«ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Учебное пособие Томск 2000 УДК 621 Энергосбережение на промышленных предприятиях: Учебное пособие / Под ред. проф. М.И. Яворского. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 134 с. Пособие ...»

Министерство образования Российской Федерации

Томский политехнический университет

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Учебное пособие

Томск 2000

УДК 621

Энергосбережение на промышленных предприятиях: Учебное пособие / Под ред. проф. М.И. Яворского. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 134 с.

Пособие по энергосбережению на промышленных предприятиях предназначено для студентов, обучающихся по специализации «Энергосбережение в системах электроснабжения промышленных предприятий», которые в соответствии с планом подготовки в вузе изучают дисциплину «Энергосбережение на промышленных предприятиях».

Пособие подготовлено специалистами Регионального Центра управления энергосбережением и кафедр энергетических факультетов ТПУ, соответствует программе дисциплин и предназначено для студентов Центра дистанционного образования.

Печатается по постановлению Редакционно-издательского Совета Томского политехнического университета.

Рецензенты:

А.Л. Мызин – доктор технических наук, профессор кафедры «Автоматизированные Электрические Системы» Уральского государственного технического университета (УГТУ-УПИ);

В.И. Готман - кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение промпредприятий» Томского политехнического университета (ТПУ).

Темплан © Томский политехнический университет, © Региональный Центр управления энергосбережением, Оглавление Предисловие

Введение

Глава 1. Формирование нормативно-правовой базы энергосбережения............. 1.1. Энергетическая политика России

1.2. Нормативно-правовая база энергосбережения

Глава 2. Основы договорных отношений потребителей и энергоснабжающих организаций

2.1. Договор на пользование электрической энергией

2.2. Взаимоотношения потребителей и энергоснабжающих организаций по обеспечению качества электрической энергии ............ Глава 3. Теоретические основы энергосбережения

Глава 4. Стандартизация, сертификация и измерение электрической энергии. 4.1. Стандарты на электрическую энергию

4.2. Измерение электрической энергии

4.3. Сертификация электрической энергии

Глава 5. Энергетические обследования предприятий и организаций................ 5.1. Общие положения

5.2. Документы, регламентирующие порядок проведения энергетических обследований

5.3. Требования к проведению энергетических обследований

5.4. Задачи обследований, схема их организации

5.5. Показатели энергоэффективности

5.6. Проведение энергетических обследований

5.7. Паспорт энергетического хозяйства предприятия

Глава 6. Приборное и методическое обеспечение энергетических обследований

6.1. Определение показателей энергоэффективности

6.2. Приборы для проведения энергетических обследований

6.3. Применение портативных ультразвуковых расходомеров

6.4. Стандартные процедуры применения УЗПР

Глава 7. Учет и контроль потребляемых энергоресурсов

7.1. Порядок введения учета потребляемой теплоэнергии

7.2. Уравнения для измерения тепловой энергии

7.3. Типы современных теплосчетчиков

7.4. Опыт разработки теплосчетчика в Томске на базе шарикового расходомера

Глава 8. Формирование рынков энергии

8.1. Особенности этапа возникновения рынков

8.2. Тарифы на электрическую и тепловую энергию

Глава 9. Энергосбережение в системах освещения

9.1. Нормирование

9.2. Краткий обзор нормативной базы стран Европы и США

9.3. Нормирование внутреннего освещения

9.4. Источники света

9.5. Пускорегулирующие аппараты

9.6. Осветительные приборы

9.7. Наружное освещение

Глава 10. Энергосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве

10.1. Объемы потребления тепловой энергии в зданиях

10.2. Тепловой баланс здания и его составляющие

10.3. Пути снижения потребления энергии зданиями

Глава 11. Экономические и финансовые механизмы энергосбережения........... 11.1. Энергетическая составляющая себестоимости продукции.................. 11.2. Ценовое регулирование программ энергосбережения

11.3. Стимулирование потребителей и производителей энергетических ресурсов

11.4. Финансирование программ в области энергосбережения

11.5. Рыночные механизмы финансового обеспечения программ энергосбережения

Глава 12. Основы энергетического менеджмента

12.1. Необходимость управления потреблением энергии

12.2. Матрица энергетического менеджмента

12.4. Организация и стадии энергетического менеджмента

12.5. Маркетинг, инвестиции и мотивация персонала

Глава 13. Экологические аспекты энергосбережения

Глава 14. О формирование энергосберегающего поведения

Литература

Россия располагает крупными запасами энергетических ресурсов.

В нашей стране имеются все предпосылки для развития национального топливно-энергетического комплекса, базирующегося в течение обозримой перспективы на собственных энергетических ресурсах. Однако нельзя не отметить, что и нам приходится сталкиваться в данной области с новыми проблемами. Они связаны с возрастанием затрат на добычу топлива, необходимостью разработки новых, относительно более труднодоступных месторождений.

Произошедшие в России изменения экономических отношений потребовали изменения подхода к энергопроизводству и энергопотреблению. Век безрассудного, безоглядного владения дарами недр Земли ушел в прошлое. Сегодня энергосбережение является главным направлением энергетической политики России в новых экономических условиях.

Энергосберегающая политика предполагает широкое использование энергосберегающего оборудования, материалов и энергоэффективных технологий, вовлечение в хозяйственный оборот альтернативных, экологически чистых источников энергии, а также местных видов топлива.

Энергетические проблемы тесно связаны с экономическими, социальными, научно-техническими и экологическими проблемами. Это означает, что достичь в скором времени ощутимых результатов можно, лишь обеспечив подготовку инженерно-технических кадров, способных оказать заметное влияние на эффективность энергосберегающих мероприятий на промышленных предприятиях, в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ), сельском хозяйстве, строительстве, на транспорте и т.д.

Учитывая актуальность проблемы энергосбережения, организационный, педагогический опыт, имеющийся в Томске, наличие сертифицированных специалистов, Учебно-методический Совет по специальности 100400 – «Энергоснабжение (по отраслям)» разрешил открыть специализацию «Энергосбережение в системах электроснабжения промышленных предприятий» при кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий» Томского политехнического университета. Разработан учебный план подготовки дипломированных специалистов по данной специализации. Одной из специальных дисциплин учебного плана является дисциплина «Энергосбережение на промышленных предприятиях».

Учебное пособие по энергосбережению на промышленных предприятиях предназначенное для студентов, обучающихся по специализации «Энергосбережение в системах электроснабжения промышленных предприятий», выпускается впервые. В будущем авторы продолжат работу над совершенствованием пособия и будут благодарны за все замечания и предложения, которые позволят улучшить его, устранить возможные недостатки. Учебное пособие может быть использовано студентами других специальностей энергетического профиля, а также инженерно-техническими работниками Госэнергонадзора, центров энергоэффективности и энергетических служб предприятий.

Руководитель авторского коллектива и научный редактор - Заслуженный энергетик РФ, директор Регионального Центра управления энергосбережением, профессор М.И. Яворский.

Учебное пособие подготовлено:

глава 1 – профессором М.И.Яворским и к.т.н., доцентами Томского политехнического университета А.И.Гаврилиным и В.В.Литваком;

глава 2 – к.т.н., доцентами Томского политехнического университета Г.З.Маркманом и Н.Н.Харловым;

главы 3 и 8 – В.В.Литваком;

глава 4 – к.т.н., главным государственным инспектором Томскгосэнергонадзора Л.М.Шуфом;

глава 5 – Г.З.Маркманом и к.т.н., доцентом Томского политехнического университета и С.А.Косяковым;

глава 6 – С.А.Косяковым и государственным инспектором Томскгосэнергонадзора П.Г.Маркманом;

глава 7 – С.А.Косяковым;

глава 9 – д.т.н., профессором Томского политехнического университета глава 10 – к.т.н., доцентом Томского Государственного архитектурностроительного университета П.Н.Семенюком;

глава 11 – М.И.Яворским и А.И.Гаврилиным;

глава 12 – д.т.н., профессором Томского политехнического университета глава 13 – д.т.н., профессором Томского политехнического университета глава 14 – М.И.Яворским и к.ф.н., доцентом Томского политехнического университета Н.Н.Макаровой.

При сохранении существующих тенденций общемировое потребление энергии, составляющее сегодня около 8 млрд. тонн нефтяного эквивалента (ТНЭ), за будущее столетие возрастет в 4-6 раз и достигнет 35-50 млрд. ТНЭ в год. При этом основной рост, как предполагается, придется на развивающиеся страны Азии, Африки и Латинской Америки.

Именно здесь ожидается наибольший прирост населения и высокие темпы экономического развития. Пока же почти два миллиарда человек в этих странах не имеют доступа к электрической энергии и как бы «выключены» из экономики. А три миллиарда человек испытывают нехватку энергии. Поэтому быстрый рост энергопотребления, если он не будет заранее соответствующим образом спланирован, может вызвать здесь дестабилизирующие моменты, резко обострив противоречия. Что же касается источников энергии, то, по крайней мере, в первой половине XXI века никаких революций не ожидается. Как и сейчас, основными видами топлива, покрывающими большую часть прироста потребления энергии, останутся природный газ, нефть и уголь. При этом доля природного газа в мировом энергобалансе, составляющая сегодня около 23 %, в первой четверти грядущего века возрастет до 30 %.

Максимальный уровень добычи топливного сырья ожидается гдето между 2010-2020 годами. А мировая добыча природного газа достигнет пика ранее 2020 года.

Несколько особняком стоит уголь, являющимся наиболее распространенным из невозобновляемых ресурсов органического топлива. Его мировые ресурсы оцениваются примерно в 1000 млрд. тонн (по сравнению со 140 млрд. тонн нефти и 130 трлн. куб. метров природного газа).

Именно обширность запасов сохранит за углем важную роль в мировой энергосистеме.

Уголь, нефть, природный газ, ядерное топливо, возобновляемые источники все они будут вносить свой вклад в обеспечение человечества энергией. Доля же возобновляемых энергоисточников хотя и несколько возрастет, но не достигнет принципиальной количественной значимости в общемировом масштабе. Конкретная же структура потребления энергетических ресурсов будет сильно варьироваться от региона к региону и от страны к стране.

