их применяют при создании буквенно-цифровых и даже графических табло. Можно приобрести двухцветные модели, которые плавно меняют свой цвет в зависимости от соотношения входных сигналов. Можно — мигающие при подаче напряжения. Можно — со стандартным цоколем, для замены ламп накаливания в сигнальной арматуре. Но какой из стандартного светодиода источник света в том смысле, в котором мы понимаем источник света? Да никакой! Максимум, на что его хватит, — это подсветить жидкокристаллический индикатор мобильного телефона… Не правда ли, трудно представить, что вы нормально живете в свете полупроводниковых ламп: выполняете обычную работу, читаете книгу, обедаете, занимаетесь домашними делами. Что в вашем автомобиле установлены полупроводниковые фары. Что дорогу вам освещают светодиодные фонари. Фантастика? Нет, всего лишь реальность ближайшего будущего.

Но прежде чем начать разговор о светодиодах или, как их сейчас называют, твердотельных источниках света, немного окунемся в историю вопроса и вспомним, что еще сто лет назад, в 1907 году английский инженер X. Раунд, занимаясь вопросами радиосвязи, случайно заметил свечение в месте контакта электрода с полупроводником. В 1922 году свечение карборунда пытался исследовать советский ученый О. Лосев, а затем исследования были продолжены после II Мировой войны изобретателем транзистора У. Шокли. Значительно продвинуться по пути увеличения световой отдачи полупроводников позволили труды нашего академика Ж. Алферова. Еще одно известнейшее имя — сотрудник фирмы Nichia Chemical, японец, доктор Ш. Накамура, которому впервые удалось получить свечение полупроводника голубым цветом. Ему же принадлежит «пальма первенства» в разработке высокоэффективных светодиодов увеличенной яркости, которые возможно использовать уже как источники света, а не как сигнализаторы.

Свойство испускания световых волн /п-н-переходами — это фундаментальное свойство всех полупроводников. Но такой способностью они наделены в разной степени. Например, используемые для изготовления транзисторов и обычных диодов кремниевые р-я-переходы совершенно не годятся для светодиодов: они испускают крайне мало световых волн. Значительно лучше излучают полупроводники на основе соединений галлия (фосфид галлия и арсенид галлия), поэтому как только подобные соединения были найдены, специалисты разработали коммерческие светодиоды красного, желто-зеленого и зеленого свечения. Световая отдача этих приборов составляла всего 1,5 лм/Вт, но не будем забывать, что тогда, в 60-х годах прошлого века, все только начиналось. Заслуга нашего ученого Ж. Алферова состоит в увеличении эффективности излучения полупроводников до 10 лм/Вт. Открытие технологий получения нитрида галлия привело к появлению светодиодов синего свечения. Настала пора задуматься о свето-диодах, излучающих белый свет. Белые светодиоды впервые появились на мировом рынке в 1998 году.

Возможности современных светодиодов впечатляют: световая отдача коммерческих образцов, излучающих в красно-желтой части спектра, составляет 65 лм/Вт, в зеленой области достигнута светоотдача до 85 лм/Вт. На подходе — образцы с эффективностью 150 лм/Вт, и это далеко не предел!

А сейчас давайте и мы, вслед за Ш. Накамурой, задумаемся, каким образом получить с помощью «многоцветья» светодиодных источников белый свет? Найдено четыре способа получения белого света, причем все они жизнеспособны и активно используются в промышленном производстве.

Умный дом светодиод RGB

Способ номер один допускает смешивание разных цветов (рис. 1), а именно — красного, зеленого и синего. На одном кристалле очень близко компонуются в мозаичном порядке свето-излучающие кристаллики, их свет фокусируется при помощи линзы так, чтобы суммарный спектр был близким к естественно-солнечному. Осуществляя отдельное управление всеми тремя каналами, можно получить любой цвет (или оттенок цвета) свечения светодиода. Недостаток способа: очень сложная технология изготовления и необходимость цветовой балансировки (поскольку светодиоды разных цветов имеют разную эффективность излучения).

Способ номер два чем-то напоминает люминесцентную лампу: на корпус светодиода, излучающего волны в УФ-диапазоне, наносится специальный трехцветный люминофор, который под действием излучения начинает светиться белым светом (рис. 2).

RGB умный дом

Конечно, этот способ проверен и не вызывает никаких сложностей, но все же наибольшее распространение получили способы номер три и номер четыре, которые являются логическим продолжением способа номер два.

При реализации способа номер три задействуется светодиод голубого цвета, но в него включается конструктивный рефлектор, на который наносится люминофор желтого цвета свечения. При смешении цветов образуется белый свет (рис. 3).

световые решения

Наконец, четвертый способ имеет мало отличий от третьего: тот же самый голубой светодиод, тот же самый рефлектор, но наносят на него уже два люминофора — с зеленым и красным цветом свечения (рис. 4).

свет умный дом

Предупреждаем читателя: подавляющее большинство светодиодов белого свечения изготовлено на основе именно люминофорной технологии. Именно по этой причине свет таких светодиодов имеет небольшой (мало заметный) сине-фиолетовый оттенок. В целом же светоотдача очень среднего белого светодиода сегодня находится на уровне светоотдачи хорошей люминесцентной лампы, продолжая свой рост. А высокая стоимость производства окупается фантастическим сроком службы (более 100 000 часов непрерывной безотказной работы), высочайшей механический и климатической надежностью, работой при очень низких температурах, отсутствием вредных материалов типа ртути, возможности элементарной регулировки яркости, противопожарной безопасности (отсутствие излучений в ИК-области), малых затрат на обслуживание. Есть, правда, обстоятельство, которое внесет некоторый диссонанс в эту «победную песню» о фантастических ресурсах светодиодов. Дело в том, что светоизлучающие диоды имеют свойство стареть в процессе работы, что выражается в потере излучающей способности. Известные фирмы-производители гарантируют сохранение на 80 процентов начальной излучающей способности к половине срока службы. На Интернет-форумах иногда встречаются безапелляционные заявления о реальном сроке службы в пределах 2…3 тысяч часов, приводятся примеры, связанные с подсветкой мобильных телефонов. Это может оказаться правдой только в двух случаях: когда используется «подпольная» продукция, которая действительно может потерять до 40 % за те самые 3000 часов, или когда светодиоды эксплуатируют в значительно завышенных по сравнению с номинальными режимах.

А как ныне обстоит дело со стоимостью светодиодного света? Пока это — самый дорогой источник, если учитывать только световую производительность Тем не менее, учитывая срок службы светодиодной лампы, экономия — «налицо». По прогнозам специалистов, динамика снижения стоимости светодиодных ламп окажется не такой «шустрой», как повышение их светоотдачи: ожидается падение стоимости всего на 20 % при удвоении показателя эффективности использования. Продвижение светодиодных источников на рынки будет происходить по следующему сценарию — вначале их будут использовать как второстепенную (декоративную) подсветку, потом начнется процесс вытеснения ламп накаливания и галогенных ламп. Вопрос о вытеснении газоразрядных и HID-ламп пока остается за рамками уверенных прогнозов, этот вопрос будет решаться в ближайшее десятилетие. Уже сейчас автомобилестроители ведут активные разработки твердотельных фар дальнего и ближнего света на основе светодиодов белого свечения. Достижения разработок впечатляют: уже получен световой поток порядка 1000 лм, что коррелируется со стандартной «ксеноном». С указателями поворотов за рубежом все гораздо проще — технологии отработаны и давно внедрены.

