Современные технологии и методология энергосбережения

 

 Показатели энергетической эффективности

Показатели энергосбережения характеризуют деятельность по реализации мер, направленных на эффективное использование и экономное расходование ТЭР на всех стадиях их жизненного цикла.

Показатели энергосбережения используют при:

- планировании и оценке эффективности работ по энергосбережению;

- проведении энергетических обследований (энергетического аудита) потребителей энергоресурсов;

- формировании статистической отчетности по эффективности энергоиспользования. Показатели энергосбережения различают по уровню интегрированности рассматриваемого объекта деятельности. Объектом деятельности по энергосбережению может быть определенная продукция, технологический процесс, участок, цех, производство, предприятие — потребитель энергоресурсов, регион, субъект федерации, Российская Федерация в целом.

Организационную, техническую, научную, экономическую деятельность в области энергосбережения характеризуют показателями:

- фактической экономии ТЭР, в т.ч. за счет нормирования энергопотребления на основе технологических регламентов и стандартов (отраслевых, региональных, предприятий); экономического стимулирования (отраслей, регионов, предприятий, персонала);

- снижения потерь ТЭР, в т.ч. за счет оптимизации режимных параметров энергопотребления; проведения не требующих значительных инвестиций энергосберегающих мероприятий по результатам энергетических обследований; внедрения приборов и систем учета ТЭР; подготовки кадров; проведения рекламных и информационных кампаний;

- снижения энергоемкости производства продукции (на предприятии) и валового внутреннего продукта (в регионе, в стране), в т.ч. за счет внедрения элементов структурной перестройки энергопотребления, связанной с освоением менее энергоемких схем энергообеспечения, вовлечением в энергетический баланс нетрадиционных возобновляемых источников энергии, местных видов топлива, вторичных энергоресурсов; реализации проектов и программ энергосбережения, энергосберегающих технологий, оборудования, отвечающего мировому уровню, и т.п.

Информирование об энергоэффективности

1. В мировой практике важным инструментом энергосберегающей политики является информирование об энергоэффективности электробытовых приборов, строительных и теплоизоляционных материалов, зданий, коммунального теплоэнергетического оборудования, автотранспорта. Маркировка (этикетирование) являются лучшими для потребителя способами получения информации об энергетической эффективности приобретаемого им оборудования (прибора).

   Маркировка (этикетирование) электробытовых приборов в разных странах имеет свои особенности. В странах ЕС и большинстве стран Европы маркировку и этикетки энергоэффективности имеют холодильники, морозильники, стиральные, сушильные, посудомоечные машины, кондиционеры, водоподогреватели, микроволновые печи, плиты, источники света; в США — холодильники, морозильники, стиральные, посудомоечные машины, кондиционеры, водоподогреватели, флуоресцирующие лампы, а также горелки и топочные устройства.

   Маркировку и этикетирование строительных и теплоизоляционных материалов, зданий производят в Германии, Англии, Франции, коммунального теплоэнергетического оборудования — в Германии, автотранспорта — во Франции.

   Состояние информирования потребителей об энергоэффективности разных типов продукции через основанные на обязательных и рекомендательных стандартах (Ст) системы этикетирования (маркировки — М) и сертификации (Се) представлено ниже.

   В российском законе «Об энергосбережении» и федеральной целевой программе «Энергосбережение России» также определена необходимость маркирования производимого бытового оборудования с указанием соответствия его показателей энергопотребления требованиям, установленным государственными стандартами.

   ---

    

   Энергоаудит предприятий с целью энергосбережения и ресурсосбережения

   Основой для разработки и реализации программ энергоресурсосбережения является энергоаудит, включающий энергетические обследования, оценку имеющихся резервов экономии и определение технико-экономической эффективности предложенных мероприятий по энергоресурсосбережению.

   Основные этапы исследования и их содержание

   Этап 1 (подготовительный)                                              

   Этап 2 (первичные исследования)                                  

   Этап 3 (полное изучение состояния предприятия с точки зрения энерго и ресурсосбережения)

   Этап 4 (мониторинг)                                                    

   Методика организации и проведения исследований и расчётов основывается на стандартном (типовом) алгоритме, что сокращает общие затраты на его проведение.

   Вопрос о проведении необходимых исследований обычно решается непосредственно с руководством организации, заинтересованном в повышении экономической эффективности систем энергоресурсообеспечения. Появление заинтересованности руководителя в необходимости проведения мероприятий по энергоресурсосбережению и связанных с этим исследований приводит к снятию многих проблем, которые могут возникнуть при проведении этой работы.

   Организация и проведение работ по снижению энергоресурсопотреблению обследуемой организации обычно проводится в четыре этапа:

   Этап 1 (подготовительный):

   Ознакомление с основными потребителями, общей структурой систем производства и распределения энергоресурсов, стоящими перед энергоресурсоснабжающим предприятием проблемами, затрудняющими его нормальное функционирование (дефицит мощностей и др.).

   Разработка программы работ по проведению необходимых исследований с указанием сроков выполнения и стоимости его этапов.

   Заключение договора на выполнение расчётной части и разработки мероприятий по снижению энерго- и ресурсозатрат.

   Передача заказчику для заполнения таблиц, разработанных для сбора предварительной информации при проведении исследований.