Какие бы сценарии развития энергетики в XXI веке ни рассматривались, Россия в них будет играть одну из ключевых ролей. Для этого есть все необходимые предпосылки. В частности, огромны наши природные богатства: на территории России сосредоточено около 45 % мировых запасов природного газа, 13 % нефти, 23 % угля и 14 % урана.

Крупным резервом углеводородного сырья в долгосрочной перспективе может стать шельф России, занимающий 20% от площади шельфа всего Мирового океана. Пока изученность российского шельфа на нефть и газ составляет 1-2 %. Правда, около 88 % ресурсов углеводородного сырья шельфа России сосредоточено в зоне арктических морей, что создает определенные трудности с его добычей. На долю дальневосточных и южных морей приходится соответственно лишь 11 и 1 %.

Россия - очень богатая страна. Но сумеем ли мы по-настоящему распорядиться этим богатством?

В условиях плановой экономики относительно низкий уровень внутренних цен на энергетическое сырье и продукты его переработки способствовал незаинтересованности населения и предприятий в обеспечении рационального использования и экономного расходования топлива и энергии.

В результате отпуска цен на энергоносители изменилось отношение к энергосбережению.

Указом Президента РФ № 472 от 07.05.95г. утверждены основные направления энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 года. В числе главных приоритетов этой политики повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и создание необходимых условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития. За счет активного энерго- и ресурсосбережения можно решить экономические, экологические, научнотехнические и социальные проблемы нашей страны.

Разрушить психологию энергорасточительства, отказаться от традиционного отношения к энергии как к вечно доступной, неисчерпаемой, дешевой означает осуществить переход нашего общества к новому качеству жить по тем реальным средствам, которыми мы располагаем сегодня.

Энергосбережение это не дань моде. Это необходимые условия выживания в переходный период. Это путь в завтрашний день.

Глава 1. Формирование нормативно-правовой базы 1.1. Энергетическая политика России Основные направления энергетической политики разработаны Правительством РФ и утверждены Указом Президента РФ № 472 от 07.05.95. В соответствии с этим Указом, для устойчивого обеспечения Российской Федерации энергоносителями, создания условий стабильного и эффективного развития топливно-энергетического комплекса, проведения согласованной энергетической политики на федеральном и региональном уровнях, повышения эффективности добычи (производство), преобразования, транспортировки, распределения и использования топливно-энергетических ресурсов Правительству РФ поручено разработать и утвердить в установленном порядке Федеральную целевую программу «Топливо и энергия».

Приоритеты энергетической политики РФ:

• устойчивое обеспечение страны энергоносителями;

• повышение эффективности использования топливноэнергетических ресурсов и создание необходимых условий для перевода экономики на энергосберегающий путь развития;

• создание надежной сырьевой базы и обеспечение устойчивого развития топливно-энергетического комплекса в условиях формирования рыночных отношений;

• уменьшение негативного воздействия энергетики на окружающую природную среду;

• поддержание экспортного потенциала топливноэнергетического комплекса и расширение экспорта его продукции;

• сохранение энергетической независимости и обеспечение безопасности Российской Федерации.

Главной целью энергетической политики России является определение путей и формирование условий наиболее эффективного использования энергетических ресурсов и производственного потенциала топливно-энергетического комплекса (ТЭК) для подъема благосостояния граждан и социально-экономического возрождения страны. Главной задачей энергетической политики на этапе до 2010 года является структурная перестройка отраслей топливно-энергетического комплекса, предусматривающая:

• увеличение доли природного газа в суммарном производстве энергетических ресурсов и расширение его использования в экологически неблагополучных промышленных центрах и для газификации села;

• дальнейшее развитие электрификации, в том числе за счет экономически и экологически обоснованного использования атомных и гидроэлектростанций, нетрадиционных возобновляемых источников энергии;

• стабилизацию добычи нефти в Западной Сибири и других регионах, создание условий для формирования новых нефтегазодобывающих регионов;

• увеличение производство высококачественных светлых нефтепродуктов за счет повышения эффективности переработки нефти;

• обеспечение необходимых объемов добычи угля с учетом экономических, социальных и экологических факторов, дальнейшее развитие углеобогащения и комплексной переработки угля с целью получения экологически приемлемых и конкурентоспособных продуктов, в том числе высококачественного бытового топлива;

• расширение использования местных топливно-энергетических ресурсов, включая нетрадиционные возобновляемые источники энергии;

• реализацию потенциала энергосбережения за счет создания и внедрения высокоэффективного топливо- и энергопотребляющего оборудования, теплоизоляционных материалов и строительных конструкций.

Энергетическая стратегия России фокусирует внимание не на определении параметров процесса развития ТЭК, а на формирование среды и условий, при которых этот процесс развивался бы в нужном направлении. В связи с этим количественные оценки имеют здесь прогнозный характер.

Новая региональная энергетическая политика сочетает естественное стремление регионов к самоуправлению и самообеспечению конечными энергоносителями с сохранением единства ТЭК России как важнейшего фактора хозяйственной и политической интеграции страны.

Интересы регионов будут удовлетворяться путем расширения их доли собственности в основных фондах энергетических объектов федерального значения и прав в экономическом управлении этими объектами при сохранении единства технологического управления.

Региональная энергетическая политика будет учитывать принципиальные различия условий энергоснабжения и структуры топливноэнергетического баланса различных зон страны северные, южные, центральные районы европейской части России, Урал, Сибирь, Дальний Восток и районы Крайнего Севера.

Главным средством достижения целей и реализации приоритетов энергетической стратегии является формирование энергетического рынка, контролируемого государством с помощью:

• ценовой и налоговой политики, обеспечивающей постепенный переход к ценам на топливо, соответствующим в качестве верхнего предела ценам мирового рынка, а нижнего - ценам самофинансирования предприятия;

• последовательного формирования конкурентной среды в энергетике путем создания полноценных хозяйственных субъектов рынка и рыночной инфраструктуры;

• совершенствования законодательства и разработки системы нормативных актов в виде Энергетического кодекса РФ, регулирующего взаимоотношения субъектов энергетического рынка между собой и с органами государственного управления.

В рамках контролируемого рынка должны обеспечиваться:

• создание стимулов для энергосбережения и повышения эффективности производство и использования энергии;

• проведение активной инвестиционной политики путем создания условий для самофинансирования топливно-энергетических предприятий и расширения круга инвесторов, для минимизации бюджетных вложений;

• либерализация экспорта энергоресурсов и импорта энергетического оборудования при сохранении государственного контроля за соблюдением интересов страны.

1.2. Нормативно-правовая база энергосбережения Важной, если не решающей, составляющей комплекса антикризисных мер, которые осуществляются сегодня, и будут осуществляться в ближайшее время, является энергосберегающая политика. Работа в этом направлении ведется особенно интенсивно в последние несколько лет, и она будет вестись все возрастающими темпами, так как энерго- и ресурсосбережению альтернативы нет.

Энергосбережение начальный этап структурной перестройки всех отраслей хозяйства страны. Необходимо создать такие условия, которые бы определяли интерес к энергосбережению всех участников процесса органов власти, энергоснабжающих организаций, потребителей, финансовых структур и т.д.

Для этого требуется нормативно-законодательная основа деятельности, которая имеет следующий иерархический вид:

• Конституция Российской Федерации;

• Гражданский Кодекс Российской Федерации и Кодекс РСФСР об административных правонарушениях;

• Федеральные законы, принимаемые Государственной Думой РФ;

• указы Президента РФ;

• постановления и решения Правительства РФ;

• региональные законы и постановления (решения) администрации регионов;

• постановления и решения муниципальных образований;

• приказы и распоряжения руководителей предприятий и организаций всех форм собственности.

Конституция Российской Федерации, принятая 12 декабря года, разделила полномочия между федеральными и иными органами власти. К местному самоуправлению относится ведение, использование и распоряжение муниципальной собственностью, право устанавливать местные налоги и сборы.

В соответствии со ст. 73 и 76, вне пределов ведения Российской Федерации и полномочий Российской Федерации по предметам совместного ведения Российской Федерации и субъектов Российской Федерации, субъекты Российской Федерации обладают всей полнотой государственной власти, включая правовое регулирование, принятие законов и иных нормативных актов. Важно, чтобы все эти акты не противоречили федеральным законам. Это обстоятельство отдает вопросы регулирования в области электроэнергетики на уровне АО-энерго и ниже в ведение субъектов Федерации.

Гражданский Кодекс Российской Федерации (§6. Энергоснабжение, ст. 539-548) рассматривает правила заключения договора энергоснабжения, в том числе с населением, правила изменения и расторжение такого договора; методы учета качества поданной потребителю энергии; необходимость поддержания стандартов качества электрической энергии; обязанности покупателя по содержанию эксплуатации сетей, приборов и оборудования; ответственность по договору энергоснабжения. Впервые в Гражданском кодексе РФ косвенно отражена реальная экономическая ответственность энергоснабжающей организации за ущерб, нанесенный потребителю в результате перерывов в энергоснабжении.

Кодекс РСФСР об административных правонарушениях (ст. 90) устанавливает ответственность руководителей предприятий, учреждений, организаций за расточительное расходование электрической и тепловой энергии.

В настоящее время на федеральном уровне приняты два закона:

• Федеральный Закон «О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в Российской Федерации» от 14.04.95г. №41-ФЗ;

• Федеральный Закон «Об энергосбережении» от 03.04.96г. №28ФЗ.

Федеральный Закон «О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в Российской Федерации» определил:

- сущность государственного регулирования тарифов (государственное установление тарифов на электрическую и тепловую энергию для всех поставщиков независимо от их организационно-правовых форм);

- цели государственного регулирования тарифов, в т.ч. защиту потребителей, согласование интересов поставщиков и их потребителей энергии, стимулирование энергосбережения, обеспечение права выхода на оптовый рынок всем производителям электрической энергии, усиление конкурентных начал в электроэнергетике;

- принципы государственного регулирования тарифов, в том числе экономическую обоснованность затрат и прибыли поставщиков энергии, открытость экономической информации в области производство и транспорта энергии, создание условий для привлечения отечественных и иностранных инвестиций;

- полномочия Правительства России и органов исполнительной власти субъектов федерации в области регулирования тарифов (за федеральными органами закрепляется нормативно-методическая база деятельности органов, регулирующих тарифы, регулирование тарифов на оптовом рынке, а за региональными органами регулирование тарифов на розничном рынке, т.е. непосредственно для потребителей).