Умный дом. Применение маркетинговых исследований.

Специфика российской рыночной экономики способствует тому, что продвижение услуг умного дома в нашей стране существенно отличается от продвижения подобных услуг на европейских рынках. В связи с этим необходимо проведение маркетинговых исследований для выявления наиболее оптимальных путей продвижения услуг умного дома на российском рынке.

Для вывода на рынок сложных комплексных систем управления жилищем, необходимо определится с целевой аудиторией потенциальных потребителей и выделить те потребительские сегменты, предложение услуг для которых будет приносить большую долю прибыли, а затраты на продвижение проекта будут оптимальными. Для решения данных задач необходимо провести маркетинговое исследование. В данном случае при проведении маркетингового исследования нужно использовать опросы потребителей.

Для проведения опроса важно:

  • Выбрать технологию опроса;
  • Определить объем и параметры выборочной совокупности;
  • Разработать инструментарий для опроса.

На первом этапе подготовки проведения опроса необходимо определится с общими параметрами потенциальной аудитории, которую теоретически может заинтересовать «умный дом». Учитывая стоимость предлагаемых услуг, целевую аудиторию можно сразу ограничить доходными признаками – потребители с доходом не ниже среднего уровня. Также следует ограничить возрастные рамки потенциальных потребителей – ограничить нижний порог возраста 25 годами (для более молодых людей, как правило, забота о доме не является приоритетной) и верхний порог возраста – 55 годами (люди более старшего возраста в большинстве своем не очень позитивно относятся к техническим нововведениям). Таким образом, потенциальными потребителями «умных» домов являются потребители в возрасте от 25 до 55 лет с уровнем среднемесячного среднедушевого дохода не ниже 90 000 рублей в месяц. Люди с данными параметрами и должны попасть в выборку для опроса. Следующим этапом для начала проведения опроса потребителей является выбор технологии опроса. Для опроса аудитории с данными лучше всего применить телефонный опрос. При этом выборку телефонов для опроса формировать по адресному принципу (выбирая из базы дома новой постройки). Объем выборки зависит от сложности и количества решаемых опросом задач. По сложившейся практике маркетинговых агентств для охвата взрослой аудитории г.Москвы выборка при опросах потребителей составляет 1200 – 1500 человек. Учитывая, что наша генеральная совокупность уже ограничена доходными и возрастными критериями (от 25 до 55 лет с уровнем дохода свыше 90 000 рублей на человека в месяц), можно сузить объем выборки до 800 человек.

Для разработки инструментария проведения опроса (анкеты) необходимо выделить основные задачи, которые будут решены посредством опроса. К таким задачам могут относиться следующие:

  • Сегментирование целевой аудитории по социально-демографическим и доходным признакам;
  • Описание основных параметров потребительского поведения аудитории при выборе услуг «умного дома», например:
    • Ценовые предпочтения;
    • Требования, предъявляемые к поставщикам подобных услуг;
    • Требования, предъявляемые к обслуживающим организациям;
    • И т.п.
  • Выявление основных мотивов и причин потребления подобных услуг;
  • Определение основных источников информации о подобных услугах;
  • И т.п.

В результате обработки данных полученных по итогам опроса можно выделить различные потребительские сегменты с особенностями их потребительских предпочтений. Рассчитать емкость каждого из выделенных сегментов и определить степень сложности привлечения представителей каждого из выделенных сегментов. Что позволит выбрать оптимальную аудиторию для продвижения своих услуг.

Кирпищикова Ольга, ООО «МаркетМастерс»

Свет и умный дом

ЕСЛИ ЖИТЬ, ТО В «УМНОМ ДОМЕ»

Освещение является составной частью «умного дома», а совмещение его с некоторыми электронными автоматическими устройствами позволяет выйти на иной, более высокий уровень экономии электроэнергии.

Как поселиться в «умном доме»

Сейчас вы очень удивитесь: с тех пор, как в наших домах появилось централизованное электроснабжение и теплоснабжение, настала эпоха «умных домов». Конечно, в разные времена представления об «умном доме» менялись — когда-то пределом мечтания был выключатель на стене, а сейчас… впрочем, сейчас и в будущем — это тема данной главы. Согласно мнению одного из специалистов в области строительства, «умный дом» — это «сокращение потребления энергии, тепла и воды, а также самостоятельная работа всех систем, которые не нуждаются во вмешательстве человека».

Элементы «умного дома» сегодня можно встретить в любой квартире. Вспомните хотя бы переносной тепловентилятор-радиатор с автоматически регулятором, который нагреет комнату до определенной температуры и отключится. Когда температура понизится, прибор опять подогреет комнату и опять отключится. Не нужно следить за термометром или субъективно чувствовать, что стало «жарко», постоянно «дергать» выключатель радиатора — прибор сам «держит» установленный режим.

Еще один элемент «умного дома», который не так давно стали внедрять на лестничных клетках многоквартирных домов (правда, вандалы быстро приводят в негодность технические новинки), — это таймер лестничного освещения. Все знают, насколько неприятно входить в темный подъезд, но в то же время постоянно горящие лампы расходуют энергию нерационально. Поэтому «умный дом» предложил следующую идею: в дежурном режиме используются маломощные лампы, которые лишь указывают на расположение кнопки включения основного освещения. При нажатии кнопки вспыхивает основной свет и горит некоторый промежуток времени, достаточный для того, чтобы человек поднялся на этаж и открыл квартиру. В индивидуальных домах таймер может быть запрограммирован на включение света в определенное время, например, при выходе на работу, или при возвращении. Удобно использовать световые таймеры для побудки, при этом можно включить свет не только в спальне, но и на кухне, и в ванной комнате, чтобы спросонья не шарить в потемках и искать выключатели.

В развитие идеи «таймерного» освещения предложены датчики движения (инфракрасные детекторы), подключаемые к светильникам. При появлении в зоне чувствительности датчика движущегося объекта замыкается реле и подает на светильник питание. Стоимость этих датчиков сегодня составляет примерно $30, их можно приобрести в любом электротехническом магазине.

В концепцию «умного дома» вписывается также многотарифный счетчик электроэнергии, который предоставляет его владельцу возможность платить за пользование электроэнергией в ночные часы меньше, чем в дневные. Конечно, в ночные часы лучше всего заниматься сном, а не работами, связанными с расходом электроэнергии. Потреблять электроэнергию ночью должна автоматическая система, например, — стиральная машина, которая вечером загружается и настраивается на автоматический режим стирки. То же самое можно сделать и с посудомоечной машиной, с сушилкой и с другими бытовыми электрическими приборами. Ни для кого не секрет: современная бытовая техника оснащается электроникой не только для оповещения забывчивых, но и в целях экономии электроэнергии.

