Энергосбережение как основа энергетической политики в России
Важнейшей предпосылкой активизации политики энергосбережения является обновление хозяйственного механизма управления экономикой страны. Активизация энергосбережения требует создания организационно-экономических условий, являющихся предметом общегосударственной и региональной политики. Проведение энергосберегающей политики должно опираться на детально разработанную систему правового регулирования процессов энергоснабжения и энергопотребления. Управление энергоснабжением должно быть направлено на обеспечение рациональных режимов энергоиспользования путем сочетания мероприятий по развитию энергетических мощностей и энергосбережению, а не на централизованное наращивание мощностей [8]. Оценки экономической эффективности, выполненные по отечественным и зарубежным материалам, показывают, что большинство мероприятий, обеспечивающих интенсификацию энергосбережения, имеют существенно более высокую рентабельность по сравнению с наращиванием производства энергоресурсов. Снижение расхода энергоресурсов в народном хозяйстве только на 1% равноценно экономии около 20 млн т условного топлива. Одновременно интенсификация энергосбережения позволяет решить значительную часть проблем, связанных с оздоровлением окружающей среды [5]. Мировой опыт стран, экономика которых основана на рыночных отношениях, говорит о необходимости регулирования энергопотребления экономическими и административно-законодательными мерами, разрабатываемыми правительственными органами. Так, в США эта работа проводится Управлением по рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов, в Великобритании -Комитетом по использованию топливно-энергетических ресурсов, во Франции - Агентством по экономии энергии, в Японии - Управлением по рациональному использованию природных ресурсов.
Важным шагом на пути регулирования отношений, возникающих в процессе деятельности в области энергосбережения, стал Закон РФ «Об энергосбережении», принятый Государственной Думой 13.03.1996 г.
Закон предназначен для создания экономических и организационных условий эффективного использования энергоресурсов в стране, содержит определения ряда понятий. В соответствии с этим законом, энергосбережение - это реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов и на вовлечение в оборот возобновляемых источников энергии.
Энергосберегающая политика государства - это правовое, организационное и финансово-экономическое регулирование деятельности в области энергосбережения; энергетический ресурс - носитель энергии, который используется в настоящее время или может быть использован в перспективе.
Вторичный энергетический ресурс - это энергетический ресурс, получаемый в виде побочного продукта основного производства или являющийся таким продуктом.
Эффективное использование энергетических ресурсов предполагает достижение экономически оправданной эффективности их использования при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдение требований к охране окружающей природной среды.
Кроме того, в Законе определены объекты государственного регулирования в области энергосбережения, изложены основные принципы энергосберегающей политики государства. К ним относятся:
1)приоритеты эффективного использования энергетических ресурсов;
2)осуществление государственного надзора за эффективным исполь
зованием энергетических ресурсов;
3) обязательность учета юридическими лицами производимых или
расходуемых энергетических ресурсов, учета физическими лицами полу
чаемых ими энергетических ресурсов;
4)включение в государственные стандарты на оборудование, материа
лы и конструкции, транспортные средства показателей их эффективности;
5)сертификация топливо-энергопотребляющего, энергосберегающего
и диагностического оборудования, материалов, конструкций, транспортны средств, а также энергетических ресурсов;
сочетание интересов потребителей, поставщиков и производителей
энергетических ресурсов;
заинтересованность производителей и поставщиков энергетических
ресурсов в их эффективном использовании и др.
Законом определены основные принципы управления в области энергосбережения, в соответствии с которыми энергосберегающая политика государства осуществляется на основе реализации федеральных и межрегиональных программ в области энергосбережения путем:
стимулирования производства и использования топливо- и энерго
сберегающего оборудования;
организации учета расходов энергетических ресурсов, а также кон
троля за их расходованием;
осуществления государственного надзора за эффективным исполь
зованием энергетических ресурсов;
проведения энергетического обследования предприятий и организаций;
проведения энергетической экспертизы проектной документации
для строительства;
реализации демонстрационных проектов высокой энергетической
эффективности;
реализации экономических, информационных, образовательных и
других направлений деятельности в области энергосбережения.