В Законе в качестве его целей провозглашены:

создание механизма соблюдения интересов производителей и потребителей электрической и тепловой энергии;

создание экономических стимулов, обеспечивающих использование энергосберегающих технологий в производственных процессах.

Кроме того, в Законе о регулировании тарифов прописана нормативно-методическая основа деятельности органов государственного регулирования; вопросы формирования федерально-энергетической комиссии (ФЭК) и регионально-энергетической комиссии (РЭК); правовой статус ФЭК как самостоятельного юридического лица; полномочия ФЭК и РЭК; порядок разрешения разногласий и споров, возникающих при государственном регулировании тарифов и др.

Вместе с тем в Законе ничего не сказано о дифференцированных тарифах, которые являются мощным рычагом энергосбережения, и ничего нет об учете в тарифах принципов и результатов использования тарифной политики для энергосбережения.

Федеральный закон «Об энергосбережении» провозглашает основные принципы энергосберегающей политики государства, рыночноориентированные механизмы ее осуществления: экономические и финансовые механизмы энергосбережения, стандартизацию и сертификацию оборудования, требования к энергетическим обследованиям и к учету потребляемых энергоресурсов, а также льготы, связанные с осуществлением энергосберегающих мероприятий. К сожалению, Закон «Об энергосбережении» носит в основном декларативный характер. Он не имеет прямого действия.

В Указе Президента РФ «О необходимых мерах по государственному регулированию естественных монополий в Российской Федерации» № 220 от 28.02.95г. устанавливается необходимость образования федеральных органов исполнительной власти по регулированию естественных монополий, в том числе - в сфере производство и передачи тепловой энергии. Здесь дается поручение Правительству представить предложения о создании Федеральной службы по регулированию естественных монополий в топливно-энергетическом комплексе.

7 мая 1995 года Президент РФ своим Указом № 472 утвердил «Основные направления энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 года». В этом Указе Правительству РФ было поручено одобрить «Энергетическую стратегию России (основные положения)», а также разработать и утвердить федеральную целевую программу «Топливо и энергия» на 1996-2000 годы, предусмотрев в ней меры по структурной перестройке ТЭК в целях обеспечения надежного и эффективного энергоснабжения страны, развитию сырьевой базы ТЭК РФ; реализации энергосберегающей политики, обеспечению энергетической независимости и безопасности РФ, поддержанию ее экспортного энергетического потенциала.

Указом Президента РФ «О федеральной энергетической комиссии Российской Федерации» от 29.11.95г. № 1194 установлен новый статус ФЭК. Ей предоставлен ряд прав, которыми располагает Минтопэнерго России, в том числе: участие в разработке и проведении энергетической политики Правительства, формирование и утверждение балансов мощности и энергии по регионам России, разработка экономических стимулов, обеспечивающих использование энергосберегающих технологий.

За последние 3-4 года вышел ряд постановлений Правительства России, связанных с электроэнергетикой и энергосбережением. Далее – краткие комментарии по наиболее интересные из них.

Постановление Правительства РФ «О неотложных мерах по энергосбережению» от 02.11.95г. № 1087. К сожалению, это постановление во многом носит декларативный характер. Однако в нем предусмотрены и некоторые конкретные организационные меры, в том числе:

пересмотреть и утвердить в первом полугодии правила учета электрической и тепловой энергии, в эти же сроки утвердить положение о регулярном проведении энергетических обследований предприятий, которые используют энергетические ресурсы в объеме более 6 тыс. т.

у.т. в год;

создать в 1995-1996 г.г. банк данных о новейших, в том числе поквартальных конверсионных разработках, повышающих эффективность использования энергоресурсов;

при разработке и пересмотре государственных стандартов включить в них показатели эффективности использования, соответствующие мировому уровню.

Ответственность за политику в области энергосбережения этим Постановлением возложена на Минтопэнерго России;

Постановление Правительства РФ «О государственной поддержке создания в Российской Федерации энергоэффективных демонстрационных зон» от 02.10.95г. № 998. Постановление достаточно конкретно, хотя и не свободно от некоторых недостатков.

Постановление Правительства РФ «О федеральном (общероссийском) оптовом рынке электрической энергии (мощности) от 12.07.96г.

№ 793. Постановлением утверждены основные принципы функционирования и развития федерального (общероссийского) оптового рынка электрической энергии (мощности). Они определяют методические, организационные и правовые вопросы работы рынка, порядок взаимоотношений его субъектов в период становления конкретного рынка электрической энергии. Основные положения этого документа предназначены для органов исполнительной власти и коммерческих организаций, деятельность которых связана с функционированием и развитием федерального (общероссийского) оптового рынка электрической энергии (мощности).

Постановление Правительства РФ «Об основах ценообразования и порядке государственного регулирования и применения тарифов на электрическую и тепловую энергию» от 04.02.97г. № 121. Этот законодательный акт точно определил субъектов оптового и розничного рынка и их обязанности:

Следует отметить, что в России отсутствует опыт нормативнотворческой деятельности для условий формирования рыночных отношений. В то же время за рубежом накоплен огромный опыт принятия законов и нормативных актов в области энергосбережения, прежде всего в США и Германии. С опытом последних Томские эксперты и представители властных структур познакомились благодаря сотрудничеству с Проектом TACIS «Восточные энергетические центры», который осуществляет консультативно-техническую помощь России.

Оптовый рынок ГРЭС мощностью свыше 1 млн. кВт, Покупка РАО «ЕЭС России» мощности и ГРЭС мощностью более 300 тыс. кВт, энергии сначала по одноставочным, а независимые производители. дальнейшем на конкурентной основе).

Крупные потребители энергии, выводи- Продажа РАО «ЕЭС России» мощности мые специальным решением ФЭК с со- и энергии по двухставочным тарифам.

гласия АО-энерго на оптовый рынок.

Розничный рынок Независимые производители. Продажа энергии собственными потребителями по розничным тарифам.

Собственные потребители на террито- Продажа энергии АО-энерго по конкурии, обслуживаемой АО-энерго, за ис- рентным тарифам, но не выше замыключением выведенных на оптовый ры- кающих (маржинальных) затрат.

Для реализации энергосберегающей политики в регионах создается региональная нормативно-правовая база по энергосбережению.

Государственной Думой Томской области принят пакет документов нормативно-правовой базы по энергосбережению, в том числе Закон Томской области «Об основах энергосбережения на территории Томской области» от 28.01.97г. № 400 и Закон Томской области «Об обеспечении электрической и тепловой энергией потребителей Томской области» от 02.07.98г. № 03.

Принят пакет документов и Администрацией Томской области.

Некоторые нормативные акты находятся в процессе рассмотрения или разработки.

По линии Проекта TACIS была проведена экспертиза пакета документов нормативно-правовой базы по энергосбережению, принятых и находящихся на рассмотрении как законодательной, так и исполнительной власти. Экспертиза проведена компанией «Inno Tec» (г. Берлин, Германия), эксперт М. Бреге (M. Broge). По мнению эксперта, нормативно-правовая база по энергосбережению Томской области является одной из лучших в России. Замечания и предложения М. Бреге будут использованы для изменения и дополнения уже принятых документов, а также для доработки рассматриваемых. Совместно разработана нормативно-правовая база энергосбережения для муниципальных образований. По результатам совместной работы подготовлена «Корректировка нормативно-правовой базы энергосбережения Томской области на региональном и муниципальном уровнях с учетом экспертизы Проекта TACIS «Восточные энергетические центры», которая по линии Проекта TACIS будет передана в Минтопэнерго России для дальнейшего использования в регионах России.

1. Каковы главные цели новой энергетической политики России?

2. Что означает необходимость структурной перестройки топливноэнергетического комплекса?

3. Чем отличается рамочный закон от закона прямого действия?

4. Что такое оптовый и розничный рынки энергии?

5. С какой целью принимаются региональные законы об энергосбережении при наличии Федерального закона?

Глава 2. Основы договорных отношений потребителей и энергоснабжающих организаций Одним из основных документов, регламентирующих взаимоотношения потребителей и энергоснабжающих организаций, является договор на пользование электрической энергией. Данный договор является типовым для организаций различных форм собственности и приведен в Правилах пользования электрической и тепловой энергией. Кроме указанного документа, при формировании договора на пользование электрической энергии используются также следующие нормативноправовые документы:

• «Правила применения скидок и надбавок к тарифам на электрическую энергию за потребление и генерацию реактивной энергии» от 08.02.94г. №42 - 6/2 В;

• «Инструкция о порядке расчетов за электрическую и тепловую энергию» (Рег. № 449 от 28.12.93г. Минюста России);

• ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения;

• «Инструкция Главгосэнергонадзора для определения потерь электроэнергии в силовых трансформаторах и ЛЭП» от 06.04.70г.;

• Инструкция Минтопэнерго РФ «Об изменении договорного объема электрической мощности» от 18.05.94г. № КЮ-2874.

Кроме этого, могут быть использованы другие документы, определяющие льготы, штрафные санкции и прочее при расчетах за электрическую энергию. Рассмотрим подробнее некоторые из этих документов.

2.1. Договор на пользование электрической энергией Договор на пользование электрической энергией (далее – ДПЭ) помимо положений о разграничении ответственности и обязательств сторон содержит ряд разделов, вынесенных в приложения к договору:

• акт разграничения балансовой принадлежности электрических сетей и эксплуатационной ответственности сторон;

• величина отпуска электрической энергии с помесячной разбивкой;

• экономические значения потребления реактивной энергии;

• величина заявленной активной мощности предприятия, участвующей в максимуме нагрузки энергосистемы (для двухставочных потребителей);

• нормы потерь в питающих линиях и силовых трансформаторах для случаев, когда места установки счетчиков коммерческого учета электроэнергии не совпадают с границей раздела балансовой принадлежности.

ДПЭ заключается на очередной календарный год по 31 декабря, вступает в силу со дня его подписания и считается ежегодно продленным, если не менее чем за месяц до окончания срока его действия не последует заявление одной из сторон об отказе от настоящего договора или его пересмотре.