   Этап 2 (первичные исследования):

   Сбор общей документальной информации:

   - по годовому за базовый и текущий период потреблению и распределению энергоресурсов;

   - по используемому оборудованию его технологическим характеристикам, продолжительности и режимах эксплуатации, техническом состоянии;

   - общие схемы ресурсораспределения и расположения объектов;

   - ознакомление с имеющейся проектной документацией и проектными показателями эффективности, существующей системой учета энергоресурсов. Анализ режимов эксплуатации оборудования систем снабжения энергоресурсами и, существующих договоров и тарифов на снабжение энергоресурсами;

   - наличие систем коммерческого и внутреннего учета расхода энергоресурсов.

   Составление карты потребления энергоресурсов, определение дефицита мощностей.

   Ознакомление с состоянием систем электроснабжения и освещения. Предварительная оценка возможностей экономии энергоресурсов, выявление систем и установок, имеющих потенциал для энергосбережения.

   Разработка и согласование программы проведения полного изучения состояния предприятия с позиции энерго и ресурсосбережения. Корректировка (при необходимости) содержания, сроков и стоимости договора на проведение иследований.

   Этап 3 (полное изучение состояния предприятия с точки зрения энерго- и ресурсосбережения):

   Сбор дополнительной, необходимой документальной информации по тарифам на закупаемые энергоресурсы, формированию себестоимости энергоресурсов на обследуемом предприятии, режимам эксплуатации оборудования и систем распределения за базовый (предыдущий) и текущий год.

   Проведение приборных обследований объектов предприятия и режимов эксплуатации в соответствии с согласованной программой исследований. Конечная цель - это снижение расходов энергоресурсов, а также финансовых затрат на их производство и потребление.

   Определение потенциала экономии энергии и экономических преимуществ от внедрения различных предлагаемых мероприятий с технико-экономическим обоснованием окупаемости предполагаемых инвестиций по их внедрению.

   Разработка конкретной программы по энергосбережению с выделением первоочередных, наиболее эффективных и быстро окупаемых мероприятий. Составление и представление руководству организации или предприятия-заказчика отчета с программой энергоресурсосбережения.

   Этап 4 (мониторинг):

   Организация на предприятии системы постоянно действующего учета и анализа эффективности расхода энергоресурсов подразделениями и предприятиями в целом.

   Продолжение деятельности, дополнительное более углубленное обследование наиболее перспективных в части энергосбережения систем, дополнение программы реализации мер по энергосбережению, изучение и анализ достигнутых результатов.

   Решение о реализации программы энергоресурсосбережения принимается организацией-заказчиком.

   Содержание отчета энергетического обследования предприятия

   Содержание отчета включает в себя:

   - Титульный лист с указанием исполнителей.

   - Содержание.

   - Введение.

   - Аннотацию основных решений по энергосбережению.

   - Описание предприятия.

   - Технический паспорт предприятия (или отдельных систем)

   - Структурные схемы энергоснабжения и энергопотребления.

   - Оценку возможностей экономии энергии по системам снабжения энергоресурсами и основным энергопотребляющим технологическим процессам и объектами предприятия.

   - Обзор предлагаемых решений по энергоресурсосбережению.

   - Программа энергоресурсосбережения.

    Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов

   Предназначен для получения в концентрированном виде объективную информацию об уровне и эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на производственных предприятиях топливно-энергетического комплекса, промышленности и коммунального хозяйства.

   Энергетический паспорт потребителя ТЭР разрабатывают на основе энергетического обследования, проводимого с целью оценки эффективности использования ТЭР, разработки и реализации энергосберегающих мероприятий.

   Разработку и ведение паспорта обеспечивает потребитель ТЭР.

   Энергетический паспорт потребителя ТЭР должен храниться на предприятии, в территориальном органе государственного энергетического надзора и в организации, проводившей энергоаудит.

   Энергетический паспорт состоит из следующих разделов.

   1 общие сведения о потребителе ТЭР;

   2 сведения о потреблении ТЭР:

   - общее потребление энергоносителей,

   - потребление электроэнергии,

   - потребление тепловой энергии,

   - потребление котельно-печного топлива,

   - потребление моторного топлива;

   3 сведения об эффективности использования ТЭР;

   4 мероприятия по энергосбережению и повышению эффективности использования ТЭР;

   5 выводы.

   Заключительный раздел энергетического паспорта потребителя ТЭР должен включать:

   - перечень зафиксированных при обследовании потребителя фактов непроизводительных расходов ТЭР с указанием их величины в стоимостном и натуральном выражении;

   - предлагаемые направления повышения эффективности использования ТЭР с оценкой экономии последних в стоимостном и натуральном выражении с указанием затрат, сроков внедрения и окупаемости;

   - количественную оценку снижения уровня непроизводительных расходов ТЭР за счет внедрения энергосберегающих мероприятий:

   - беззатратных и низкозатратных;

   - среднезатратных;

   - высокозатратных.

    Учет электроэнергии на предприятиях

   По назначению системы учета электрической энергии предприятий подразделяются на системы коммерческого и технического учета.

   Коммерческим или расчетным учетом называют учет поставки/потребления энергии предприятием для денежного расчета за нее (соответственно приборы для коммерческого учета называют коммерческими, или расчетными).

   Техническим, или контрольным учетом называют учет для контроля процесса поставки/потребления энергии внутри предприятия по его подразделениям и объектам (соответственно используются приборы технического учета).

   Два вида учета, коммерческий и технический, имеют свою специфику.