Наиболее эффективные сферы энергосбережения выявляются в результате анализа структуры его потенциала, который показал, что одна треть потенциала находится в самом ТЭК, примерно столько же приходится на коммунальный сектор и сельское хозяйство, а одна треть - в промышленности [8]. К наиболее важной сфере энергосбережения относят реорганизацию систем теплоснабжения, включающую стратегию отказа от прежней концентрации мощностей источников теплоты, и переход к автономным схемам теплоснабжения. Однако окончательный вывод о необходимости внедрения энергосберегающего мероприятия, в том числе и выбор степени децентрализации схем теплоснабжения, можно сделать в результате выявления экономически эффективных вариантов. Оценка этих мероприятий должна проводиться с учетом конкретных условий деятельности предприятий, климатических условий района проектирования, возрастающих цен не только на энергоносители, но и на различные виды энергосберегающего оборудования и др.
ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
2.1. Климатические показатели и классификация потребителей тепловой энергии
Крупными потребителями тепловой энергии в городах и населенных пунктах являются жилые, общественные и промышленные здания. На их теплоснабжение расходуется около 40% всего добываемого в стране топлива. Для жилых и общественных зданий расходуемая тепловая энергия складывается из следующих составляющих: затраты энергии на обеспечение комфортных условий пребывания людей в помещениях, соответствующих современному уровню развития техники теплоснабжения, на коммунально-бытовые и санитарно-гигиенические цели. В промышленных зданиях тепловая энергия, кроме того, необходима по условиям технологии для обеспечения требуемого теплового режима при изготовлении отдельных видов продукции и проведения ряда производственных операций.
Потребности тепловой энергии для коммунально-бытовых и производственных целей из года в год непрерывно возрастают.
Рост жилищного строительства, осуществляемый в настоящее время не только в городах, но и в сельской местности, с одной стороны, и развитие техники теплоснабжения, с другой стороны, неразрывно связаны с увеличением потребления тепловой энергии, как в количественном отношении, так и в качественном.
Увеличение объемов современных жилых, общественных и (в некоторой степени) промышленных зданий, ежегодно вводимых в эксплуатацию, связано с соответствующим приростом потребности топливно-энергетических ресурсов. В новых зданиях увеличены полезная площадь и норма расхода горячей воды на человека, что обусловлено повышенной степенью благоустройства, повышенными требованиями к чистоте воздуха в рабочей зоне, а также чистотой воздушного бассейна окружающей среды. Внедрение новых технологических процессов и строительство зданий с более совершенными объемно-планировочными решениями, максимально отвечающими функционально-технологическому назначению, также приводят к увеличению расходов тепловой энергии.
Температура атмосферного (наружного) воздуха и скорость ветра являются показателями, определяющими основную долю потребности зданий и сооружений в тепловой энергии. Населенные пункты на территории нашей страны расположены во всех климатических зонах с разнообразной температурой наружного воздуха.
Расход топливно-энергетических ресурсов, связанный с обогревом или охлаждением помещений, определяется перепадом температур между расчетной температурой наружного воздуха и воздуха внутри помещений. В зависимости от категории зданий, обусловливающих уровень требований к тепловому режиму помещений для расчета ограждающих конструкций и теплопотерь, в одном и том же климатическом районе принимается различная температура наружного воздуха.
Для большинства населенных пунктов расчетные температуры наружного воздуха приведены в [43]. В помещениях, где допустимы кратковременные отклонения от заданных условий, принимают среднюю температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 или 0,98 в зависимости от продолжительности допустимого отклонения параметров теплового режима; при возможных незначительных отклонениях - среднюю температуру наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 или 0,92.
Требуемый тепловой режим и удовлетворение тепловых потребностей в зданиях обеспечиваются соответствующими инженерными устройствами и теплотехническим оборудованием, присоединяемыми к тепловым сетям или непосредственно к теплопроводам котельной.
В зависимости от рода теплопотребления все потребители делятся на коммунально-бытовые и технологические. К ним относятся потребители тепловой энергии для целей отопления и вентиляции зданий, а также для подогрева воды на санитарно-гигиенические и бытовые цели. Инженерными устройствами, распределяющими тепловую энергию в зданиях, являются системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения, а также теплотехническое оборудование, необходимое по технологии для производства продукции.