Условия договора могут быть изменены в случае выхода новых нормативно-правовых документов, регламентирующих взаимоотношения потребителей и электроснабжающих организаций. С инициативой о пересмотре договора должна выступать заинтересованная сторона.

В ДПЭ могут быть указаны тарифы на электрическую энергию, утвержденные Региональной энергетической комиссией, для различных категорий потребителей основного абонента: промышленные, непромышленные, население, субабоненты, обобществленный сектор, уличное освещение и пр.

Все величины и нормативы, включенные в договор, должны быть экономически и юридически обоснованы с учетом конкретных условий работы потребителей и электроснабжающих организаций. Несоблюдение нормативно-правовых требований может приводить к существенному перерасходованию финансовых средств за потребленные энергоресурсы.

Далее рассматриваются основные положения типовой формы договора с энергоснабжающей организацией, на которые следует обращать внимание каждому потребителю. Это позволит ему быть уверенным, что размер оплаты потребляемой им энергии соответствует условиям и качеству электроснабжения.

Обоснование заявленного максимума активной мощности Величина заявленной активной мощности в часы максимума энергосистемы для двухставочных потребителей принимается для каждого квартала (или месяца) с учетом обоснованных потребностей самого предприятия. Оплата заявленной мощности производится до начала или в первых числах расчетного периода. В случае превышения потребителем в часы максимума нагрузки энергосистемы договорной величины заявленной мощности применяются штрафные санкции к потребителю в установленном законодательством порядке. Если фактическая нагрузка потребителя будет ниже договорной, то оплачивается величина активной мощности, указанная в договоре. При этом деньги за переплату заявленной мощности потребителю не возвращаются.

Значительное количество современных предприятий содержит в своей структуре электропотребления, помимо затрат электроэнергии на основное производство (как правило, это двухставочные потребители), расход электроэнергии на непромышленные нужды (столовые, магазины, спортивные сооружения, соцкультбыт и пр.), а также для электроснабженения субабонентов и арендаторов. Это в основном одноставочные потребители. Одноставочные потребители должны оснащаться приборами учета активной и реактивной энергии и фигурировать в приложении к ДПЭ с указанием величины активной мощности, потребляемой ими в часы максимума нагрузки энергосистемы. Суммарная величина активной мощности одноставочных потребителей, участвующая в заявленном максимуме нагрузки основного абонента электроснабжающей организации, должна исключаться из оплаты по основной ставке тарифа (за мощность). В случае отсутствия в ДПЭ списка одноставочных потребителей основного абонента плата за заявленную активную мощность будет завышенной.

Проведенные проверки ДПЭ ряда предприятий показали существенные недостатки в данном вопросе, что приводит к значительному перерасходованию финансовых средств.

Обоснование экономического значения реактивной мощности Согласно «Инструкции о порядке расчетов за электрическую и тепловую энергию», за потребление реактивной энергии взимаются надбавки в виде платы за 1 кВАрч в размере 8 % от тарифа на активную электроэнергию. Надбавки за реактивную энергию взимаются в случае превышения экономических значений, установленных в договоре с энергоснабжающей организацией. За потребление реактивной энергии в диапазоне от нулевого до экономического значений надбавки не предусматриваются.

Величина реактивной энергии, предъявляемой к оплате, определяется по формуле где Wр.ф - фактическое значение реактивной энергии, потребленное за Wр.э – экономическое значение реактивной энергии;

Wр.с.А - значение реактивной энергии, потребленное субабонентами, которые освобождены от платы за реактивную энергию.

Согласно данной инструкции, освобождаются от платы за реактивную энергию население и потребители с ежемесячным потреблением активной энергии не более 30 000 кВтч.

Основой при расчете экономических значений реактивной энергии является экономическое значение коэффициента реактивной мощности tgэ. Нормативное значение tgэ для шин 6-10 кВ подстанций 35-750 кВ и шин любого вторичного напряжения трансформаторов определяется по формуле где tgб – базовый коэффициент реактивной мощности, принимаемый равным 0,4; 0,5; 0,6 для сетей 6-10 кВ, присоединенных к шинам подстанций с высшим напряжением соответственно 35, 110 и 220 кВ и выше, для шин генераторного напряжения tgб = 0,6;

dmax – отношение потребления активной энергии потребителем в квартале максимальной нагрузки системы к потреблению в квартале его максимальной нагрузки;

k – коэффициент, учитывающий отличие стоимостей электроэнергии в различных энергосистемах (по данным таблицы настоящей инструкции для Томскэнерго K=1).

Если значение tgэ.н., рассчитанное по формуле (2.2), больше 0,7, его принимают равным 0,7.

Если потребитель питается от шин 6-10 кВ, получающих питание от трансформаторов с различными высшими напряжениями, нормативный коэффициент определяется по формуле где tgэ.н.j – коэффициент, определяемый по формуле (2.2) и относящийся к j-му напряжению;

dj - доля номинальной мощности трансформаторов j-го напряжения в суммарной номинальной мощности трансформаторов (dj = 1).

Проведенная экспертиза ДПЭ на многих предприятиях показала, что величины экономических значений реактивной энергии занижены примерно в 3 - 4 раза по сравнению с нормативными, что приводит к существенному повышению платы за реактивную энергию. Кроме этого, как правило, не учитывается реактивная энергия, потребляемая одноставочными потребителями и населением, которые должны освобождаться от ее оплаты.

Нормирование потерь электрической энергии Как уже было отмечено, для потребителей, у которых граница раздела балансовой принадлежности не совпадает с местом установки приборов коммерческого учета электроэнергии, предусмотрено нормирование потерь электроэнергии в питающих линиях и силовых трансформаторах, находящихся на балансе потребителя. Для нормирования потерь в этих случаях существует «Инструкция для определения потерь электроэнергии в силовых трансформаторах и в ЛЭП», утвержденная Главгосэнергонадзором 06.04.70.

Согласно данной инструкции, в случае установки расчетного счетчика электроэнергии на стороне вторичного напряжения абонентского трансформатора, т.е. когда электросчетчик не учитывает потери электроэнергии в абонентском трансформаторе, устанавливаются нормы потерь. Для некоторых типов нормативные данные приведены в табл. 2.1.

Для двухобмоточных трансформаторов мощностью ниже кВА потери электроэнергии принимаются такие же, как для трансформаторов мощностью 1000 кВА.

Для трансформаторов мощностью выше 80 000 кВА потери электроэнергии принимаются такие же, как для трансформаторов мощностью 80 000 кВА.

Если напряжение обмотки высшего напряжения трансформаторов ниже 35 кВ, потери электроэнергии принимаются такие же, как для трансформаторов напряжением 35 кВ.

Если напряжение обмотки высшего напряжения трансформатора выше 110 кВ, потери электроэнергии принимаются такие же, как для трансформаторов напряжением 110 кВ.

Для трехобмоточных трансформаторов потери электроэнергии принимаются такие же, как для двухобмоточных трансформаторов той же мощности с применением коэффициента 1,5.

Потери электроэнергии в питающих воздушных или кабельных линиях согласно данной инструкции определяются следующим образом.

Для расчета потерь в линиях необходимы следующие данные:

• активное погонное сопротивление линии Rо (Ом / км);

• реактивное погонное сопротивление линии Хо (Ом / км);

• активная энергия, переданная по линии Эа (кВтч);

• реактивная энергия, переданная по линии Эр (кВАрч);

• число часов работы линии за расчетный период Тп (час).

Активная энергия Эа и реактивная энергия Эр принимаются по расчетным счетчикам.

Средний ток линии I ср определяется по формуле:

где Uн - номинальное напряжение сети.

Потери энергии во всех трех фазах линии определяются следующим образом:

• потери активной энергии • потери реактивной энергии Проведенная проверка ряда ДПЭ показала, что для некоторых потребителей потери электроэнергии в силовых трансформаторах завышены в среднем в 2-4 раза, а в питающих линиях завышены в 10-50 раз.

ние ная мощРабота предпри- Работа предпри- Работа предприятия обмотки ность ВН, трансформатора, 2.2. Взаимоотношения потребителей и энергоснабжающих организаций по обеспечению качества электрической энергии Показатели качества электрической энергии (ПКЭ) в системах электроснабжения организаций регламентируются ГОСТ 13109- «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Нормы, устанавливаемые данным стандартом, подлежат включению в технические условия на присоединение потребителей электрической энергии и в договоры на пользование электрической энергией. При этом для обеспечения норм стандарта допускается устанавливать в технических условиях на присоединение потребителей, являющихся виновниками ухудшения ПКЭ, и в договорах на пользование электрической энергией с такими потребителями более жесткие нормы (с меньшим диапазоном изменения, соответствующих ПКЭ), чем установлены в настоящем стандарте.

Согласно «Инструкции о порядке расчетов за электрическую и тепловую энергию» № 449 от 28.12.93г. за нарушение требований ГОСТ на качество электрической энергии предусматриваются экономические санкции в виде скидок (при нарушении ПКЭ по вине электроснабжающей организации) или надбавок (при нарушении ПКЭ по вине потребителя) к тарифу на электрическую энергию.

Скидки с тарифа применяются при отпуске потребителю электрической энергии пониженного качества по отклонениям напряжения и частоты, по коэффициентам несинусоидальности, обратной и нулевой последовательности, размаху изменения напряжения к дозе фликера.

Надбавки к тарифу применяются при снижении по вине потребителя качества электроэнергии по показателям: коэффициентам несинусоидальности, обратной и нулевой последовательности, размаху изменения напряжения к дозе фликера.

Сторона, виновная в снижении качества электроэнергии на границе раздела балансовой принадлежности потребителя и электроснабжающей организации, определяется Правилами применения скидок и надбавок к тарифам за качество электроэнергии, утвержденными Главгосэнергонадзором России.

Скидка (надбавка) к тарифу по каждому ПКЭ определяется по табл. 2.2, где Т1 - относительное время превышения нормального допустимого значения ПКЭ по ГОСТ 13109-97 в процентах; Т2 - относительное время превышения максимального допустимого значения ПКЭ, установленного ГОСТ 13109-97, в процентах. Значение Т1 и Т2, полученные при измерениях, округляются до целых значений процента.

Суммарная скидка (надбавка) определяется алгебраической суммой скидок или надбавок, исчисленных по каждому ПКЭ.