   Коммерческий учет (АСКУЭ) имеет устоявшуюся схему энергоснабжения, для него характерно наличие небольшого количества точек учета, по которым требуется установка приборов повышенной точности, а сами средства учета должны выбираться из государственного реестра измерительных средств. Кроме того, системы коммерческого учета в обязательном порядке пломбируются, что ограничивает возможности внесения в них каких-либо оперативных изменений со стороны персонала предприятия.

   Технический учет (АСТУЭ), наоборот, динамичен и постоянно развивается, отражая меняющиеся требования производства; для него характерно большое количество точек учета с разными задачами контроля энергоресурсов, по которым можно устанавливать в целях экономии средств приборы пониженной точности. Отсутствие пломбирования приборов энергосбытовой организацией позволяет службе главного энергетика предприятия оперативно вносить изменения в схему технического контроля энергоресурсов, в уставки первичных измерительных приборов в соответствии с текущими изменениями в схеме энергоснабжения предприятия и спецификой решаемых производственных задач.

   Классификация счетчиков электрической энергии

   Оценка эффективности внедрения энергосберегающих технологий невозможна без контроля и учета электроэнергии, потребляемой предприятиями по различным направлениям своей деятельности.

   Технические требования к электронным счетчикам электрической энергии переменного тока сформулированы в ГОСТ 26035-83 "Счетчики электрической энергии переменного тока электронные. Общие технические условия" и в межгосударственных стандартах ГОСТ 30206-94 (МЭК 687-92)"Статические счетчики ватт-часов активной энергии переменного тока (классы точности 0,2S и 0,5S)", ГОСТ 30207-94 (МЭК 1036-90) "Статические счетчики ватт-часов активной энергии переменного тока (классы точности 1 и 2)".

   Используя указанные стандарты и проведя анализ современного парка электросчетчиков различных изготовителей, была выделена следующая терминология и общая классификация электросчетчиков. Все счетчики можно подразделить по 4 группам признаков:

   1) по роду тока (переменного или постоянного; основной род тока, на котором работают электроустановки промышленных предприятий стран СНГ - переменный 3-фазный ток частотой 50 Гц; вместе с тем на отдельных предприятиях используется как постоянный ток, так и переменный ток повышенной частоты; во многих зарубежных странах переменный ток имеет частоту 60 Гц), количеству фаз (однофазные или трехфазные; однофазные счетчики 2-проводного включения применяются в сетях напряжения до 230 В для учета электроэнергии при малых мощностях нагрузки, а трехфазные - в сетях напряжением 380 В и выше для любых мощностей нагрузки), виду сети (2-проводные однофазные, трехфазные 3-проводного и 4-проводного включения);

   2) классу точности (обычные, или рабочие счетчики с диапазоном классов {3.0, ..., 0.2} и образцовые c диапазоном классов {0.03, ..., 0.2}; вторые используются для поверки рабочих счетчиков);

   3)  по элементной базе (электромеханические, или индукционные, - с индукционной измерительной частью и механическим сумматором-индикатором, гибридные - с электронной измерительной частью и механическим сумматором или с индукционной измерительной частью и электронным сумматором-индикатором, электронные - со 100 % электронным исполнением как измерительной, так и показывающей частей; электронные счетчики могут выполняться на интегральных схемах с фиксированным в процессе их производства набором функций "на жесткой логике" или на микропроцессорных элементах с гибкими, программируемыми в условиях эксплуатации функциями);

   4) по интерфейсу дистанционного съема информации (с импульсным выходом, который может использоваться как поверочный и/или телеметрический для передачи данных в АСКУЭ, причем этот выход может реализовываться в виде релейного "сухого" контакта, транзистора с закрытым (активным)  или открытым (пассивным) коллектором, в виде гальванически развязанного оптоэлектронного выхода; с цифровым интерфейсом, включая, в частности, встроенный модем , с оптическим портом для управления счетчиком и съема данных на подключаемый к порту переносной компьютер или пульт управления). 

   Приборы для учета тепловой энергии

   Теплосчетчики подразделяются на следующие виды:

   · тахометрические;  

   · электромагнитные;  

   · ультразвуковые  

   · вихревые.  

   Тахометрические теплосчетчики (крыльчатые, турбинные, винтовые) наиболее простые приборы. Механические теплосчетчики состоят из тепловычислителя и механических роторных или крыльчатых водосчетчиков. Это пока наиболее дешевые теплосчетчики, но к их стоимости надо обязательно добавлять стоимость специальных фильтров, которые устанавливаются перед каждым механическим теплосчетчиком.

   Электромагнитные теплосчетчики производят вычисление тепловой мощности и тепловой энергии на основе данных об объемном расходе и объеме теплоносителя, температур на прямом и обратном трубопроводе с учетом изменения теплоемкости теплоносителя при изменении разности температур на входе и выходе. Поскольку при этом возникают малые величины тока, то электромагнитные теплосчетчики очень чувствительны к качеству монтажа, условиям эксплуатации.

   Ультразвуковые теплосчетчики работают на принципе изменения времени прохождения ультразвукового сигнала от источника до приемника сигналов, которое зависит от скорости потока жидкости. Ультразвуковые теплосчетчики хорошо работают при измерении расхода чистой, однородной жидкости, проходящей по чистым трубам. Кроме стандартных функций по измерению расхода, объема теплоносителя, его температуры и давления, вычисления потребленного или произведенного тепла, ультразвуковые теплосчетчики также могут иметь функцию регулирования подачи теплоносителя по двум независимым каналам.