Система отопления обеспечивает заданный тепловой режим в помещениях в холодное время года путем компенсации теплопотерь через наружные ограждающие конструкции здания.
Система вентиляции создает требуемую чистоту воздуха в рабочей зоне производственных зданий, необходимый воздушный и тепловой режимы в общественных зданиях путем соответствующей организации воздухообмена в помещениях.
Система кондиционирования воздуха применяется для создания в помещениях микроклимата, удовлетворяющего повышенным санитарно-гигиеническим или технологическим требованиям, путем обеспечения строго заданных температур, влажности, подвижности и чистоты воздуха в рабочей зоне.
Система горячего водоснабжения предназначена для подогрева и транспортирования воды к местам водоразбора на хозяйственно-бытовые или производственные нужды.
Технологическое теплотехническое оборудование является потребителем тепловой энергии в виде водяного пара или подогретой воды и включает как специальные теплопроводы, так и теплообменные аппараты, а иногда и электрокотлы.
Каждое устройство обеспечивает один из видов теплопотребления и имеет свой режим работы, который определяется потреблением тепловой энергии в течение заданного промежутка времени, например, одного часа, рабочей смены, суток, месяца, сезона или года.
По тепловой мощности все потребители делятся на равномерно потребляющие (к ним относятся системы отопления, вентиляции) и неравномерно потребляющие (к ним относятся подогрев воды, технологические нужды).
По продолжительности непрерывного использования тепловой энергии в течение определенного периода года все потребители объединяются в две основные группы:
- с сезонным потреблением (отопление, вентиляция);
- с годовым потреблением (подогрев воды на горячее водоснабжение,
технологические нужды).
Режим работы сезонных потребителей зависит от климатических условий (наружной температуры и влажности воздуха, скорости и направления ветра) и характеризуется неравномерностью теплопотребления как в течение отопительного периода, так и в течение каждого месяца. У годовых потребителей при сравнительно постоянном расходе теплоты в течение сезона, месяца и недели режим работы резко изменяется не только по часам суток, но и по дням недели.
Совместное действие потребителей с различными режимами их работы предъявляет определенные требования к виду, количеству и потенциалу теплоносителя, циркулирующего в наружных теплопроводах. Выбор рационального варианта схемы теплоснабжения объекта производится по суммарной тепловой нагрузке отдельных инженерных устройств всех зданий и технологических потребителей. Тепловую нагрузку, или потребность в тепловой энергии, обычно рассчитывают в характерные промежутки времени: час, сутки, месяц, сезон или год, причем расчетным значением является часовая тепловая мощность.
По значению расчетной тепловой мощности выбирают тип источника теплоты, мощность теплоподготовительного оборудования и диаметры трубопроводов. В зависимости от изменения тепловой потребности в течение суток, месяца, сезона и года разрабатывают соответствующие режимы отпуска тепловой энергии - эксплуатационные режимы работы теплоснабжающих устройств. При этом учитывают взаимное расположение потребителей друг относительно друга, удаленность потребителей от источников теплоты, геометрическую высоту зданий и рельеф местности.
При сравнении вариантов систем теплоснабжения в расчетах могут использоваться значения месячной, сезонной и годовой тепловой мощности. Тепловую мощность систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения принимают по типовым или индивидуальным проектам соответствующих зданий и сооружений. Тепловая мощность производственных процессов определяется по технологическим проектам данных производств. При отсутствии проектов расчетное значение тепловой мощности определяется раздельно для каждого потребителя.
Требуемая расчетом тепловая мощность здания, квартала, населенного пункта, города складывается из тепловой мощности системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических нужд.
Подогрев инфильтрующегося воздуха в ряде нормативных документов учитываются коэффициентом при расчете основных теплопотерь. Для крупных производственных зданий их величина значительна. В ряде случаев потери из-за инфильтрации превышают основные теплопотери. Поэтому для таких зданий их необходимо рассчитывать по специальной методике.