Аварийное отключение освещения

вещь довольно распространенная, особенно в нашей стране, особенно зимой. Если вам удалось дозвониться в аварийную службу, пробившись сквозь сигналы «занято», то, скорее всего, придется ждать несколько часов

приезда электриков, ремонт тоже займет какое-то время. Что же, сидеть в кромешной темноте или искать какие-то аварийные варианты? В России таким запасным вариантом выступает свеча, которую не так просто найти в потемках, которая пожароопасна и может залить расплавленным парафином предметы домашней обстановки. Поэтому концепция «умного дома» предусматривает наличие резервного автономного аварийного освещения. Как это может выглядеть? Например, светодиодные светильники, от которых проложены провода к аккумулятору. Подзарядка аккумулятора ведется постоянно, также отслеживается наличие напряжения в питающей сети. При пропадании сетевого напряжения «аварийка» включается автоматически.

Еще одно знакомое всем устройство — регулятор яркости. Обычно регуляторы яркости совмещаются с выключателями и позволяют установить для ламп состояния «включено» и «отключено», но и некоторые промежуточные. Из предыдущих глав вы знаете, что достаточно просто управлять яркостью только ламп накаливания, остальные источники света либо вообще не управляемы, либо требуют специальных устройств. Но для ламп накаливания регуляторы яркости применяются активно. Концепция «умного дома» предлагает совместить такой регулятор с ИК-датчиком и электронной схемой, которая позволяет регулировать яркость с дистанционного пульта, подобно тому, как осуществляется управление современным телевизором.

Сегодняшнее освещение — это не только задача о том, как сделать так, чтобы «было светло», но еще и «комфортно», «красиво», «неутомительно». В концепции «умного дома» недавно появился термин «сценарное освещение», очевидно, пришедший к нам из области шоу-бизнеса. Вспомните, насколько важна работа осветителей в зрелищных представлениях, насколько свет меняет обстановку и настроение сцены. Многие приемы сценарного освещения ныне заимствованы и используются в дизайне жилых и административных помещений.

Исследования, проведенные американскими специалистами еще в 60-х тт. XX века, показали: однажды удачно произведенная настройка источников света надолго запоминается человеку и воспроизводится им многократно для выполнения конкретной работы (или вида отдыха). В одном и том же помещении человек может читать, смотреть телевизор, заниматься ручной работой и т. д. Соответственно, неплохо было бы каким-то образом делать «слепок» световой атмосферы, а при необходимости воспроизводить ее одним нажатием кнопки. Так появилась идея создания централизованных контроллеров освещения. В дальнейшем к централизованной системе подключили кондиционеры, радиаторы отопления, аудиосистемы и другие устройства. Стало возможным имитировать атмосферу помещений «далеких стран»: переноситься с одного континента на другой. Автоматическая настройка освещения, температуры и влажности в помещении, сопровождаемая объемной фонограммой (звуки леса, ветер, шум древнего города), включает механизмы релаксации психики.

Кстати, сценарная аппаратура может выполнять не только эстетические задачи, но и служить неплохим пассивным средством защиты от домашних грабителей. Очень часто «домушники» наблюдают за квартирой (домом) и, не обнаружив в течение нескольких дней признаков жизни (включения и отключения света, голосов, каких-то звуков), достают свои отмычки. Житель «умного дома» может настроить свою систему так, что она будет имитировать его присутствие: зажигать и выключать по программе свет, периодически издавать характерные звуки. Многие иностранные фирмы производят устройство, называемое «электронный ротвейлер» (RoboDog), которое издает лай собаки.

Любой источник света, как мы уже говорили, стареет, то есть теряет свою способность к излучению на протяжении времени эксплуатации. С помощью современной электроники можно выровнять излучающие способности лампы на протяжении своего срока службы, если в начале эксплуатации лампу «недогружать», а с течением времени прибавлять нагрузку. Наиболее удачно реализовать такую возможность получится в централизованной системе управления освещением с диммерами. Центральный блок управления должен иметь блок памяти, в который заносится «паспорт» каждой установленной лампы (дата и время ее установки, протокол включений и отключений).

Достаточно интересным с точки зрения экономии электроэнергии представляется совместное использование устройства замера уровня освещенности (люксметра) и осветительного прибора. В светлое время суток обычно искусственное освещение не используется, но если погода на улице стоит пасмурная, приходится включать дополнительные лампы. Выполнить автоматически данную функцию сможет только фотодатчик, однако его применение имеет смысл в помещениях, где не так часто появляются люди, а значит, можно забыть включить искусственное освещение при его недостатке и выключить — при избытке (лестничные клетки, коридоры). По оценкам специалистов, применение фотодатчиков экономит 30…70 % электроэнергии, затрачиваемой на освещение данных помещений.

Строить «умный дом» можно постепенно, заменяя устаревшие системы на новые. Даже замена обычного выключателя на модернизированный, с функцией регулировки освещенности, может считаться шагом к настоящему «умному дому». Но когда можно будет сказать — «цель достигнута»? Увы — никогда. Строительство «умного дома» — это постоянное движение вперед, так что всегда помните: нет предела совершенству!ю

Семенов В.Ю.

Устройство и принцип работы теплового насоса.

Устройство и принцип работы теплового насоса.

Старший брат теплового насоса (холодильник) сегодня есть в каждой квартире. В испарителе холодильник снимает тепло с продуктов питания, охлаждая их, и выбрасывает это тепло в атмосферу через радиатор на задней стенке. Передача тепла производится рабочим телом – хладагентом (фреоном). Электроэнергия, потребляемая холодильником, тратится лишь на перемещение фреона по системе с помощью компрессора.

Аналогично, в испарителе теплового насоса (ТН) вместо продуктов охлаждается вода источника, а снятая тепловая энергия не выбрасывается прямо в атмосферу, а греет в конденсаторе воду из системы отопления и горячего водоснабжения.

Источником для работы теплового насоса может служить любая проточная вода с температурой от +5 до +40° С. Чаще всего в качестве источника используют артезианские скважины, промышленные сбросы, градирные установки, незамерзающие водоемы.

Схема ТН показана на Рис. 1. В ТН имеется три основных агрегата (испаритель, конденсатор, компрессор) и три основных контура (фреоновый, водяной источника, водяной отопления).

умный дом тепловой насос

Испаритель — кожухотрубный теплообменник, где в трубках циркулирует вода источника, а между трубок – жидкий фреон.

Допустим, по трубкам испарителя движется вода источника (например, из скважины) с температурой +10°С. Путем регулировки давления дросселем (Рис.1) настраивается такой поток фреона в испаритель, чтобы температура его кипения составляла +2 — +3°С. Теперь при тепловом контакте с «горячими» трубками часть фреона вскипает, отбирая таким образом тепло у воды. Охлажденная вода сбрасывается в другую скважину. Газообразный фреон всасывается в компрессор, сжимается им и, нагретый, выталкивается в конденсатор.

Конденсатор по устройству – такой же теплообменный аппарат, как и испаритель. Попадая в межтрубное пространство с температурой +70 — +80°С и вступая в тепловой контакт с водой из системы отопления (+45 — +50°С), фреон конденсируется на «холодных» трубках, передавая свое тепло воде из системы отопления. При этом жидкий фреон стекает на дно конденсатора, откуда, за счет перепада давлений, через дроссель возвращается в испаритель. Так выглядит рабочий цикл ТН.

Следует еще раз подчеркнуть, что ТН тратит энергию не на выработку тепла, как электрообогреватель, а только на перемещение фреона по системе. Основная же часть тепла передается потребителю от источника. Этим и объясняется такая низкая себестоимость тепла от ТН.