   Вихревые теплосчетчики работают на принципе широко известного природного явления - образование вихрей за препятствием, стоящим на пути потока. Конструктивно вихревые теплосчетчики состоят из треугольной призмы, вертикально установленной в трубе, измерительного электрода, вставленного в трубу далее по течению жидкости, и установленного снаружи трубы постоянного магнита. При скоростях среды выше определенного предела вихри образуют регулярную дорожку, называемую "дорожкой Карно". Частота образования вихрей при этом прямо пропорциональна скорости потока. Вихревые теплосчетчики чувствительны к резким изменениям в потоке жидкости, к наличию крупных примесей, но безразличен к отложениям в трубах и магнитным примесям (железо в воде).

    Структура потерь электроэнергии

   Потери электроэнергии в электрических сетях - важнейший показатель эффективности и рентабельности их работы.

   Потери электрической энергии подразделяются следующим образом:

   · Фактические (отчетные) потери электроэнергии - разность между поступлением  (поставкой)  электрической  энергии в электрическую сеть  и отпуском  электрической  энергии из сети,  а также объемом электрической энергии, потребленной энергопринимающими устройствами и субъектами;

   · Технологические потери (расход) электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям (далее - ТПЭ) – потери в линиях и оборудовании электрических сетей, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии в соответствии с техническими характеристиками и режимами работы линий и оборудования с учетом расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и потерь, вызванных погрешностью системы учета электроэнергии. Определяются расчетным путем;

   · Небаланс потерь (коммерческие потери), представляющий собой разность между отчетными и технологическими потерями, получаемыми суммированием потерь во всех элементах сети.

    Структура потерь тепловой энергии

   Любую теплоэнергетическую систему можно условно разбить на три основные участка:

   1. участок производства тепловой энергии (котельная);

   2. участок транспортировки тепловой энергии потребителю (трубопроводы тепловых сетей);

   3. участок потребления тепловой энергии (отапливаемый объект).

   Каждый из приведенных участков обладает характерными непроизводительными потерями, снижение которых и является основной функцией энергосбережения. Рассмотрим каждый участок в отдельности.

   1.Участок производства тепловой энергии. Существующая котельная.

   Главным звеном на этом участке является котлоагрегат, функциями которого является преобразование химической энергии топлива в тепловую и передача этой энергии теплоносителю.

   На участке производства тепловой энергии при нормальной работе котлоагрегата всегда существуют три вида основных потерь: с недожогом топлива и уходящими газами (обычно не более18%), потери энергии через обмуровку котла (не более 4%) и потери с продувкой и на собственные нужды котельной (около 3%). Указанные цифры тепловых потерь приблизительно близки для нормального не нового отечественного котла (с КПД около 75%). Более совершенные современные котлоагрегаты имеют реальный КПД около 80-85% и стандартные эти потери у них ниже. Однако они могут дополнительно возрастать:

   · Если своевременно и качественно не проведена режимная наладка котлоагрегата с инвентаризацией вредных выбросов, потери с недожогом газа могут увеличиваться на 6-8 %;

   · Диаметр сопел горелок, установленных на котлоагрегате средней мощности обычно не пересчитывается под реальную нагрузку котла. Однако подключенная к котлу нагрузка отличается от той, на которую рассчитана горелка. Это несоответствие всегда приводит к снижению теплоотдачи от факелов к поверхностям нагрева и возрастанию на 2-5% потерь с химическим недожогом топлива и уходящими газами;

   · Если чистка поверхностей котлоагрегатов производится, как правило, один раз в 2-3 года, это снижает КПД котла с загрязненными поверхностями на 4-5% за счет увеличения на эту величину потерь с уходящими газами. Кроме того, недостаточная эффективность работы системы химводоочистки (ХВО) приводит к появлению химических отложений (накипи) на внутренних поверхностях котлоагрегата значительно снижающих эффективность его работы.

   · Если котел не оборудован полным комплектом средств контроля и регулирования (паромерами, теплосчетчиками, системами регулирования процесса горения и тепловой нагрузки) или если средства регулирования котлоагрегата настроены неоптимально, то это в среднем дополнительно снижает его КПД на 5%.

   · При нарушении целостности обмуровки котла возникают дополнительные присосы воздуха в топку, что увеличивает потери с недожогом и уходящими газами на 2-5%

   · Использование современного насосного оборудования в котельной позволяет в два-три раза снизить затраты электроэнергии на собственные нужды котельной и снизить затраты на их ремонт и обслуживание.

   · На каждый цикл "Пуск-останов" котлоагрегата тратится значительное количество топлива. Идеальный вариант эксплуатации котельной - ее непрерывная работа в диапазоне мощностей, определенном режимной картой. Использование надежной запорной арматуры, высококачественной автоматики и регулирующих устройств позволяет минимизировать потери, возникающие из-за колебаний мощности и возникновения нештатных ситуаций в котельной.

   Таким образом, постоянные неявные дополнительные потери только при производстве тепла в котельной могут достигать величины 20-25%.

   2. Потери тепла на участке его транспортировки к потребителю.