Оплата по тарифу со скидкой (надбавкой) за качество электроэнергии производится за весь объем электроэнергии, отпущенной (потребленной) в расчетный период.

Состав ПКЭ, включаемых в договора на пользование электрической энергией, определяет Региональная энергетическая комиссия.

Спорные вопросы между поставщиком и потребителем решает Региональная энергетическая комиссия или Арбитражный суд. Процедура введения скидок (надбавок) инициируется территориальным управлением Госэнергонадзора по требованию поставщика или потребителя.

Установление скидок (надбавок) за качество электрической энергии осуществляется по схеме, изображенной на рис. 2.1.

Для производство измерений ПКЭ и значений Т1 и Т2 могут привлекаться независимые компетентные организации, имеющие лицензию Минтопэнерго России на выполнение измерений и прошедшие аккредитацию в ТУ Госэнергонадзора.

1. Какие нормативно-правовые документы необходимо использовать при заключении договора на пользование электрической энергией?

2. В каких случаях могут быть пересмотрены условия договора на пользование электрической энергией?

3. В каком случае осуществляется продление договора на пользование электрической энергией? Какие негативные последствия могут возникать в данном случае?

4. Что лежит в основе для обоснования величины заявленной активной мощности для часов максимума энергосистемы?

5. Как определяется величина экономического значения реактивной энергии?

Региональная энергетическая комиссия ТУ Госэнергоскидок (надбавок) Компетентная независимая Рис. 2.1. К обсуждению порядка установления скидок и надбавок Глава 3. Теоретические основы энергосбережения Конечное потребление энергии человеком, обществом или промышленным производством (тепло, свет, электричество, звук, движение и т.п.) всегда соответствовало уровню развития цивилизации. При этом добыча и производство энергоресурсов существенно, в несколько раз, превышает конечное потребление энергии. Это объясняется не столько недостатками существующих энергетических технологий, сколько фундаментальными ограничениями, связанными с самой природой процессов преобразования энергии. Основные стадии преобразования энергии органического топлива в электроэнергию следующие. Химическая энергия топлива в процессе горения преобразуется во внутреннюю энергию водяного пара, затем в процессе расширения пара его внутренняя энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбогенератора. Далее полученная в турбогенераторе электрическая энергия после трансформации и передачи по сетям будет потреблена у потребителя.

Такие стадии присутствуют во многих типах энергетических установок. Закономерности преобразования энергии являются предметом термодинамики. Эта область науки сложилась еще в XIX веке. Но основные ее законы составляют фундаментальные основы современных научных знаний. Для количественного сравнения различных способов преобразования энергии простейшим критерием служит коэффициент полезного действия ( ), рассчитанной по формуле где W - совершаемая полезная работа;

Е - затрачиваемая энергия.

Коэффициент полезного действия действующих энергетических установок отличается весьма значительно. Так КПД тепловой конденсационной электростанции (КЭС) составляет около 40 %, теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) - 60 %, а дизельной электростанции ДЭС – 20 %.

Простейшей моделью энергетической установки может служить схема, представленная на рис. 3.1.

В такой простейшей системе совершаются три основных процесса над рабочим телом: испарение, расширение, конденсация.

Стрелки, связывающие эти три процесса, показывают направление движения рабочего тела. Подводимая к системе энергия в виде сжигаемого топлива расходуется на испарение рабочего тела (воды). В точке В рабочим телом является пар с высокими температурой и давлением. Затем рабочее тело расширяется, вызывая вращение ротора турбогенератора, производя электрическую энергию.

Рис. 3.1. Простейшая модель энергоустановки В точке С рабочее тело представляет собой пар, который имеет низкую температуру и очень низкое давление. В конденсаторе рабочее тело вновь переводится в жидкое состояние. Энергия, которую необходимо вывести из системы для конденсации пара, обычно отбирается охлаждающей циркуляционной водой. Возврат рабочего тела в парогенератор осуществляется питательным насосом. Количество подводимой к системе энергии в сумме равно количеству отводимой энергии и совершаемой работы. Для изменения агрегатного состояния рабочего тела, его испарения или конденсации необходимо подвести или отвести определенное количество энергии. А рабочее тело обладает свойством запасать энергию. Если изменение внутреннего состояния рабочего тела характеризовать количеством запасенной им энергии Е, то математическое выражение первого начала термодинамики - закона сохранения энергии для системы, которая обменивается с внешней средой энергией в форме теплоты и работы W, выражается так:

где Q - теплота системы.

Коэффициент полезного действия энергетической установки всегда меньше единицы. При = 1 вся подводимая к системе энергия превращается в работу. Практически получить такой коэффициент полезного действия можно, но только не в циклическом процессе. Примером может служить изотермическое расширение газа. Оно может идти лишь до того момента, пока давление не станет равным атмосферному. Но циклическую последовательность процессов, для которой Q=W, Е=О осуществить невозможно, хотя первому закону термодинамики это не противоречит. Это противоречит второму началу термодинамики: невозможно построить периодически действующую машину, все действие которой сводилось бы только к превращению теплоты, получаемой от источника, в работу.

Отвод определенного количества теплоты от рабочего тела к холодному источнику является необходимым условием осуществления цикла теплового двигателя. Работа в цикле равна разности подводимого и отводимого количества теплоты:

Максимально возможный коэффициент полезного действия цикла энергетической установки в идеализированном случае определяется соотношением температур горячего Т1 и холодного Т2 источников:

Такая идеальная энергетическая установка носит название тепловой машины Карно. Работает эта машина следующим образом:

• рабочее тело адиабатически сжимается, температура растет до Т1;

• рабочее тело изотермически расширяется, совершая работу W;

• рабочее тело адиабатически расширяется пока температура не снизится до Т2;

• рабочее тело изотермически сжимается до тех пор, пока его внутренняя энергия не примет первоначальное значение, сбрасывая в холодный источник Е.

Известно, что никакая другая машина не может иметь больший коэффициент полезного действия при тех же диапазонах температур.

Значения = 100 % соответствует условию: Т2 = 0, что принципиально не может быть достигнуто.

Реальные термодинамические циклы, используемые в реальных тепловых двигателях, - двигателях внутреннего сгорания (циклы Отто, Дизеля, Ванкеля), паровые и газовые турбины (циклы Ренкина, Брайтона), холодильные машины и тепловые насосы могут весьма существенно отличаться своими массогабаритными характеристиками, экологическими и другими качественными свойствами. Однако экономические характеристики показывают степень их приближения к идеалу.

Таким образом, процессы преобразования энергии всегда связаны с ее потерями. При этом значительная часть потерь определяется фундаментальными законами природы и, по сути, определяет технологический расход энергии в процессах ее преобразования. Другая часть потерь энергии связана с отклонениями реальных технологических процессов от идеала. Наконец, оставшаяся часть потерь определяется неправильной работой технологических установок, неверной настройкой технологического режима, холостыми пробегами оборудования, неэкономичной загрузкой или плохой изоляцией. Именно в этой последней части следует в первую очередь искать наиболее эффективные решения по энергосбережению.

Применительно к электрической части энергетической установки, комплекса или системы повышение эффективности использования энергии чаще всего состоит в снижении потерь электроэнергии. Если на участке сети напряжение U с активным сопротивлением R протекает активная мощность P и реактивная Q, то потери электроэнергии А определяются так:

где - время максимальных потерь.

Сразу становятся очевидными меры по снижению потерь в сетях:

• компенсация реактивной мощности;

• повышение уровня напряжения сети;

• увеличение сечения проводов для снижения сопротивления;

• уменьшение дальности передачи - снижение сопротивления;

• снижение времени потерь;

• снижение максимума нагрузки.

Наиболее полное представление о состоянии добычи, производство, передачи и потребления энергоресурсов дает анализ баланса энергоресурсов. Баланс может быть составлен для любой энергоиспользующей установки, предприятия, территории, области, страны. Составление баланса энергии заключается в измерении и расчете потоков энергии по источникам и направлениям использования. Анализ баланса позволяет сопоставить полезное использование энергоресурсов и потери. Структурирование баланса обычно производится по видам используемых энергоресурсов, по энергоиспользующему оборудованию, по цехам, корпусам, производством, участкам, видам преобразованной энергии, видам продукции и т.п.

Баланс энергоресурсов в данном случае позволяет получить отчетливое представление об эффективности их использования. Так, полный коэффициент полезного использования энергоресурсов составляет Коэффициент использования энергоресурсов в потребительском комплексе (промышленность, транспорт, агропром, комбыт) равен Коэффициент полезного использования энергии в энергетическом комплексе области (электростанции и котельные) составляет Составление баланса энергоресурсов основывается на достоверном сборе информации о потоках энергии и их измерениях.

1. В каком виде энергия потребляется человеком?

2. Назовите стадии преобразования энергии.

3. Что измеряет коэффициент полезного действия?

4. Что представляет собой периодически действующая тепловая машина?

5. Почему у цикла Карно максимально возможный коэффициент полезного действия?

6. Какие термодинамические циклы Вам известны?

7. Что называют технологическим расходом энергии?

8. Как составить баланс энергии?

9. Как определить коэффициент использования энергоресурсов?

Глава 4. Стандартизация, сертификация и измерение При проведении работ по энергосбережению прежде всего следует определить качество электроэнергии (далее - КЭ). Это может быть осуществлено с помощью таких процедур, как стандартизация, измерение и сертификация. Юридической основой указанных процедур являются Законы РФ: «О стандартизации»; «Об обеспечении единства измерений»; «О сертификации продукции и услуг». Рассмотрим порядок проведения каждой из указанных процедур.

4.1. Стандарты на электрическую энергию Для этого следует использовать межгосударственный стандарт ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», утвержденный Постановлением Госстандарта РФ от 28.08.98г. № 338 и введенный в действие с 01.01.99.

Указанный стандарт соответствует международным стандартам МЭК861, МЭК1000-3-2, МЭК1000-3-3,МЭК1000-4-1 и публикациям МЭК 1000-2-1, МЭК1000-2-2 в части уровней электромагнитной совместимости в системах электроснабжения и методов измерения электромагнитных полей. В нем установлены показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электроэнергии (точки общего присоединения).