Источник: http://www.nsk.su/

Тепловые насосы

По прогнозам Мирового Энергетического комитета (МИРЭК), к 2020г. в развитых странах мира теплоснабжение будет осуществляться с помощью тепловых насосовТепловой насос использует тепло, рассеянное в окружающей среде: в земле, воде, воздухе (его специалисты называют низко-потенциальным теплом.) Затратив 1 кВт электроэнергии в приводе насоса, можно получить 3-4 кВт тепловой энергии.

Тепловые насосы применяют, чтобы отапливать дома, готовить горячую воду, охлаждать или осушать воздух в комнатах, вентилировать помещения.

тепловой насос в умном домеВ США, Японии, Германии, Швеции, Швейцарии, Австрии, Финляндии такие установки внедряются просто скоростными темпами. А ведь жители этих небедных стран денежки считать умеют и зря ими не разбрасываются. Впрочем, настоящим лидером использования тепловых насосов является все-таки Швеция, осуществляющая тотальную программу их внедрения. В этой стране для работы тепловых насосов используется вода Балтийского моря с температурой +4 °С. Станция мощностью 320 МВт расположена на шести баржах, причаленных к берегу. К настоящему времени в мире эксплуатируются свыше 15 млн. тепловых насосов мощностью от нескольких киловатт до сотен мегаватт, а рынок ежегодных продаж составляет около миллиона установок В Украине тепловые насосытолько-только начинают появляться. Если солнечные батареи и ветровые эл. генераторы широко известны, то отепловых насосах мало что известно даже в среде строителей, а уж потребители и вовсе довольствуются лишь слухами. Самых распространенных два: что это слишком дорогое удовольствие и что так попросту не бывает, потому что все очень уж хорошо получается.

Основные достоинства тепловых насосов:

что необходимо тепловому насосу1) ЭкономичностьТепловой насос использует введенную в него энергию на голову эффективнее любых котлов, сжигающих топливо. Величина КПД у него много больше единицы. Между собой тепловые насосы сравнивают по особой величине — коэффициенту преобразования тепла (φ), среди других его названий встречаются коэффициенты трансформации тепла, мощности, преобразования температур. Он показывает отношение получаемого тепла к затраченной энергии. К примеру, φ = 3,5 означает, что, подведя к машине 1 кВт, на выходе мы получим 3,5 кВт тепловой мощности, то есть 2,5 кВт природа предлагает нам безвозмездно. В среднем 60-75% потребностей теплоснабжения дома ТН обеспечивает бесплатно. Цифры настолько завораживающие, что невольно приходит на ум поговорка о бесплатном сыре. Действительно, первоначальные затраты на насос и монтаж системы сбора тепла довольно ощутимы и составляют $300-1200 на 1 кВт потребной мощности отопления. Но капиталовложения окупятся за 4-9 лет только за счет сберегаемого топлива и электричества. При сложившемся уровне цен на энергоносители ТН по экономичности уступают пока только газовым котлам (хотя подождем окончательной цены на газ:) но заметно выигрывают у жидкотопливных и электрических. Служат они по 15-20 лет до капремонта. в то время как газовое отопительное оборудование требует постоянной смены горелок с периодичностью в 3-5 лет (стоимость одной горелки составляет $1000-1500). Кроме того, газовое отопительное оборудование требует постоянного обслуживания, в противном случае оно становится опасным. Печальная статистика пожаров и несчастных случаев связанных с газовым и дизельным отопительным оборудованием растет с каждым днем. В перспективе, в связи с ростом цен на все виды топлива, их лидерство обеспечено.

2) Повсеместность применения. Источник рассеянного тепла можно обнаружить в любом уголке планеты. Земля и воздух найдутся и на самом заброшенном участке, вдали от газовых магистралей и линий электропередач — везде этот агрегат раздобудет для себя «пищу», чтобы бесперебойно отапливать ваш дом, не завися от капризов погоды, поставщиков дизельного топлива или падения давления газа в сети. Даже отсутствие нужных 2-3 кВт электрической мощности не помеха. Для привода компрессора в некоторых моделях используют дизельные или бензиновые двигатели.

3) ЭкологичностьТепловые насосы не только сэкономит деньги, но и сбережет здоровье обитателям дома и их наследникам. Агрегат не сжигает топливо, значит, не образуются вредные окислы типа CO, СO2, NOX, SO2 , PbO2. Потому вокруг дома на почве нет следов серной, азотистой, фосфорной кислот и бензольных соединений. Да и для планеты применение тепловых насосов — благо. Ведь по большому счету на ТЭЦ сокращается расход топлива на производство электричества. Применяемые же в тепловых насосах фреоны не содержат хлоруглеродов и озонобезопасны.

4) УниверсальностьТепловые насосы обладает свойством обратимости (реверсивности). Он «умеет» отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его. Летом избыточную энергию иногда отводят на подогрев бассейна.

5) Безопасность. Эти агрегаты практически взрыво- и пожаробезопасны. Нет топлива, нет открытого огня, опасных газов или смесей. Взрываться здесь просто нечему, нельзя также угореть или отравиться. Ни одна деталь не нагревается до температур, способных вызвать воспламенение горючих материалов. Остановки агрегата не приводят к его поломкам или замерзанию жидкостей. В сущности, тепловой насос опасен не более, чем холодильниктепловой насос в умном доме.

Как работает тепловой насос?

По сути, Тепловой насос — это слегка преобразованный холодильник. В обоих есть испаритель, компрессор, конденсатор и дросселирующее устройство. Цикл работы у холодильника и насоса абсолютно одинаков, разнятся только параметры настройки. Даже внешне, по размерам и форме, поразительно похожи друг на друга. Холодильник работает, выкачивая тепло наружу. Тепловой насос работает по такому же принципу только наоборот. Он нагнетает тепло с улицы или же из почвы в Вашу гостиную. В холодильнике почти не ощущаемое тепло продуктов в конечном итоге выделяется в виде довольно горячего потока воздуха, отходящего от трубчатой панели конденсатора («радиатор» на задней стенке). Поэтому, если из холодильника вытащить испарительную камеру (с трубами) и закопать в землю, мы и получим тепловой насос, который будет обогревать комнату теплым воздухом. А если конденсатор холодильника омывать водой, то ее, нагретую, можно использовать в радиаторах отопления или в ванной

На рисунке приведена схема принципиального устройства парокомпрессионных тепловых насосов. В испаритель насоса поступает вода из низкопотенциального источника тепла. Фреон подбирается такой, чтобы мог закипать даже при минусовой температуре. Поэтому, даже когда совсем холодную воду прогоняют насосом через каналы испарителя, жидкий фреон все равно испаряется. Далее пар втягивается в компрессор, где сжимается. При этом его температура сильно увеличивается (до 90-100°С). Затем горячий и сжатый фреон направляется в теплообменник конденсатора, охлаждаемый водой или воздухом. На холодных поверхностях пар конденсируется, превращаясь в жидкость, а его тепло передается охлаждающей среде. Воду используют в системе отопления или горячего водоснабжения, а фреон, теперь снова жидкий, направляется на дросселирующий вентиль, проходя через который он теряет давление и температуру, а затем опять возвращается в испаритель. Все. Цикл завершился и будет автоматически повторяться, пока работает компрессор. Конструкция теплового насоса исключает попадание хладона в водяные магистрали систем отопления, горячего водоснабжения и окружающую среду
Описанная схема работы относится к агрегатам так называемого парокомпрессионного цикла. Помимо этих машин, существуют также насосы абсорбционные, термоэлектрические, эжекторные. В бытовых установках используют в основном парокомпрессионные машины.