   Обычно тепловая энергия, переданная в котельной теплоносителю, поступает в теплотрассу и следует на объекты потребителей. Величина КПД данного участка обычно определяется следующим:

   · КПД сетевых насосов, обеспечивающих движение теплоносителя по теплотрассе;

   · потерями тепловой энергии по длине теплотрасс, связанными со способом укладки и изоляции трубопроводов;

   · потерями тепловой энергии, связанными с правильностью распределения тепла между объектами-потребителями, т.н. гидравлической настроенностью теплотрассы;

   · периодически возникающими во время аварийных и нештатных ситуаций утечками теплоносителя.

   При разумно спроектированной и гидравлически налаженной системе теплотрасс, удаление конечного потребителя от участка производства энергии редко составляет больше 1,5-2 км и общая величина потерь обычно не превышает 5-7%. Однако:

   · использование отечественных мощных сетевых насосов с низким КПД практически всегда приводит к значительным непроизводительным перерасходам электроэнергии.

   · при большой протяженности трубопроводов теплотрасс значительное влияние на величину тепловых потерь приобретает качество тепловой изоляции теплотрасс.

   · гидравлическая налаженность теплотрассы является основополагающим фактором, определяющим экономичность ее работы. Подключенные к теплотрассе объекты теплопотребления должны быть правильно шайбированы таким образом, чтобы тепло распределялось по ним равномерно. В противном случае тепловая энергия перестает эффективно использоваться на объектах потребления и возникает ситуация с возвращением части тепловой энергии по обратному трубопроводу на котельную. Помимо снижения КПД котлоагрегатов это вызывает ухудшение качества отопления в наиболее отдаленных по ходу теплосети зданиях.

   · если вода для систем горячего водоснабжения (ГВС) подогревается на расстоянии от объекта потребления, то трубопроводы трасс ГВС обязательно должны быть выполнены по циркуляционной схеме. Присутствие тупиковой схемы ГВС фактически означает, что около 35-45% тепловой энергии, идущей на нужды ГВС, затрачивается впустую.

   Обычно потери тепловой энергии в теплотрассах не должны превышать 5-7%. Но фактически они могут достигать величины в 25% и выше.

   3. Потери на объектах потребителей тепла. Системы отопления и ГВС существующих зданий.

   Наиболее существенными составляющими тепловых потерь в теплоэнергетических системах являются потери на объектах-потребителях. Наличие таковых не является прозрачным и может быть определено только после появления в теплопункте здания прибора учета тепловой энергии, т.н. теплосчетчика. Опыт работы с огромным количеством отечественных тепловых систем, позволяет указать основные источники возникновения непроизводительных потерь тепловой энергии. В самом распространенном случае таковыми являются потери:

   · в системах отопления связанные с неравномерным распределением тепла по объекту потребления и нерациональностью внутренней тепловой схемы объекта (5-15%);

   · в системах отопления связанные с несоответствием характера отопления текущим погодным условиям (15-20%);

   · в системах ГВС из-за отсутствия рециркуляции горячей воды теряется до 25% тепловой энергии;

   · в системах ГВС из-за отсутствия или неработоспособности регуляторов горячей воды на бойлерах ГВС (до 15% нагрузки ГВС);

   · в трубчатых (скоростных) бойлерах по причине наличия внутренних утечек, загрязнения поверхностей теплообмена и трудности регулирования (до10-15% нагрузки ГВС).

   Общие неявные непроизводительные потери на объекте потребления могут составлять до 35% от тепловой нагрузки.

     Главной косвенной причиной наличия и возрастания вышеперечисленных потерь является отсутствие на объектах теплопотребления приборов учета количества потребляемого тепла. Отсутствие прозрачной картины потребления тепла объектом обуславливает вытекающее отсюда недопонимание значимости принятия на нем энергосберегающих мероприятий.

    Мероприятия по сокращению энергопотерь

   Основной эффект в снижении технических потерь электроэнергии может быть получен за счет технического перевооружения, реконструкции, повышения пропускной способности и надежности работы электрических сетей, сбалансированности их режимов, т. е. за счет внедрения капиталоемких мероприятий.

   К приоритетным мероприятиям по снижению технических потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях 0,4-35 кВ относятся:

   · использование 10 кВ в качестве основного напряжения распределительной сети; 

   · увеличение доли сетей с напряжением 35 кВ; 

   · сокращение радиуса действия и строительство ВЛ (0,4 кВ) в трехфазном исполнении по всей длине; 

   · применение самонесущих изолированных и защищенных проводов для ВЛ напряжением 0,4-10 кВ; 

   · использование максимального допустимого сечения провода в электрических сетях напряжением 0,4-10 кВ с целью адаптации их пропускной способности к росту нагрузок в течение всего срока службы; 

   · разработка и внедрение нового, более экономичного, электрооборудования, в частности, распределительных трансформаторов с уменьшенными активными и реактивными потерями холостого хода, встроенных в КТП и ЗТП конденсаторных батарей; 

   · применение столбовых трансформаторов малой мощности (6-10/0,4 кВ) для сокращения протяженности сетей напряжением 0,4 кВ и потерь электроэнергии в них; 

   · более широкое использование устройств автоматического регулирования напряжения под нагрузкой, вольтодобавочных трансформаторов, средств местного регулирования напряжения для повышения качества электроэнергии и снижения ее потерь; 

   · комплексная автоматизация и телемеханизация электрических сетей, применение коммутационных аппаратов нового поколения, средств дистанционного определения мест повреждения в электрических сетях для сокращения длительности неоптимальных ремонтных и послеаварийных режимов, поиска и ликвидации аварий; 

   · повышение достоверности измерений в электрических сетях на основе использования новых информационных технологий, автоматизации обработки телеметрической информации. 