Показателями КЭ являются:

• установившееся отклонение напряжения (Vy);

• размах изменения напряжения (Vt);

• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (Kv);

• коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения (Kv(n));

• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности (K2v);

• коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности (Kov);

• отклонение частоты (f);

• длительность провала напряжения (tn);

• импульсное напряжение (Vимп.);

• коэффициент временного перенапряжения (Kпер.v).

Указанные показатели могут быть разделены условно на стационарные и динамические. К первым следует отнести Vy, Kv, Kv(n), K2v, Kov, f, Vt и Pt, т.е. те показатели КЭ, которые могут быть измерены многократно в течение установленного стандартом времени и усреднены. Из них наиболее употребимы в практических расчетах первые шесть.

На показатели КЭ установлены стандартом два вида норм: нормально допустимые; предельно допустимые. Значения норм наиболее распространенных показателей приведены в табл. 4.1. В качестве примера рассмотрим влияние каждого из указанных здесь показателей КЭ на работу электрической сети и электроприемников.

Увеличение напряжения (Vy) на 10 % приводит к возрастанию светового потока, а следовательно, и освещенности рабочей поверхности до 40 %. При этом срок службы светильников сокращается почти в раза.

Нормы наиболее распространенных показателей КЭ Уровень тарифов для населения в 1990 году в СССР так же, как и в других странах, был в 1.5-2 раза выше тарифов для промышленных потребителей. В настоящее время тариф для населения в Российской Федерации ниже тарифа для промышленности в 2.4 раза при среднем тарифе для населения (1995 год) по странам ОЭСР 8.7 цент/кВтч, в Росии в июне 1997 года средний тариф для населения составил 1. цент/кВтч. При этом еще не учтены многие льготы по оплате электроэнергии населением, введенные в разное время как мера социальной поддержки (табл. 8.2).

Соотношение цен на электроэнергию в быту в некоторых странах мира 1. Зачем приватизируют естественные монополии?

2. Что означает государственное регулирование на энергетическом 3. Назовите субъектов энергетического рынка.

4. Какие Вы знаете права потребителей на рынке? Как они обеспечиваются?

5. Как обеспечивается право доступа независимых производителей на энергетический рынок?

6. В чем состоят цели для государственного регулирования тарифов в электроэнергетике?

7. Назовите основные составляющие затрат в себестоимости электроэнергии.

8. Какие затраты допускается относить на прибыль организации?

9. Как изменялись средние тарифы на электроэнергию во времени?

10. С какой целью дифференцируются тарифы по группам потребителей?

11. Сравните тарифы на электроэнергию в России с тарифами в других странах.

Глава 9. Энергосбережение в системах освещения Энергосбережение в осветительных установках (ОУ) представляет собой комплексную задачу, предусматривающую снижение затрат в ОУ и определяющую срок окупаемости затрат на новую или переоборудуемую осветительную систему. В конечном счете эффективность ОУ определяется стоимостью световой энергии, вырабатываемой за срок службы ОУ и в значительной степени зависящей от затрат на оплату электрической энергии (далее – ЭЭ). Структура стоимостных показателей ОУ складывается следующим образом:

- капитальные затраты на осветительные приборы (далее – ОП) и источники света (далее - ИС) 10–5%;

- затраты на монтаж и обслуживание ОП 15 %;

- стоимость электроэнергии 70–75 %.

Поскольку потери от ухудшения условий освещения значительно превосходят стоимость сэкономленной электроэнергии, эффективной следует считать такую ОУ, которая создает высококачественное освещение и сохраняет свои характеристики на протяжении длительной работы при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах, в том числе при минимальном энергопотреблении.

Составляющие эффективности ОУ:

• световая отдача ИС и их срок службы;

• светотехнические и энергетические параметры ОП;

• стабильность параметров ОП и ИС при работе их в светильнике;

• число часов использования ОУ в год;

• способы освещения и режимы эксплуатации ОУ;

• стоимость ламп и светильников, монтажа и обслуживания ОУ.

9.1. Нормирование Важнейшей задачей является законодательное закрепление энергосберегающих требований к светотехническим изделиям и установкам в стандартах, нормах и правилах. Основными нормативными документами для проектирования и исполнения ОУ являются строительные нормы и правила (СНиП 23-05-95) и территориальные строительные нормы на освещение (ТСН). Новые энергосберегающие нормы в качестве энергетического показателя, определяющего рациональное потребление ЭЭ в системах внутреннего освещения (ВО), предлагают удельную установленную мощность (Вт/м2). Новые энергосберегающие нормы позволят при их применении снизить затраты электроэнергии в ОУ зданий на 20-40 %, и их следует рассматривать как основу нормативной базы для контроля энергозатрат в ОУ на стадии экспертизы проектов. Согласно новым нормам, ОУ, проработавшие более 8 лет, должны быть реконструированы. В системах наружного освещения (НО) нормируется яркость (освещенность) полотна проезжей части дороги как светотехнический показатель ОУ. Задачи энергосбережения в НО решаются методом оптимизации совокупности характеристик и параметров ОУ.

9.2. Краткий обзор нормативной базы стран Европы и США В большинстве развитых стран приняты законодательные акты, устанавливающие светотехнические нормы, разрабатываются программы по проведению энергосберегающих мероприятий, проводятся аудиторские проверки, создаются фонды. При этом ведутся активные исследования и разработки современного светотехнического оборудования и технологии освещения, проводится информационная работа для широкого их внедрения.

Пример США показывает, что для максимального повышения эффективности энергетики требуется активное вмешательство правительства, несмотря на то, что экономика функционирует в условиях свободного рынка.

Это связано с тем, что на рынке действует множество негативных факторов:

• цены на электроэнергию не отражают ее реальной стоимости;

• в тарифах на ЭЭ не заложены экологические и другие немонетаристские аспекты;

• плохая информированность потребителя и недоступность эффективных технологий;

• недостаток инвестиционного капитала для повышения эффективности энергопотребления;

• нежелание промышленности проводить исследования и вести новые разработки, потенциальный рынок которых не исследован и не подготовлен.

В рамках Федеральной программы управления энергией (FEMP), проводимой DOE, разработана светотехническая экспертная система (FLEX), призванная помочь выбирать эффективные светотехнические технологии. Программа FEMP предусматривает обучение управляющих правительственными зданиями, консультирование проектировщиков, демонстрации новейших технологий, а также другие мероприятия, касающиеся энергосбережения.

Правительственные организации уполномочены утверждать светотехнические нормы, которые могут быть как рекомендательными, так и директивными. Они могут относиться как к отдельным технологиям, так и к функционированию энергосистемы в целом. Основным документом, определяющим требования ко всем выпускаемым светотехническим изделиям, является введенный в 1992 году Акт по энергетической политике США (EPAct). В нем содержатся требования к отдельным группам светотехнических изделий, а также нормы энергоэффективности ОУ в градостроительстве.

Правительство всячески поддерживает развитие энергосберегающей светотехники путем проведения масштабных акций по экономическому планированию, финансируется проведение энергетических аудиторских проверок, а также оказывается информационная и техническая поддержка.

Закон «Национальная политика США в области энергетики» (US National Energi Polity Act - EPACT 92), вступивший в силу в октябре года, затрагивает все аспекты энергоэффективности и касается всех потребителей и производителей светотехнической продукции. В частности, он устанавливает рабочие характеристики для ЛН и ЛЛ. Начиная с ноября 1995 года лампы, не удовлетворяющие этим требованиям, запрещены для производство и импорта.

Действующий стандарт (ASHRAE/IES-90.1-89 R) разработан с учетом последних достижений в области техники искусственного освещения, технических характеристик ламп и ПРА. В результате в большинстве случаев допустимое энергопотребление в помещениях и в здании в целом существенно снижено.

В пакете нормативных общеевропейских документов по ОУ наибольший интерес представляют нормы освещения рабочих мест под титулом Е DIN 5035-2: 1996-06«Прикладная светотехника-ч.2: Освещение рабочих мест». Критерии проектирования освещения, заложенные в этих нормах, учитывают требования людей к безопасности, обеспечению необходимой зрительной работоспособности и визуальному комфорту, содержат требования к искусственному освещению рабочих мест в промышленных и административных зданиях, к ОУ учебных заведений и учреждений здравоохранения, а также ОУ НО.

В количественной форме выражены требования: к уровню освещенности на рабочем месте и в его окружении; к ограничению слепящего действия; к качеству цветопередачи ИС. Вербальные рекомендации даны относительно: распределения яркостей в поле зрения; тенеобразующих свойств ОУ; цвета излучения ИС; коэффициента снижения освещенности (величина, обратная принятому в отечественной практике коэффициенту запаса); естественного освещения помещения; энергоэффективности ОУ; освещения рабочих мест с видеотерминалами.

Как видно из табл. 9.1, все разряды шкал со зрительными задачами различной степени сложности в отечественных нормах ниже, чем в зарубежных и рекомендованных Международной комиссией по освещению (МКО). Очень близки Общеевропейский стандарт, базируемый на нормах Германии, и рекомендации МКО, совпадающие с международными стандартами. Требования к освещенности в отечественных СНиП 23-05-95 на одну ступень шкалы ниже общеевропейских рекомендаций.

Сравнение требований норм освещенности (лк) по отечественным и зарубежным нормативным документам Очень высокие 400-500-600 500-750-1000 750 1000-1500- Ориентировка в пространстве Ориентировка в зонах интерьера 20-30-50 20-30-50 20-30-50 20-30- Помимо норм искусственного освещения, в зарубежной практике (США, Швеция, Нидерланды) появились стандарты по энергосбережению, где критерием оценки рационального энергопотребления в ОУ является предельно допустимая мощность. Законодательное введение ограничений максимальных значений удельной мощности стимулирует использование наиболее эффективных источников света, световых приборов и методов освещения, а также контроля и управления освещением.

9.3. Нормирование внутреннего освещения Эффективной следует считать такую ОУ, которая создает высококачественное освещение и сохраняет свои характеристики на протяжении длительной работы при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах, в том числе при минимальном энергопотреблении.