При расчете теплопотерь следует также учитывать климатические особенности района. В некоторых климатических районах нашей страны из-за значительных теплопотерь вследствие инфильтрации максимальная потребность здания в тепловой энергии может быть не при минимальной температуре tн, а при максимальной скорости ветра. В таких случаях для выявления значения расчетной тепловой мощности производят дополнительные проверочные расчеты.
Расчет общих теплопотерь зданием, являющийся трудоемким процессом, выполняют на основании окончательно уточненных объемно-планировочных и технологических решений здания. К моменту начала проектирования системы теплоснабжения объекта такие планировочные решения, как правило, находятся в стадии уточнения, поэтому не представляется возможным установить потребность в тепловой энергии зданий в качестве исходных данных, необходимых для расчета тепловых сетей и выбора источника теплоснабжения.
Комплексная и параллельная разработка всех частей проекта приводит к необходимости предварительной оценки общих теплопотерь зданиями. При этом используют, как правило, метод приближенного расчета по укрупненным измерителям. Для теплопотерь через ограждающие конструкции укрупненным измерителем является удельная тепловая отопительная характеристика здания qо которая представляет собой теплопотери 1 кубическим метром здания в единицу времени при разности температур в один градус между воздухом в помещении tвн и наружным воздухом tн,Удельная характеристика qо изменяется пропорционально объему здания.
Для расчета инфильтрации такого измерителя нет. На практике затраты тепловой энергии на подогрев инфильтрующегося воздуха учитывают при определении основных теплопотерь соответствующим коэффициентом Р, который зависит от многих факторов: высоты и объема помещений, расположения и площади проемов, количества щелей в заполнениях световых проемов и проемов ворот и величины их раскрытия, а также температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра и влажности наружного воздуха.
Для жилых зданий теплозатраты, связанные с инфильтрацией, учитываются при расчете теплопотерь через ограждающие конструкции путем введения соответствующих добавок на ориентацию ограждений по сторонам света, на скорость ветра, этажность и т. п. Эти теплозатраты включены в величину удельной тепловой (отопительной) характеристики здания.
Характеристики общественных зданий для расчета тепловых нагрузок систем теплоснабжения
Примечания.
1. Меньшие значения относятся к первой очереди строительства, а
большие - к расчетному сроку, кроме бань, где большие значения относят
ся к первой очереди.
2. Для детских дошкольных учреждений и общеобразовательных школ
приведены значения mобщ, отнесенные не ко всей численности населения, а
к численности соответствующих возрастных групп. В данной таблице при
ведены значения, пересчитанные на всю численность населения, исходя из
статистических данных о его распределении по возрастным группам.
3. Приведенные в данной таблице интервалы значении q0 нижние пре
делы относятся к верхней границе интервалов наружных объемов зданий, а
верхние пределы - к нижней границе этих интервалов.
Коэффициент р для общественных и промышленных зданий принимается на основании практических и опытных данных. Так, например, для общественных зданий в зависимости от площади световых проемов и высоты помещений B = 0, 1-0, 3.
Для промышленных зданий этот коэффициент зависит от конструкции заполнений световых проемов, наличия уплотнений в притворах, наличия воздушно-тепловых завес и размера ворот. Так, для промышленных зданий со световыми проемами из одинарного остекления и без специальных уплотнений в притворах ворот, а также для крупных общественных зданий с большой площадью витражей B = 0,3-0,6, для зданий ангарного типа, имеющих крупногабаритные ворота с одной стороны, B = 1, а при наличии ворот с двух противоположных сторон B = 2.
При ориентировочных расчетах максимальная тепловая мощность системы отопления жилых и общественных зданий может быть определена по укрупненному показателю, отнесенному к одному квадратному метру общей площади. Этим показателем удобно пользоваться в том случае, когда известно лишь значение вводимой в эксплуатацию площади в заданном районе. При этом максимальное значение теплового потока на отопление жилых зданий на один квадратный метр общей площади может быть оценено по данным [49].
Укрупненные показатели максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади q0 Вт
Примечания.