   Основным и наиболее перспективным решением проблемы снижения коммерческих потерь электроэнергии является разработка, создание и широкое применение автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), в том числе для бытовых потребителей, тесная интеграция этих систем с программным и техническим обеспечением автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), обеспечение АСКУЭ и АСДУ надежными каналами связи и передачи информации, метрологическая аттестация АСКУЭ.

   Однако эффективное внедрение АСКУЭ - задача долговременная и дорогостоящая, решение которой возможно лишь путем поэтапного развития системы учета, ее модернизации, метрологического обеспечения измерений электроэнергии, совершенствования нормативной базы.

   На сегодняшний день к первоочередным задачам этого развития относятся:

   •          осуществление коммерческого учета электроэнергии (мощности) на основе разработанных для энергообъектов и аттестованных методик выполнения измерений (МВИ) по ГОСТ Р 8.563-96. Разработка и аттестация МВИ энергообъектов должны проводиться в соответствии с РД 34.11.333-97 и РД 34.11.334-97;

   •          периодическая калибровка (поверка) счетчиков индукционной системы с целью определения их погрешности;

   •          замена индукционных счетчиков для коммерческого учета на электронные счетчики (за исключением бытовых индукционных однофазных счетчиков);

   •          создание нормативной и технической базы для периодической поверки измерительных трансформаторов тока и напряжения в рабочих условиях эксплуатации с целью оценки их фактической погрешности;

   •          создание льготной системы налогообложения для предприятий, выпускающих АСКУЭ и энергосберегающее оборудование;

   •          совершенствование правовой основы для предотвращения хищений электроэнергии, ужесточение гражданской и уголовной ответственности за эти хищения, как это имеет место в промышленно развитых странах;

   •          создание нормативной базы для ликвидации "бесхозных" потребителей и электрических сетей, обеспечение безубыточных условий их принятия на баланс и обслуживание энергоснабжающими организациями;

   •          создание законодательной и технической базы для внедрения приборов учета электроэнергии с предоплатой.

   К мероприятиям по снижению потерь тепловой энергии в зданиях можно отнести:

   · повышение тепловой устойчивости (утепление внутреннее и наружное) ограждающих конструкций, оконных конструкций, фундамента здания, межэтажных перекрытий, крыши;

   · применение современных ограждающих конструкций с повышенными теплоудерживающими свойствами;

   · оптимизация режима работы тепловых источников;

   · снижение теплопотерь разводок;

   · повышение эффективности использования теплотехнического оборудования;

   · внедрение нетрадиционных источников энергии.

   Энергоэффективная архитектура зданий

   Понятие «Энергоэффективная архитектура зданий» появилось после мирового энергетического кризиса 1974 года. Современные здания обладают огромными резервами повышения их энергоэффективности. И если в самом начале строительства подобных зданий вплоть до 90-х годов основной интерес представляли мероприятия по экономии энергии, то уже в середине последнего десятилетия ХХ века больше внимания уделяется проблемам эффективности использования энергии и приоритет отдается тем энергосберегающим решениям, которые одновременно способствуют повышению качества микроклимата /19/.

   Энергосберегающие технологии в архитектуре зданий сводятся  к выбору формы и ориентации здания, оптимизации ветрового воздействия на здание, повышению теплозащиты и теплоаккумуляционной способности наружных ограждающих конструкций. Также имеют место вопросы размещения теплоизоляционного слоя, уменьшения площади остекления и применения солнцезащиты, использования тепла солнечной радиации в системе теплоснабжения здания.

   В настоящее время энергоэффектвные здания имеются в различны странах мира: США, Финляндии, Германия.

   Основными инновационными энергосберегающими решениями энергоэффективных зданий являются:

   - эффективная теплоизоляция ограждающих конструкций для уменьшения теплопотерь;

   - аккумулирование тепла солнечной радиации в основании здания для снижения нагрузки на систему отопления;

   - применение вентилируемых окон для уменьшения нагрева в летнее время и уменьшения теплопотерь;

   - минимальные утечки воздуха и низкий расход наружного воздуха в системе вентиляции для снижения затрат энергии на отопление здания;

   - эффективное освещение для снижения затрат электрической энергии;

   - система автоматического управления оборудованием климатизации и освещением;

   - использование низкотемпературных отопительных систем,

   солнечные коллекторы, подключенные к магистралям горячей воды;

   - счетчики тепла Индивидуальный контроль температуры у каждого собственника помещений;

   - отказ от районных котельных и переход на индивидуальное отопление зданий (для снижения потерь тепла при передаче тепловой энергии).

   Направления развития энергосберегающих технологий в строительстве зданий

   Развивающиеся научные направления в строительстве (так называемые «умные здания», «пассивные здания», «энергоэффективные здания», «интеллектуальные здания», «экологичные здания» и т.д.) можно представить как способ обеспечения в здании комфортного микроклимата при максимальном использование энергии внешней среды и энергоэффективных элементов здания как единого целого.