Как подобрать тепловой насос?

Успех применения теплового насоса в первую очередь зависит от того, откуда вы решите черпать низкотемпературное тепло, во вторую — от способа обогрева вашего дома (водой или воздухом). Дело в том, что агрегат работает как перевалочная база между двумя тепловыми контурами: одним, нагревающим, на входе (на стороне испарителя) и другим, отопительным, на выходе (конденсатор). По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насоса мы рекомендуем: «грунт-вода», «вода-вода», «воздух-вода».

Но для всех типов характерен ряд особенностей, о которых полезно помнить при выборе модели.
Во-первых, тепловой насос оправдывает себя только в хорошо утепленном здании, то есть с теплопотерями не более 60 Вт/м2. Чем теплее дом, тем больше выгода. Как вы понимаете, отапливать улицу, собирая на ней же крохи тепла, — занятие глупое.
Во-вторых, чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньше коэффициент преобразования тепла (φ), то есть меньше экономия электроэнергии. Так уж работают эти устройства, независимо от их типа. Поэтому более выгодно подключение агрегата к низкотемпературным системам отопления. Прежде всего, имеется в виду обогрев от водяных полов или теплым воздухом, так как в этих случаях теплоноситель по медицинским требованиям не должен быть горячее 35°С. А вот чем более горячую воду машина готовит для выходного контура (для радиаторов или душа), тем меньшую мощность (до 15%) она развивает и тем больше расходует электричества (до 12%).
В-третьих, для достижения большей выгоды практикуется эксплуатация тепловых насосов в паре с дополнительным генератором тепла (в таких случаях говорят об использовании бивалентной схемы отопления).

В доме с большими теплопотерями ставить насос большой мощности (более 30 кВт) невыгодно. Он громоздок, а будет работать в полную силу всего лишь около месяца. Ведь количество действительно холодных дней не превышает 10-15% от длительности отопительного сезона. Поэтому часто мощность теплового насоса назначают равной 70-80% от расчетной отопительной. Она будет покрывать все потребности дома в тепле до тех пор, пока уличная температура не опустится ниже определенного расчетного уровня (температуры бивалентности), например минус 5-10°С. С этого момента в работу включается второй генератор тепла. Есть разные варианты его использования. Чаще всего таким помощником служит небольшой электронагреватель, но можно поставить и жидкотопливный котел. Выбор наилучшего варианта — задача специалиста.

На рынке можно встретить тепловые насосы фирм IVT, MECMASTER, THERMIA (все — Швеция), OCHSNER (Австрия), VAILLANT, VIESSMANN, STIEBEL ELTRON (все — Германия), CLIMAVENETA (Италия), CARRIER, AERTEC (обе — США), PZP KOMPLET, G-MAR (обе — Чехия).Есть и производства России — «ЭКИП», «НПФ ТРИТОН», РЗП, «ЭНЕРГИЯ». Российская продукция простовата по дизайну, но достаточно надежна и дешевле импортной. Так, модель АВТН-28г («НПФ ТРИТОН») нагревает воду в системе отопления до 70°С, и это при хорошей экономичности (φ = 3,3). Фирма «ЭКИП» создала насос ТНСО2-20, работающий на диоксиде углерода (СO2) — экологически безвредном хладагенте, который позволяет нагревать воду до рекордной отметки 85°С при φ = 3,28.
Кроме того, в межсезонье у нас давно используются кондиционеры и чиллеры с режимом «отопление» от таких известных производителей холодильной техники, как HITACHI, DAIKIN (обе — Япония), CARRIER, YORK (обе — США), CLIVET (Италия) и др. Широкий ряд моделей тепловых насосов с мощностью от 2 до 130 кВт способен удовлетворить любые запросы обитателей как маленьких дач, так и больших особняков. Надо только не ошибиться с выбором типа установки

Установки «грунт-вода»

Грунт — это, пожалуй, наиболее универсальный источник рассеянного тепла. Он аккумулирует солнечную энергию и круглый год подогревается от земного ядра. При этом он всегда «под ногами» и способен отдавать тепло вне зависимости от погоды. Ведь на глубине уже 5-7 м температура практически постоянна в течение всего года. Для средней полосы России она составляет 5-8°С. Это очень подходящие условия для работы теплового насоса. Более того, в верхних слоях земли минимум температуры достигается на пару месяцев позже пика морозов — нужда в интенсивном обогреве к этому времени уменьшается. Необходимая энергия собирается теплообменником, заглубленным в землю, и аккумулируется в носителе, который затем насосом подается в испаритель и возвращается обратно за новой порцией тепла. В качестве такого переносчика энергии используют незамерзающую экологически безвредную жидкость (ее называют также «рассолом» или антифризом). Это может быть тридцатипроцентный водный раствор этиленгликоля или пропиленгликоля. Есть и другая схема сбора тепла, когда вместо «рассола» в контуре циркулирует фреон, который превращается в пар прямо в трубах теплосборника.. Но хотя эта схема повышает КПД, ее эксплуатация сложна. Сегодня наиболее популярны системы с «рассолом». В них используются два вида теплообменников: грунтовый коллектор и грунтовый зонд. Оба выполняются из полиэтиленовых труб диаметром 25, 32 или 40 мм (чем больше — тем лучше отбор тепла, но и дороже система).

Грунтовый коллектор (горизонтальный) представляет собой длинную трубу, горизонтально уложенную под слоем грунта. Главное достоинство — универсальность и простота монтажа. Нашел свободную площадку — рой канавки и укладывай. Недостаток — большая потребная площадь под коллектор — 25-50 м2 на 1 кВт мощности (причем площадку можно использовать только под газон или однолетние цветы). Есть разные схемы раскладки трубы: петля, змейка, зигзаг, плоские и винтовые спирали разных форм и т.п. Выбор определяется теплопроводностью грунта и геометрией участка. Производительность теплосбора больше на увлажненных суглинках и меньше на сухих песчаных участках. В среднем 1 м2 поверхности грунта может обеспечить «поставку» 10-35 Вт мощности. Длину трубы в одной петле, причем цельной, без разъемов, стремятся ограничить (не более 600 м), иначе заметно увеличивается расход энергии на циркуляционном насосе. Если нужна большая мощность, петель делают несколько.

У коллекторов есть особенность, доставляющая массу хлопот строителям. Оказывается, температура слоя грунта вокруг труб постепенно снижается, и тем сильнее, чем выше производительность теплового насоса. Она может опускаться ниже нуля, а массив даже промерзать. Поэтому главная забота строителей теплосборника — сделать его за разумные деньги таким, чтобы грунт успевал за лето набрать «тепловой жирок» и при этом продолжал поставлять энергию для подготовки горячей воды. Единых норм здесь нет, ведь грунты и климатические условия районированы.