1. Энергосберегающие мероприятия обеспечивают проведение работ
по утеплению зданий при капитальных и текущих ремонтах, направленных
на снижение тепловых потерь.
2.Укрупненные показатели зданий по новым типовым проектам при
ведены с учетом внедрения прогрессивных архитектурно-планировочных решений и применения строительных конструкции с улучшенными тепло-физическими свойствами, обеспечивающими снижение тепловых потерь.
Для жилых районов городов и других населенных пунктов максимальный тепловой поток (мощность) на отопление жилых и общественных зданий определяется по формуле
(2.1)
где k - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25; F— общая площадь отапливаемых зданий.
Средний тепловой поток (тепловая мощность) на отопление, Вт, следует определять по формуле:
(2.2)
Значение потребляемой тепловой мощности на отопление за год можно определить из выражения:
(2-3)
где tвн - средняя температура воздуха в отапливаемом здании; 24nо — часовая продолжительность отопительного периода; tр.о. - температура наружного воздуха, принимается при проектировании отопления по [43]; tон.ср - температура наружного воздуха, средняя за отопительный период [43]. Температура tвн принимается по таблице 2.2.2.
Изменение расхода тепловой энергии при изменении tH имеет линейную зависимость. Чтобы знать характер изменения расхода тепловой мощности в течение всего сезона, достаточно определить потребность в тепловой энергии при максимальной и минимальной температурах наружного воздуха. Обычно такое изменение представляют графически (см. рис. 2.1). Точки А и Б соответствуют максимальному и минимальному расходам тепловой мощности. Линия АБ (линейная зависимость) характеризует изменение расходуемой тепловой мощности в течение отопительного периода. По такому графику можно определить расход тепловой мощности на отопление при любом значении tH в указанных пределах. Для этого необходимо из точки заданного значения tH на оси абсцисс восстановить перпендикуляр до пересечения с линией АБ. Точка пересечения будет соответствовать искомому значению расхода тепловой мощности (пунктирной линией показано определение среднего расхода Qсро при средней температуре наружного воздуха за отопительный период tон.ср ).
Графики расхода тепловой энергии на отопление: а) часовой; б) годовой
Формула (2.3) справедлива для зданий с равномерным теплопотребле-нием в течение суток, когда системы отопления действуют с постоянной нагрузкой, например, жилых и некоторых общественных зданий (вокзалы, гостиницы и т. п.). Для большинства общественных административных и промышленных зданий, имеющих перерывы в работе в течение суток и в выходные дни, годовую потребность в тепловой энергии можно уменьшить за счет снижения температурного режима. В нерабочее время температура воздуха в помещении принимается из условия обеспечения надежной эксплуатации сооружений, например, tBH = 5 °С, и поддерживается специальной системой дежурного отопления.
Расчетные температуры воздуха tBH в преобладающих помещениях зданий различных групп [14]
Общеобразовательные школы и школы-интернаты | Классы и кабинеты | 20, 21 или 22 | В зависимости от климатического района |
Детские дошкольные учреждения | Спальни ясельных групп | 20, 21 или 22 | В зависимости от климатического района |
Профессионально-технические, средние специальные и высшие учебные заведения | Аудитории | - | |
Клубы | Зрительные залы | - | |
Театры | Зрительные залы | 19-21 | - |
Кинотеатры | Зрительные залы | - | |
Здания конструкторских и проектных организаций | Проектные залы и комнаты | - | |
Здания управлений | Рабочие комнаты | - | |
Гостиницы | Номера | - | |
Дома быта, ателье, мастерские, приемные пункты | Помещения для изготовления и ремонта | - | |
Бани | Раздевальные, душевые, ванные | - | |
Прачечные | Сушильно-гладильные и стиральные цехи | - | |
Магазины | Торговые залы продовольственных товаров Торговые залы промышленных товаров | - | |
Предприятия общественного питания | Залы, раздаточные, буфеты | - | |
Спортивные сооружения | Спортивные залы и катки | - | |
II. Промышленные здания | |||
Производственные помещения (рабочая зона) при легких работах (категория I) | - | 20-23 19-25 | Оптимальные значения Допустимые значения |