   Практика и энергетический аудит показывают, что теплопотери здания обусловлены в основном воздухообменом и тепловым излучением. Значительные теплопотери здания происходят за счет теплового излучения через его стены, окна, пол, потолок. Причиной этого является перепад температур внутри помещения и вне его, особенно в зимний период времени.

   Величина теплопотерь через ограждение зависит от теплоизолирующей способности, площади отдельных элементов и ограждающих конструкций в целом. Только через наружные стены потери тепла могут составить 30-40%.

   Эта величина напрямую связана с показателем их термического сопротивления. Естественно, наименьшие потери будут там, где ниже коэффициент теплопроводности материала стены или его сочетания с теплоизоляционным слоем (при одинаковой толщине стены).

   Таблица 1

   Характеристика материалов по теплопроводности

   Материал	Плотность в сухом состоянии, кг/м3	Расч. коэфф. теплопр., Вт/(м ∙ ºС)
   1.Железобетон	2500	1,92-2,04
   2. Бетон на щебне из природного камня	2400	1,6-1,86
   3.Керамзитобетон	1800	0,8-0,92
   4.Кирпич глиняный обыкновенный	1800	0,81-0,92
   5. Плиты минераловатные на синтет. связующем	125	0,064-0,07
   6. Пенополиетирол	40	0,041-0,05

    

   К «Пассивным домам» относят дома, построенные по высоким стандартам энергосбережения. Для сравнения, энергопотребление пассивного дома составляет менее 25 (кВт·ч)/(м2·год), дома сталинской застройки 600 (кВт·ч)/(м2·год) , дома по новым требованиям СНиПа 350 (кВт·ч)/(м2·год) . Практически «Пассивные дома» сегодня являются домами нового поколения с позиций энергосбережения и освоение массового строительства таких домов в России может стать мощнейшим инновационным прорывом в строительстве жилья.

   Многолетний опыт эксплуатации «Пассивных домов», кроме эффекта энергосбережения выявил ещё немаловажную особенность этих домов, а именно, необычайно высокий уровень внутриклиматического комфорта. В помещениях «Пассивных домов» автоматически поддерживается постоянная температура +20 градусов (плюс, минус 0,1 градус) вне зависимости от температуры окружающего воздуха, относительная влажность от 40% до 60%, чистый свежий воздух по норме минимум EU 5 со скоростью движения не более 0,2 м/с. Разница температур воздуха на уровне пола и потолка всего 1,5 градуса. Человек же чувствует разницу температур воздуха только от 3 градусов. Особый комфорт создается эффектом теплых стен(хотя стены без подогрева). Температура стен не опускается ниже 19,5 градусов в самые холодные дни.

   Основные принципы «Пассивного дома»:

   · высокая герметизации ограждающих конструкций, усиленная теплоизоляция ограждающих конструкций (в 2-3 раза превышающие сегодняшние нормативы), 

   · использование эффекта аккумуляции тепла, солнечной энергии, энергии земли, 

   · использование приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла и очисткой входящего воздуха,  · применение энергоэффективных архитектурно-планировочных решений (выбор энергоэффективной формы дома, 

   · энергетически рациональная ориентация дома по частям света и розе ветров, 

   · энергетически рациональное расположение буферных зон и т.д.)

   Основная масса окон «Пассивных домов» обращена на юг, что даёт огромный приток энергии и света даже в наших северных широтах. Возможность устанавливать огромные окна на южной стороне дома дает архитекторам шанс создать новую солнечную архитектуру с большими зимними садами и огромных жизненных пространств.

   Эксплуатационные расходы на двухэтажный « Пассивный дом» площадью 160 кв.м в условиях холодной зимы 2005-2006 составили всего 14500 кВт, из которых на отопление ушло 9200 кВт на сумму при 2-х тарифном счетчике 11200 руб., т.е. 935 руб. в месяц. При использовании электрических теплоаккумуляторов (ночной тариф) затраты упадут в 1,5 раза и составят не более 700 руб. в месяц. Расходы же в сблокированных домах будут еще в 1,5 раза ниже.

   Теплоизоляция ограждающих конструкций

   Современный уровень качества ограждающей конструкции определяется ее теплозащитными свойствами при условии обеспечения заданной долговечности и надежности.

   Согласно СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», сопротивление теплопередаче определяется исходя из:

   санитарно-гигиенических и комфортных условий (первое условие),

   условий энергосбережения (второе условие).

   Строительные материалы частично отражают и частично поглощают энергию. Светлая и гладкая поверхность отражает большую часть падающей энергии. Чем темнее и шершавее поверхность тела, тем больше энергии она поглощает. Поглощенная телом лучистая энергия превращается в тепловую и вызывает  повышение температуры.  По тому для уменьшения перегрева помещений верхнего этажа в летнее время целесообразно покрытие крыши делать из оцинкованной кровельной стали, а не из рубероида. Благодаря блестящей светлой поверхности сталь отражает значительную часть излучения и нагревается меньше, чем рубероид, имеющий темную поверхность и интенсивнее поглощающий лучистую энергию.

   Передача теплоты через стены осуществляется главным образом за счет теплопроводности. Количество теплоты, проходящей через стену, зависит от коэффициента теплопроводности материала λ. Чем он больше, тем больше теплоты проходит через материал и тем хуже его теплозащита.

   Различные строительные материалы имеют разные коэффициенты теплопроводности. На них влияют различные факторы, в частности плотность и влажность материала.