тепловой насос грунт умный домгрунтовый зондГрунтовые зонды (вертикальные коллекторы) — это система длинных труб, опускаемых в глубокую скважину (50-150 м). Здесь нужен всего пятачок земли, зато требуются дорогостоящие бурильные работы (от $20 за 1 пог. м). На глубине всегда одинаковая температура — около 10°С, поэтому зонды мощнее горизонтальных коллекторов. Метр их длины поставляет от 30 до 100 Вт тепловой мощности, в зависимости от грунта. Известен с десяток разных конструкций зондов, порой весьма необычных (например, в виде труб, замурованных в сваи фундамента дома). Но наиболее применимыми являются две: труба в трубе и U-образная. По одной линии «рассол» подается циркуляционным насосом вниз, по другой им же поднимается вверх, к испарителю. В глубоких скважинах сборку всегда защищают обсадной трубой, в мелких не всегда.
Для улучшения теплопередачи и повышения прочности зонда зазор между землей или обсадной трубой и рабочими трубами заполняется бетонитом или бетоном. Если нужно получить большую мощность, таких теплосборников делают несколько. Расстояния между ними — 5-7 м.

У вертикальных коллекторов, помимо дороговизны, есть еще одно слабое место, о котором ничего не говорится в фирменных буклетах. Как показали исследования, равновесие процессов отбора тепла и восстановления «питающей» способности грунта (вокруг зонда земля захолаживается) наступает лишь через 4-5 лет эксплуатации. Поэтому насос в проект надо закладывать помощнее. Насколько — способны сказать только специалисты.
А вот что действительно может доставить массу хлопот, так это получение от службы воднадзора разрешения на бурение глубокой скважины под зонд. Ибо вероятное обмерзание грунта способно нарушить поведение водоносных слоев. Поэтому для небольших коттеджей можно закладывать вместо одной глубокой несколько более мелких (25-35 м) скважин, поскольку на них одобрения чиновника не требуется.

река тепловой насосУстановки «вода-вода»

Источником тепла могут быть поверхностные (реки, озера) или почвенные воды (скважины), а также сбросовая вода технологических установок. Сами насосы почти не отличаются от тех, которые работают с «рассолом». Но благодаря более высокой температуре теплоносителя зимой годовая эффективность применения устройств типа «вода-вода» оказывается наивысшей. Жаль, что эта техника хороша в основном лишь для промышленного применения. Слишком редко возникают подходящие условия для частника. Но если рядом течет незамерзающая речка, вы можете уложить петлю трубы с антифризом на дно (притопив грузами) и обогреваться практически даром. Конечно, если водоохранная служба даст добро.

Со скважиной сложнее. Воду из нее (из расчета около 0,25 м3/ч на 1кВт тепловой мощности) скважинным насосом подают прямо в испаритель, а сливают… во вторую скважину, удаленную от первой вниз по течению воды в подземном слое на 15-20 м. При этом водоносный слой должен принять и отвести слитую воду, иначе маленькое наводнение вам обеспечено. Ясно, что такие пласты на малой глубине встречаются не везде, а для артезианских скважин получить разрешение у нас непросто. И еще надо защитить испаритель от загрязнения и коррозии. Фильтрование и анализ воды обязательны. Если в ней слишком много солей, придется обустроить промежуточный теплообменник, между ним и топливным насосом будет циркулировать деаэрированная чистая вода.

умный дом тепловой насосУстановки «воздух-вода»

По универсальности применения в наших климатических условиях этот тип насосов занимает пока второе место. И сами насосы дешевле, и труб (с неизменными земляными работами) не требуется. Недостаток один, но существенный: из морозного воздуха много тепла не отберешь. Устойчиво, хотя и с уменьшенной мощностью, эти устройства работают до -15 °С, а затем надо включать другой котел. Когда речь идет о выборе «воздушных» агрегатов, полезно учитывать два важных обстоятельства, обычно умалчиваемых в статьях. Во-первых, приводимое в паспорте значение номинальной мощности относится к определенной температуре уличного воздуха. У каждой фирмы она своя. Это может быть и 0, и 2, и 10, и даже 25°С. Значит, по эффективности все машины надо сравнивать при одинаковой температуре наружного воздуха. Во-вторых, с усилением холодов тепловой насос развивает заметно меньшую (иногда втрое) мощность, поэтому дополнительный обогреватель нужен обязательно. Конструктивно устройства типа «воздух-вода» выполняются по двум компоновочным схемам: сплит и моно. В первом случае установка состоит из двух блоков, соединенных коммуникациями. Один, наружный, включает мощный вентилятор и испаритель (монтируется на участке недалеко от дома). Второй, внутренний, содержит конденсатор и автоматику и устанавливается в помещении. Компрессор может располагаться или снаружи, чтобы не шумел в доме, или во внутреннем модуле. В моноблоках все элементы собираются в общем корпусе и монтируются в доме, а с улицей соединяются гибким воздуховодом. Они поставляются большинством фирм, но обладают ограниченной мощностью — обычно 3-16 кВт. Есть моноблоки, допускающие как наружный, так и внутренний монтаж. В последние годы, в связи с ухудшением вентиляции жилья из-за широкого применения новых герметичных окон со стеклопакетами, тепловые насосы «воздух-вода» получили дополнительное развитие. Помимо отопления и подготовки горячей воды, некоторые модели «научились» не только работать в системах вентиляции, но еще использовать тепло отработанного (отточного) воздуха помещений.

Источник: http://www.rdom.com.ua

Энергоэффективность как цель

На рубеже веков проблема повсеместного энергорасточительства сдерживает должное развитие экономики России. Низкая по сравнению с зарубежными странами энергоэффективность нашей экономики приводит к высоким издержкам общества на свое энергообеспечение, способствует нарушению устойчивого энергоснабжения населения и экономики страны, затрудняет сохранение энергетической безопасности России. Поэтому повышение эффективности использования энергии на всех этапах добычи, преобразования и использования энергоресурсов превращается в одну из значимых как для страны в целом, так и для всех потребителей топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Особую значимость приобретает проблема рационального использования энергоресурсов у потребителя.

По оценкам специалистов запланированное на первое десятилетие XXI века удвоение в России внутреннего валового продукта вызывает рост расчетной потребности в топливно-энергетических ресурсах в 1,6-1,7 раза (при сохранении энергоемкости на уровне 2000 г.), что потребует непосильных для бюджета страны финансовых затрат.

Целенаправленная государственная энергосберегающая политика, сущность которой сводится к устойчивому обеспечению населения и экономики страны энергоносителями, повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, обеспечению энергетической безопасности нашего государства, может быть выходом из создавшейся ситуации.

Современное состояние в области энергоэффективности можно оценить как период перевода основных направлений работ от формирования идеологии и нормативно-правовых положений в сферу практической деятельности, последовательной, поэтапной отработки технологии «реального энергосбережения».

Энергосберегающая политика может быть осуществлена путем предварительной инспекции энергетического хозяйства и эффективности использования ТЭР всеми потребителями энергоресурсов (промышленные предприятия, объекты жилищно-коммунального хозяйства, бюджетополучатели и др.), т. е. путем проведения энергетических обследований и составления энергетических паспортов.

Поскольку энергетика является фундаментом, на который опирается экономика любого государства, то только обеспеченность страны энергоресурсами, повышение эффективности их использования могут обеспечить повышение качества жизни всего населения и энергетическую безопасность страны.

Для разработки мероприятий по повышению эффективности использования энергоресурсов у по требителей ТЭР Законом «Об энергосбережении» предусмотрены энергетические обследования (энергоаудит).