То же, при работах средней тяжести (категория Па) | - | 18-20 17-23 | Оптимальные значения Допустимые значения |
То же, при работах средней тяжести (категория Па) | - | 17-19 15-21 | Оптимальные значения Допустимые значения |
То же, при работах средней тяжести (категория 116) | - | Оптимальные значения Допустимые значения | |
Вспомогательные здания и помещения | Помещения для отдыха | - |
С учетом снижения температуры воздуха в нерабочее время (в течение суток) и при наличии перерывов в отоплении в выходные и праздничные дни годовую потребность в тепловой энергии определяют по выражению:
где тр - число часов работы предприятия в сутки; nо - число суток в отопительном периоде; nв - сумма выходных и праздничных дней в отопительном периоде. Эксплуатационный режим работы теплоснабжающих устройств (режим отпуска тепловой энергии) зависит от изменения тепловой нагрузки во времени в течение всего отопительного периода. Для большей наглядности годовое теплопотребление во времени представляют графически (см. рис. 2. 1, б). На оси абсцисс откладывают последовательно с нарастающим итогом часы стояния одинаковых температур; на оси ординат - расход тепловой энергии, соответствующий этим температурам. Для конкретного объекта построение графика начинают с выявления числа часов стояния одинаковых температур tH. Затем рассчитывают с учетом возможного снижения потребления теплоты в нерабочее время требуемый расход тепловой энергии при различных значениях tH. Полученные результаты наносят на координатную сетку графика, откладывая их на ординатах-перпендикулярах, восстановленных на оси абсцисс в точках изменения наружных температур. Из вершин ординат проводят линии, параллельные оси абсцисс, длиной, равной числу часов стояния одинаковых температур. Правые верхние углы образовавшихся прямоугольников соединяют плавной кривой. Эта кривая характеризует потребление тепловой энергии в течение года на отопление данного объекта и является основной для разработки режима работы системы теплоснабжения.
График расхода тепловой энергии в течение года можно построить, используя график часовых расходов. Для этого часовые расходы переносят на ординаты, соответствующие наружным температурам годового графика. Точки пересечения часовых расходов теплоты с ординатами, соответствующие предельным значениям температур tH в заданном интервале, соединяют плавной кривой. Площадь, ограниченная осью абсцисс, максимальной и минимальной ординатами и плавной кривой (см. рис. 2.1,6, кривая А1Б1), пропорциональна годовому расходу тепловой энергии. При средней температуре за отопительный период t°н.ср. форма годового графика
Ср. о |
условно будет иметь вид прямоугольника, в котором ордината о - Qоср. соответствует среднечасовому расходу теплоты (см. пунктирную линию Qоср. на рис. 2.1).
Для определения расчетных расходов теплоты на отопление зданий на ранних стадиях проектирования (например, на стадии ТЭО), когда отсутствует детальная информация о потребителях теплоты, нормами [119] рекомендовано использовать показатели удельных отопительных qo характеристик, отнесенных к одному кубическому метру наружного объема без подвала соответствующих типов общественных зданий Vзд.jРасчетные расходы теплоты на отопление каждого j-того здания определяют по формуле:
Значения удельных отопительных характеристик qo для различных типов общественных зданий и их объем (qo и Vзд.j) приведены в табл. 2.1.
В условиях неопределенности или недостаточности исходной информации значение жилой площади, кв. м., определяют по формуле:
(2.6)
где а - плотность жилого фонда, м2/га, равная количеству жилой площади, м2,приходящейся на 1 га площади застройки жилого района; Si определяется по данным табл. 2.3 в зависимости от этажности застройки N и нормы жилой площади W на одного человека, м2/чел. Площадь застройки в гектарах определяется по данным проекта.
При этом мощность системы отопления жилой застройки на основании вышесказанного следует определять как:
(2.7)
Ориентировочная плотность жилого фонда (м2 жилой площади) на 1 га территории жилого района
Плотность жилого фонда при жилой площади, приходящейся на 1 человека, м /чел | Этажность | ||||||||
- |
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 1212;