   Как показали расчёты, однослойные конструкции экономически не отвечают принятым новым нормам строительной теплотехники. Если же использовать материалы с лучшими показателями по теплосопротивлению, то их несущая способность сильно ограничена, к примеру, как у газобетона и керамзитобетона, а пенополистирол и минвата, эффективные утеплители, вообще не являются конструкционными материалами.

   На данный момент нет абсолютного строительного материала, у которого бы была высокая несущая способность в сочетании с высоким коэффициентом теплосопротивления.

   Чтобы отвечать всем нормам строительства и энергосбережения необходимо здание строить по принципу многослойных конструкций, где одна часть будет выполнять несущую функцию, вторая - тепловую защиту здания. В таком случае толщина стен остаётся разумной, соблюдается нормированное теплосопротивление стен.

    

   Таблица 2

   Примерный расчёт толщины стен из однородного материала для выполнения требований СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" для г. Самары и Самарской области

   Материал стены	Коэфф. теплопроводности, Вт/(м∙ºС)	Требуемая толщина стены, м
   Пенополистирол	0,039	0,13
   Минеральная вата	0,041	0,14
   Железобетон	1,7	5,70
   Кладка из силикатного полнотелого кирпича	0,76	2,55
   Кладка из дырчатого кирпича	0,5	1,68
   Кленый деревянный брус	0,16	0,54
   Керамзитобетон	0,47	1,57
   Газосиликат	0,15	0,50
   Пенобетон	0,3	1,01
   Шлакобетон	0,6	2,01

    

   Таким образом, из таблицы видно, что для того, чтобы построить здание из однородного материала, отвечающее современным требованиям теплосопротивления, к примеру, из традиционной кирпичной кладки, даже из дырчатого кирпича, толщина стен должна быть не менее 1,68 метра.

   Повысить эффективность теплоизоляции ограждающих конструкций помогает использование утеплителей. Существенным является сочетание различных свойств в одном материале. Например, при устройстве конструкции вентилируемого фасада утеплитель должен обладать хорошими показателями по паропроницаемости и малым весом.

   Рекомендации по повышению теплозащиты зданий.

   1. Стоимость теплоизоляции относительно стоимости всего дома существенно мала, однако при эксплуатации здания основные затраты приходятся именно на отопление. На теплоизоляции ни в коем случае нельзя экономить, особенно при комфортном проживании на больших площадях. Цены на энергоносители во всем мире постоянно повышаются. 

   2. Современные строительные материалы обладают более высоким термическим сопротивлением, чем материалы традиционные. Это позволяет делать стены тоньше, а значит, дешевле и легче. Все это хорошо, но у тонких стен меньше теплоемкость, то есть они хуже запасают тепло. Топить приходиться постоянно – стены быстро нагреваются и быстро остывают. В старых домах с толстыми стенами жарким летним днем прохладно, остывшие за ночь стены «накопили холод». 

   3. Утепление необходимо рассматривать совместно с воздухопроницаемостью стен. Если увеличение теплового сопротивления стен связано со значительным уменьшением воздухопроницаемости, то не следует его применять. Идеальная стена по воздухопроницаемости эквивалентна стене из бруса толщиной 15…20 см. 

   4. Очень часто, неправильное применение пароизоляции приводит к ухудшению санитарно-гигиенических свойств жилья. При правильно организованной вентиляции и «дышащих» стенах она излишня, а при плохо воздухопроницаемых стенах это ненужно. Основное ее назначение это предотвращение инфильтрации стен и защита утепления от ветра. 

   5. Утепление стен снаружи существенно эффективнее внутреннего утепления. 

   6. Не следует бесконечно утеплять стены. Эффективность такого подхода к энергосбережению – не высока. 

   7. Вентиляция – вот основные резервы энергосбережения. 

   8. Применив современные системы остекления (стеклопакеты, теплозащитное стекло и т.п.), низкотемпературные обогревающие системы, эффективную теплоизоляцию ограждающих конструкций, можно сократить затраты на отопление в 3 раза. 

   Внутренняя теплоизоляция

   Повысить теплоудерживающую способность зданий позволяет также внутренняя теплоизоляция: теплая штукатурка, плитный утеплитель, утепление стены за радиатором отполения.

    Эффективность отопительных устройств

   Теплота, подаваемая в помещения дома, для обеспечения требуемого теплового режима, вырабатывается с определенными потерями, которые возникают при добыче и транспортировке топлива, при его сжигании и превращении в теплоту, при передаче теплоты от источника его получения к потребителю, а также за счет того, что подаваемая теплота используется без соответствующего регулирования. Потери эти значительны.

   Можно привести следующие значения эффективности разных способов обеспечения зданий теплотой:

   · обычная печь для обогрева комнаты со сжиганием: 

   o твердого топлива имеет эффективность 44...68%; 

   o жидкого топлива — 59...69%; 

   · газовые отопительные приборы (печи, камины, радиаторы, конвекторы) при применении: 

   o газа высокого давления имеют эффективность 33...40%; 

   o природного газа — 63...73%; 

   · электрические отопительные приборы при применении электроэнергии тепловых электростанций имеют эффективность 25...32%; 

   · блочные котельные и котельные, расположенные в доме — 55...79%; 

   · котельные при сжигании: 

   o бурого угля — 57...68%; 

   o жидких топлив и природного газа — 68...79%; 

   o теплоэлектроцентрали работают с эффективностью 64...84%.