Энергетический аудит потребителей ТЭР можно рассматривать как техническое инспектирование энергогенерирования и энергоиспользования на обследуемом объекте в целях определения возможной экономии энергии и выработки предложений для ее достижения.

В реализацию правительственной программы активного энергосбережения должны быть вовлечены сотни тысяч специалистов-энергетиков, в настоящее время не готовых к проведению работ не только по выявлению эффективности использования энергии, но и разработке конкретных энергосберегающих мероприятий.

Для проведения энергоаудита необходимы специалисты, обладающие рядом профессиональных навыков: знанием наиболее распространенных технологий, принципов работы и схемных решений основного энергопотребляющего оборудования; умением проводить расчеты энергетических балансов предприятий, отдельных потребителей; выполнять поверочные и конструктивные расчеты как энергопотребляющего, так и энергосберегающего оборудования.

Увеличение доли энергоресурсов в себестоимости продукции и повышения тарифов на все виды энергоносителей способствуют пристальному вниманию руководителей и инженерно-технических работников предприятий к вопросам рационального использования энергоресурсов. При разработке программ энергосбережения и отдельных энергосберегающих мероприятий на предприятиях возникает потребность в методической и технической литературе, позволяющей специалистам широкого профиля решать специфические задачи энергосбережения.

Разрозненные издания специализированной нормативно-технической литературы, аккумулирующей многие аспекты рационального использования ТЭР, сдерживают практическую реализацию целенаправленной государственной политики по повышению эффективности использования ТЭР.

Для оказания помощи работникам энергослужб потребителей ТЭР в выборе и реализации энергосберегающих мероприятий предлагаются некоторые научно-практические и методические материалы, собранные из опубликованных источников и изложенные в настоящем издании и прилагаемых к нему CD-дисках.

Настоящее издание, включающее семь разделов книги и значительный дополнительный материал, изложенный на CD-дисках, может быть полезно как работникам энергоаудиторских фирм, так и работникам энергослужб предприятий, на плечи которых ложится основная тяжесть работы по снижению не только энергопотребления, но и финансовых затрат на их оплату.

Приводимые в первом разделе сведения об основах государственного управления энергосбережением, нормативно-правовой и нормативно-технической базе энергосбережения, об особенностях и методологии проведения энергоаудита на типовых промышленных объектах и объектах жилищно-коммунального хозяйства позволяют читателям получить представление об актуальности проблемы энергосбережения и способах ее решения как в масштабах государства, так и в отдельных системах энергообеспечения конкретных потребителей. Существующая в настоящее время нормативная база энергосбережения приведена на CD-дисках, что облегчает пользователю поиск необходимых документов.

Возможности потребления тепловой энергии для производственных целей и для удовлетворения жизненных благ населения ограничиваются не только объемами добываемых энергоресурсов, но и возможностями и эффективностью промышленных и муниципальных источников тепловой и электрической энергии.

И хотя значительная часть источников тепловой энергии — это крупные ТЭС и ТЭЦ федерального уровня и входящие в региональные компании (АО-энерго), однако, более трети тепловой энергии производится на промышленных ТЭЦ и котельных, обеспечивающих энергоснабжение не только предприятия, но и объектов жилищно-коммунального хозяйства.

Технический уровень основного и вспомогательного оборудования, схемные решения крупных ТЭС и ТЭЦ позволяют достигать удовлетворительных показателей эффективности использования энергии топлива. Основные резервы энергосбережения в таких источниках лежат, как правило, в обоснованных режимах эксплуатации оборудования в условиях прохождения максимумов и минимумов нагрузки.

Основное оборудование промышленных и муниципальных источников тепловой энергии в значительной мере физически и морально устарело, существенно уступает по эффективности использования энергии современному оборудованию, но не смотря на это имеют большой потенциал снижения энергозатрат на производство энергии.

Рассматриваемые в во втором разделе вопросы направлены на более полное использование возможностей энергосбережения, в первую очередь, в промышленных и муниципальных котельных, в которых в силу финансовых причин не предусматривается замена оборудования на современное.

Приводимые краткие и расширенные рекомендации по конкретному энергосбережению не затрагивают таких прогрессивных кардинальных изменений технологических схем и оборудования, как внедрение газотурбинных надстроек к паротурбинным ТЭЦ, теплоснабжение на базе тепловых насосов, энергообеспечение при сжигании бытовых и древесных отходов, использование автономных источников теплоснабжения и т. д.

Предлагаемый подход — рекомендации по повышению эффективности использования энергии без реализации крупнозатратных мероприятий — реализуется и применительно к тепловым сетям.

В первую очередь рассматриваются возможности энергосбережения в протяженных разветвленных распределительных тепловых сетях, в которых сверхнормативные тепловые потери с утечками теплоносителя через изоляцию теплопроводов достигают 15^-20 %.

Системы электроснабжения промышленных предприятий, спроектированные на номинальный режим, работают, как правило, с недогрузкой. Это вызывает снижение коэффициента мощности в системе электроснабжения, увеличение доли потерь в трансформаторах, электрических машинах и аппаратах. В таких условиях возрастает роль энергетических обследований систем электроснабжения с целью определения мест нерационального и расточительного использования электроэнергии и разработки мероприятий по ее экономии. Одновременно с этим не меньший интерес для предприятий представляют вопросы экономии финансовых средств на электроэнергию. В последнее время промышленные предприятия получили возможность самостоятельного выбора типа тарифов для оплаты за электроэнергию. Возникли новые задачи: не только найти способы экономии электроэнергии, но и на основе анализа режима работы предприятия и электропотребления определить для предприятия наиболее выгодный тип тарифов, помочь предприятию в составлении не ущемляющих его интересы договоров на электроснабжение.

Однако система электроснабжения и электропотребления не может рассматриваться только отдельно от других направлений энергетического обследования. Чисто «электротехнических» мероприятий по экономии электроэнергии не так уж и много. Это снижение потерь в электросетях предприятия, в трансформаторах, в электрооборудовании и осветительных приборах, использование более энергоэффективного электрооборудования, оптимизация его нагрузки, замена недогруженного электрооборудования на электрооборудование меньшей мощности, или отключении части недогруженного электрооборудования. Это также снижение потерь путем регулировки напряжения питания, повышения коэффициента мощности. Эти и другие возможности снижения электропотребления рассматриваются в третьем разделе.

Одной из типовых, как для промышленных предприятий, так и для объектов жилищно-коммунального хозяйства, является система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, функциональное назначение которой состоит в обеспечении заданных параметров микроклимата в зданиях и сооружениях разного назначения. Здание как энергетическая система представляет собой совокупность помещений, каждое из которых характеризуется индивидуальными особенностями.

Энергосбережение как комплекс мер, направленных на сокращение расхода энергии от внешних источников, подразумевает в первую очередь ис пользование таких систем, которые заведомо экономичнее других. Объем энергопотребления определяется совокупностью большого числа факторов и переменно во времени суток и года.

Суммарный расход энергии системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха складывается из двух частей. Первая составляющая направлена на нейтрализацию возмущающих тепловых воздействий для стабилизации температурных условий (отопление-охлаждение здания). Влияние наружной и внутренней сред на эту долю расходования энергии — косвенное и проявляется посредством теплового и воздушного режима здания.