Нормативные данные по использованию ЭЭ на цели освещения позволяют рассчитать минимально необходимое потребление ЭЭ при достижении нормируемой освещенности для данного типа помещений и рода зрительной работы и сравнить с фактическими затратами. Получение нормативных данных предусматривает применение комплекса критериев рациональной организации систем освещения и энергосбережения, основными из которых являются нормативные данные по уровню освещенности и удельной установленной мощности.

Нормирование по уровню освещенности производственных помещений и мест общественного пользования производится в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95, предусматривающими соблюдение санитарных норм при организации искусственного освещения рабочих мест.

Вновь создаваемые и реконструируемые ОУ должны соответствовать требованиям энергосберегающих норм. В качестве энергетического показателя, определяющего рациональное потребление ЭЭ на цели освещения, должна использоваться удельная установленная мощность (W, Вт/м2) общего искусственного освещения помещений. Удельная установленная мощность является основой нормативной базы для контроля энергозатрат в ОУ при проведении энергетического обследования объектов и на стадии экспертизы проектов.

Удельная установленная мощность W общего искусственного освещения общественных, жилых помещений, а также помещений объектов городского хозяйства не должна превышать максимально допустимые значения, нормируемые территориальными строительными нормами (ТСН).

Удельная установленная мощность общего искусственного освещения общественных, административных и вспомогательных помещений, а также помещений объектов коммунального назначения при выполнении норм освещенности определяется с учетом требований СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» (табл. 9.2).

Базовые значения удельной мощности общего освещения Нормативные данные, полученные в результате энергетического обследования и оценки уровня организации и технического состояния ОУ, по уровню освещенности и удельной установленной мощности являются основными для определения энергоэффективности ОУ. Расчет возможной экономии ЭЭ на освещение и рекомендации по энергосбережению в ОУ разрабатываются по следующим показателям ОУ и ее составляющих компонентов: по экономичности источников света; по экономичности пускорегулирующей аппаратуры; по типовым конструктивно - светотехническим схемам и эксплуатационным группам осветительных приборов (ОП); по системам освещения, соотношению общего и местного освещения; по системам автоматического управления освещением в зависимости от уровня естественной освещенности и площади производственных помещений; по соблюдению регламента эксплуатации ОУ.

9.4. Источники света Энергетическая эффективность и срок службы источников света различаются значительно. Например, за период своей работы разрядные лампы (РЛ) вырабатывают в 50 - 100 раз больше световой энергии на 1 условный ватт потребляемой мощности по сравнению с лампами накаливания. Возможная экономия ЭЭ, которая может быть получена в ОУ за счет замены неэффективных ИС на энергоэкономичные при сохранении нормируемых уровней освещенности (потенциал экономии ЭЭ), приведена в табл. 9.3.

В новых и реконструируемых ОУ целесообразно использовать энергоэкономичные ИС, производство которых за последнее десятилетие освоено во всех технически развитых странах мира. В первую очередь необходимо рассматривать проекты, предусматривающие замену ЛН в ОУ общественных и производственных помещений на ЛЛ, и применение в ОУ энергоэкономичных ЛЛ мощностью 18, 36 и 58 Вт в колбе диаметром 26 мм вместо традиционных ламп мощностью 20, 40 и 65 в колбе диаметром 38 мм.

Возможная экономия ЭЭ при переходе на энергоэкономичные ИС Основным типом ИС, с которым сегодня связываются надежды и планы энергосбережения в ОУ внутреннего освещения и прежде всего жилья, являются КЛЛ.

* При снижении нормированной освещенности для ЛН на одну ступень в соответствии с действующими нормами освещения.

Эти лампы во многих случаях могут напрямую заменять ЛН, генерируя за свой срок службы в 40-50 раз большую световую энергию. КЛЛ, имеющие в 8-10 раз больший срок службы, в 5 раз большую световую отдачу по сравнению с ЛН и удовлетворительное качество цветопередачи, являются альтернативой лампам накаливания в ОУ жилого сектора, коммерческих и общественно-административных зданиях. Малые размеры КЛЛ, встроенные в цоколь малогабаритные ЭПРА и стандартный резьбовой цоколь (Е14, Е14, В22) обеспечивают возможность прямой замены ЛН мощностью от 25 до 100 Вт в существующих светильниках. Применение КЛЛ может быть наиболее эффективным именно в тех видах ОУ, где наиболее массовыми ИС являются ЛН, например, в жилом секторе.

Важно отметить также экологическое значение КЛЛ, т.к. одна такая лампа мощностью 18 Вт за свой срок службы позволяет уменьшить в 2 раза выбросы в атмосферу диоксида углерода и на 7.5 кг - диоксида серы. Собственное содержание ртути в КЛЛ практически не представляет угрозы для окружающей среды. Немаловажно также и то, что КЛЛ надо менять не каждые 8-10 мес., а раз примерно в 9-10 лет.

По перспективным оценкам в масштабе стран Западной Европы замена ЛН в 10 % ОУ жилых и 25 % административных помещений на экономичные ЛЛ даст экономию ЭЭ 15·106 кВт/ч в год, что эквивалентно экономии 4·109 м3 природного газа, или 3·106 тонн нефти, или 4·106 тонн угля. В помещениях с тяжелыми условиями среды целесообразно использовать разрядные лампы высокого давления взамен ЛН, например лампы типа МГЛ или НЛВД.

9.5. Пускорегулирующие аппараты Экономичность ОУ необходимо рассматривать с учетом характеристик пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). Потребляемая мощность ОУ с разрядными лампами складывается из мощности, потребляемой самой лампой Рл, и мощности, теряемой в ПРА (балласте) Рб:

В этой связи мощность, теряемую в ПРА, можно рассматривать как резерв повышения КПД ОУ. Активные потери в стандартных электромагнитных ПРА могут достигать 25 % мощности, потребляемой ОУ, потери в электронных высокочастотных ПРА (ЭПРА) не превышают 10%.

Обычные электромагнитные ПРА, широко использующиеся в настоящее время, обладают высоким нагревом и большими потерями мощности. Альтернативой им являются высокочастотные ЭПРА, при использовании которых в ОП повышаются качественные показатели освещения: исключается пульсация светового потока ЛЛ; предотвращается возникновение стробоскопического эффекта; создается благоприятный режим зажигания ЛЛ и повышается ее срок службы; в пусковом режиме отсутствуют мигания ЛЛ и акустические шумы; осуществляется автоматическое отключение ламп в конце их срока службы, а также дефектных ламп.

Стандартные электромагнитные ПРА экономически целесообразно использовать в относительно недорогих светильниках, в ОУ с малым временем эксплуатации в течение года. В ОУ с годовой наработкой более 2000 ч., укомплектованных относительно дорогими светильниками преимущественно с зеркальными оптическими элементами, экономически целесообразно использовать электромагнитные ПРА с пониженными потерями и ЭПРА. Применение ЭПРА эффективно в ОУ, оснащенных системами автоматического управления освещением.

Снижение потребления ЭЭ при использовании экономичных ПРА в светильниках со стандартными ЛЛ и КЛЛ составляет: для ПРА с пониженными потерями – 6-26 %; ЭПРА - 14-55%.

9.6. Осветительные приборы Выбор типа осветительного прибора (ОП) должен производиться по типовым конструктивно-светотехническим схемам и эксплуатационным группам. В качестве одного из основных светотехнических параметров ОП являются кривые силы света (КСС), характеризующие распределение светового потока ОП в пространстве.

Эффективность использования той или иной КСС определяется возможностью достижения необходимого уровня освещенности при нормированной неравномерности и зависит от соотношения L/Н, где Lрасстояние между ОП, Н- высота расположения ОП над расчетной поверхностью. Оптимальный выбор ОП позволяет получить экономию ЭЭ при обеспечении качественного освещения на уровне 14-40 %.

Усиление внимания к экономичности освещения сопровождается повышением требований к светильникам. Широкое распространение нашли светильники с экранирующими решетками и зеркальными отражателями, обеспечивающие высокий КПД (до 95 %) и зрительный комфорт. Применение молочных рассеивателей приводит к значительному снижению КПД светильника. Поэтому широкое распространение нашли светильники с экранирующими решетками. Их КПД достигает 70 % и выше. Интересно отметить, что различия значений КПД светильников с белой и зеркальной решетками невелики. Например, светильники 236 Вт с белой решеткой имеют КПД 64%, с матовой решеткой-68 %, а светильник с параболической зеркальной решеткой для помещений, где работают с компьютерами, - 60 %. Следовательно, светильники со специальной зеркальной алюминиевой решеткой из-за их более высокой стоимости целесообразно применять только в тех случаях, когда они предусмотрены нормами: в помещениях, где есть компьютеры; в тех установках, где необходимо устранить прямое слепящее действие.

Применение системы регулирования может обеспечить экономию ЭЭ до 70 %. Такая большая экономия ЭЭ может быть обусловлена как высоким КПД, с которым работает лампа, так и минимальными потерями мощности в электронных компонентах системы, регулированием яркости ИС в зависимости от уровня естественного освещения и применением датчиков присутствия.

9.7. Наружное освещение Основной задачей наружного утилитарного освещения (НО) городов и других населенных пунктов, дорог, автострад является обеспечение безопасности движения механизированного транспорта и пешеходов в темное время суток.

Установки стационарного освещения улиц, дорог, автострад и т.п.

предназначены создавать необходимые условия для работоспособности зрительного аппарата у водителей механизированного транспорта и пешеходов, обеспечивающие своевременное обнаружение препятствий.

При этом пешеход должен иметь возможность различать неровности тротуара и мостовой, видеть ограждения и распознавать встречных людей. Ввиду небольшой скорости движения пешеходов достаточно, чтобы они различали препятствия с расстояния в несколько метров. Водитель транспорта ввиду значительно большей скорости движения должен различать препятствия на расстоянии в несколько десятков метров. При нормировании наружного освещения необходимо в первую очередь исходить из условий обеспечения видимости и изменения работоспособности зрительного анализатора водителей транспорта. Для учета всех факторов, осложняющих условия работы водителей транспорта, для ОУ НО нормируется яркость дорожных покрытий, которая однозначно определяет уровень критической видимости (видимость объекта, при которой этот объект уверенно обнаруживается водителем с вероятностью 0,99, с учетом ограниченного времени обнаружения препятствия). Фотометрической характеристикой, определяющей уровень видимости объектов, является яркость дорожного покрытия. Яркостные параметры основных дорожных покрытий (асфальт, бетон и т.д.) зависят от углов падения световых лучей, от состояния поверхности, степени ее влажности, времени эксплуатации и т.д. В связи с этим яркость покрытия связана с ее освещенностью не прямой зависимостью, что не позволяет проводить нормирование по освещенности. Однако в случае простейших покрытий (грунтовые дороги, щебень и т.д.), имеющих диффузное отражение, может быть использован метод нормирования по освещенности.

