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.

Добавить комментарий