Вторая составляющая связана с тепловой обработкой и перемещением воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха и представляет собой расход энергии на вентиляцию. Зависимость второй части расхода энергии от параметров наружной среды — прямая. Имея в виду неоднозначную взаимосвязь двух составляющих энергопотребления, для объективной оценки следует оперировать суммарной величиной расхода.

Сокращение энергопотребления системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не может осуществляться в ущерб качеству микроклимата. Кроме того, снижение энергопотребления должно быть оправдано экономически, то есть должны использоваться решения, не требующие дополнительных инвестиций. Существующий в настоящее время арсенал средств позволяет существенно понизить потребление энергии. Однако во многих случаях реализация всего комплекса мер сопряжена со значительными капиталовложениями и в конечном итоге может оказаться нерентабельной.

Говоря о приоритетах энергосбережения, следует иметь в виду, что прежде всего должны осуществляться меры по снижению тепловой годовой нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Это требует реализации при проектировании комплекса архитектурно-планировочных мер и усиления теплозащиты здания.

При проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха следует отдавать предпочтение рациональным видам систем. Одновременно следует закладывать меры по снижению энергопотребления в эксплуатационных условиях. Такие мероприятия связаны с регулированием мощности систем.

Передовой опыт показывает, что с помощью перечисленных средств, которые являются традиционными, удается снизить удельное энергопотребление систем на 70 %.

Лишь во вторую очередь подлежат реализации меры по вовлечению в оборот вторичных энергоресурсов. Наибольшее распространение в данной области техники получили активные способы утилизации ВЭР с помощью теплообменных аппаратов. Наряду с активным, эффективным представляется пассивный способ утилизации — за счет совмещения функций ограждения и системы обеспечения микроклимата. Использование возобновляемых источников энергии для обеспечения микроклимата не является первоочередной задачей, однако, это один из способов снижения удельного энергопотребления и может рассматриваться в качестве перспективного.

За последние десять лет в России произошел перелом в строительном комплексе в направлении улучшения энергетической эффективности гражданских (жилых и общественных) зданий и использования новых энергоэффективных строительных материалов и технологий. Строительная отрасль, как никакая другая отрасль промышленности в России, переживает стремительный подъем. Такой перелом произошел благодаря работе большого коллектива строителей на всех уровнях, и в первую очередь активной позиции ряда исследовательских организаций (НИИСФ, РААСН, ЦНИИЭПжилища, ЦЭНЭФ и других организаций с использованием передового международного опыта, и в частности Общества по защите природных ресурсов) и поддержки Управлением технического нормирования бывшего Госстроя РФ. За последние годы был разработан, утвержден и внедрен целый комплекс нормативно-технической документации на федеральном и региональном уровнях. В том числе за последнее время были утверждены новый СНиП «Тепловая защита зданий» взамен прежнего СНиП «Строительная теплотехника» и три новых ГОСТа по энергетическому аудиту зданий, а также около 50 территориальных строительных норм (ТСН) по энергосбережению в зданиях. Госстроем РФ создана новая система контроля качеством строительной продукции (Государственный архитектурно-строительный надзор. Государственная экспертиза строительной продукции и Система сертификации строительной продукции и услуг).

В целом энергопотребление на отопление вновь построенных за последние 10 лет зданий снизилось от 35 до 45 % в зависимости от типов зданий. По данным Госстроя РФ, уже 6 % (170 млн кв. м) от всего фонда жилых зданий России (2818 млн кв. м) соответствуют требованиям новых норм. Нашли широкое применение проекты зданий с уширенным корпусом (до 22-25 м по сравнению с прежним 12 м). Произошел переход от повсеместного распространения однослойного и трехслойного панельного домостроения к монолитно-каркасному домостроению с наружной теплоизоляцией и вентилируемыми фасадами. Домостроительные комбинаты, продолжающие выпускать индустриально изготавливаемые здания из панельных конструкций, перешли к большему разнообразию выпускаемых изделий. Здания, возводимые из этих конструкций, не отличаются по внешнему виду от монолитно-каркасных зданий. Причем по себестоимости наружные панельные стены в три раза большей по сравнению с прежней теплозащитой на 10-15% дешевле прежних, например, в домостроительном комбинате г. Якутска. Повсеместно стали применяться окна с однокамерными и двухкамерными стеклопакетами и переплетами из клееной древесины, дерево-алюминиевых или пластмассовых профилей.

Предлагаемый материал по энергосбережению в ограждающих конструкциях зданий включает описание нового поколения норм и стандартов по тепловой защите зданий, пособие по проектированию тепловой защиты зданий согласно СНиП 23-02 с упором на использование потребительского подхода и описание конструкционных материалов и конструктивных решений в ограждающих конструкциях зданий при выполнении энергосберегающих мероприятий.

Принципы, заложенные в основу комплекса норм и стандартов по тепловой защите зданий, являются новыми, поэтому в шестом разделе даны разъяснения новой методологии нормирования тепловой защиты зданий, методов ее контроля и проектирования.

Специалисты предприятий, занимающихся энергосбережением, должны обладать не только теоретическими знаниями, но и навыками решения практических задач. Такими задачами являются: составление энергетических балансов технологических установок, цехов и предприятий, оценка потенциала энергосбережения, расчет эффективности от внедрения энергосберегающих мероприятий, проводимых в рамках энергетических обследований. Поэтому в издании приведены типовые задачи и способы их решения, способствующие приобретению практических навыков в области энергосбережения.

Рассматриваемые в седьмом разделе методические рекомендации заключаются в обеспечении практических пользователей простыми и надежными инструментами экономического анализа энергосберегающих мероприятий (ЭС/И). Они могут быть использованы разработчиками энергосберегающих мероприятий, а также лицами и организациями, осуществляющими экспертизу энергосберегающих проектов.

Методические рекомендации содержат научно обоснованные методы оценки эффективности инвестиций в ЭСМ (проекты), базирующиеся на современной международной и отечественной практике, рекомендации по их применению в различных хозяйственных ситуациях и примеры расчета. Они мо гут быть использованы для разработки технико-экономического обоснования (ТЭО) при проектировании технического перевооружения и реконструкции объектов производства и ЖКХ.

Рекомендации ориентированы на использование компьютерной программы, Автоматизированного расчета энергосберегающих проектов (АРЭП), позволяющей легко и быстро осуществлять инвестиционный анализ, формировать банк ЭСМ на предлагаемом программном обеспечении, а также осуществлять бизнес-планирование и экспертизу ЭСМ.

Многие из приведенных задач решают чисто методические вопросы и предназначены для приобретения пользователей навыков расчета экономии энергии. Численные значения исходных данных в таких задачах могут носить условный характер.

Значительная часть материалов издания хотя и была опубликована в разрозненных изданиях, но трудно доступна широкому читателю.

Концентрация этого материала большим коллективом авторов привела к некоторым особенностям построения разных разделов книги, которые, однако, не затрудняют пользование настоящим изданием.

Авторы и составители предлагаемого методического пособия использовали не только свой опыт работы по данной проблеме, но и опыт своих коллег, изложенный в открытой печати.

Мы надеемся, что последующие переиздания учтут замечания и пожелания читателей, вдумчиво использующих собранный материал. Мы будем вносить в него изменения и дополнения, касающиеся новостей в политике и практике энергосбережения, в энергосберегающих технологиях.

Данилов О.Л.