Освещение улиц, дорог и площадей с регулярным транспортным движением в городских поселениях следует проектировать исходя из нормы средней яркости усовершенствованных покрытий. Освещение улиц, дорог и площадей городских поселений, расположенных в Северной строительно-климатической зоне азиатской части РФ и севернее северной широты в европейской части РФ, следует проектировать исходя из средней горизонтальной освещенности покрытий проезжей части.

Получение нормативных данных при проведении энергетических обследований ОУ НО предусматривает контроль следующих параметров, характеризующих качественные показатели ОУ и обеспечивающих достижение нормируемых показателей НО: средней яркости (освещенности) покрытия в зависимости от категории объекта; равномерности распределения яркости (освещенности) покрытия; ограничения ослепления.

Приведенные выше нормативные данные, полученные в результате энергетического обследования, позволяют дать качественную характеристику ОУ и ее соответствие СНиП. Однако они не являются достаточными для оценки энергоэффективности ОУ. Рекомендации по энергосбережению в ОУ НО разрабатываются с учетом комплекса показателей организации и исполнения ОУ и фактически представляют собой оптимизацию ОУ по критерию «энергоэкономичность». Вот составляющие энергоэкономичности ОУ: КПД ИС (световая отдача ламп); КПД и КСС ОП; техническое исполнение ОУ, устанавливающее отношения между световым потоком, высотой и шагом осветительных опор, параметрами проезжей части; время эксплуатации ОУ в течение суток; техническое состояние ОП; соблюдение регламента обслуживания ОУ; качество электрической энергии в сетях ОУ.

Стоимость ЭЭ составляет главную часть затрат на оборудование и эксплуатацию установок НО и определяется преимущественно световой отдачей ИС, рациональным распределением светового потока лампы, задаваемым оптической системой ОП, сроком службы и стоимостью ИС. Характеристики основных типов ИС и возможная экономия ЭЭ при переходе на энергоэкономичные ИС приведены в таблице 9.3. Для НО применяется широкая номенклатура ИС: ЛН, ГЛН, ДРЛ, МГЛ, НЛВД, ДКсТ.

Выбор ИС для ОУ НО основан главным образом на выполнении светотехнических требований СНиП 23-05-95, экономичности ОУ и - в ряде случаев - правильной цветопередачи. Наименьшие приведенные годовые затраты при сопоставлении ИС с различной световой отдачей, стоимостью и сроком службы, с учетом стоимости светильников, при обеспечении нормируемого уровня яркости (освещенности) дорожного покрытия соответствуют ОУ с НЛВД. В этой связи при проектировании установок НО следует отдавать предпочтение НЛВД, которые в системе утилитарного наружного освещения являются безальтернативными ИС с позиций энергоэффетивности и которые должны вытеснить менее эффективные лампы типа ДРЛ в ОУ НО.

В заключение данного раздела отметим, что использование полного комплекса мероприятий по совершенствованию ОУ, современного светотехнического оборудования и энергоэкономичных способов освещения позволяет получить суммарную экономию ЭЭ до 20-70 %.

1. Основные технические и организационные составляющие энергосбережения в осветительных установках.

2. Перспективные ИС для внутреннего и наружного освещения.

3. Показатели осветительных приборов (ОП), определяющие их вклад в энергосбережение в осветительных установках (ОУ).

4. Влияние старения |конструктивных элементов ОП на эффективность 5. Задачи энергетического обследования осветительных установок и экспертизы проектов освещения с позиций энергосбережения.

6. Основные составляющие энергосбережения в системах наружного освещения.

Глава 10. Энергосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве 10.1. Объемы потребления тепловой энергии в зданиях В существующих зданиях расходы тепловой энергии составляют 250–600 кВт.ч за отопительный период на м2 отапливаемой площади в зависимости от объемно-планировочного решения дома: многоэтажный или малоэтажный, многосекционный или одноквартирный. В многоэтажных домах площадь наружных ограждающих конструкций (стен, покрытий, цокольных перекрытий), приходящихся на 1 м2 полезной площади зданий, в 3-4 раза меньше, чем в одно-двухэтажных, и, соответственно, меньше тепловых потерь. В табл. 10.1 приведены фактические удельные показатели энергопотребления на отопление многоэтажных зданий в России и нормативные для Дании и Германии.

Сопоставление удельных показателей энергопотребления Следует отметить, что 20 лет назад такие страны, как Дания и Германия, находились примерно на том же уровне энергопотребления, что и бывший Советский Союз. И все же в передовых странах за прошедшие 15-20 лет произошли существенные изменения. Снижение энергопотребления достигается не только в строящихся зданиях, где ограждающие конструкции имеют повышенную теплоизоляцию в соответствии с принятыми в европейских странах в 80-90-х годах нормами, но и в существующих домах. В таблице 10.2 приведены нормативные значения сопротивлений теплопередаче стен в разные периоды в развитых странах.

Уровень тепловой защиты зданий в разных странах Градусосуток Нормативное сопротивление теплопередаче Страна отопительного периода 1960-1969 1970-1980 1980-1990 1990- Программа реконструкции и модернизации зданий массовых серий осуществлялась на протяжении ряда лет во Франции и Германии.

Большинство типовых многоэтажных домов в этих странах были утеплены и теплопотери снижены на 25-40 %.

Проблемы реконструкции существующих зданий очень актуальны в России. Например, в полумиллионном Томске из 8 миллионов м2 общей площади жилых зданий более 3 млн. м2 составляют здания, построенные в 60-70-е годы по первым типовым проектам.

Одна из проблем эксплуатации первых пятиэтажек - низкий уровень тепловой защиты ограждающих конструкций, который в сочетании с суровыми климатические условиями приводит к большим затратам на отопление существующих зданий. Из-за высокой стоимости тепловой энергии и низких доходов населения ежегодно до 40% расходной части городского бюджета направляется на дотацию затрат жилищнокоммунальных предприятий на отопление жилых зданий.

Поэтому сегодня представляется важным направлением в сокращении неэффективных затрат на содержание существующего жилищного фонда города и для увеличения срока службы зданий первых массовых серий осуществление на основе технико-экономического обоснования поэтапной реконструкции и модернизации жилых зданий со значительным снижением (на 30-50 %) их теплопотерь.

Расход энергии (тепла, электричества) в зданиях зависит от многих различных факторов:

• климатических;

• потребительских привычек.

К климатическим факторам относятся температура холодного периода, количество солнечной радиации, скорость ветра, количество осадков.

К техническим факторам относятся величина тепловой изоляции, тип, размер и направленность окон, объемно-планировочное решение здания, системы отопления и вентиляции, регулирование этих систем.

Термин “потребительские привычки” обозначает такие факторы, как, например, количество расходуемой горячей воды, частота открывания окон, приготовления пищи и использования света. К этим факторам относятся также люди, которые отвечают за эксплуатацию систем отопления, вентиляции и всего здания. Потребительские привычки оказывают большое влияние на расход энергии. И основной принцип воздействия на них – это стимулирование энергосбережения.

10.2. Тепловой баланс здания и его составляющие В течение отопительного периода вследствие разницы между температурой внутреннего воздуха здания и наружного воздуха происходят потери тепла:

• трансмиссионные - через наружные ограждающие конструкции;

• связанные с воздухообменом - за счет подогрева до температуры внутреннего воздуха поступающего через неплотности или открытые окна и двери холодного наружного воздуха.

Часть этих потерь восполняется за счет:

• теплопоступления от внутренних источников (электрические, осветительные приборы, потребление горячей воды, люди и т.д.);

• воздействия солнечной радиации на здание, особенно через окна.

Остальные теплопотери должна восполнить система отопления.

Тепловой баланс здания можно записать в следующем виде:

где Qот - реальное использование тепловой энергии в здании;

Qт - общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции;

Qв - теплопотери, связанные с воздухообменом;

Qбыт - теплопоступления от внутренних источников в здании;

Qсол - теплопоступления от солнечной радиации;

- коэффициент, учитывающий способность ограждающих конструкций здания аккумулировать или отдавать тепло.

Величина теплопотерь через наружные ограждения (стены, покрытия, цокольные перекрытия, окна) определяется сопротивлением теплопередаче конструкции. Нормативные требования по теплозащите ограждающих конструкций гражданских зданий в Сибири за последние лет, а также фактические сопротивления теплопередаче, установленные по результатам обследований, приведены в табл. 10.3.

Исследования теплового режима зданий, проведенные в Томске, показали, что фактическая тепловая защита наружных ограждений на 15-20 % ниже нормативной. Причинами являются неучтенный фактор неоднородности конструкций в действующей методике теплотехнического расчета, часто низкое качество строительства и плохая эксплуатация зданий. Это приводит к неучтенным потерям тепла, неудовлетворительному микроклимату и снижению долговечности зданий. С 1996 года строительными нормами и правилами предусмотрено двухэтапное повышение уровня тепловой защиты ограждающих конструкций. Значения нормативных сопротивлений теплопередаче в гражданских зданиях с 2000 года приведены в табл. 10.3.

Вид ограждающей Нормативное сопротивле- Фактическое сопротивконструкции ние теплопередаче на пе- ление теплопередаче на Общественные здания Жилые здания Наибольшими из составляющих теплового баланса гражданских зданий являются теплопотери, связанные с воздухообменом в помещениях. Количество поступающего в помещения наружного воздуха определяется санитарными нормами и воздухопроницаемостью ограждающих конструкций, прежде всего окон.

В частности, для жилых зданий по санитарным нормам требуется поступление 3 м3 свежего воздуха на 1 м2 жилого помещения в час, а воздухопроницаемость окон не должна превышать 6 кг/м2 в час.

До 1986 года воздухопроницаемость окон допускалась до 10 кг/м2ч. Фактическая воздухопроницаемость окон в существующих зданиях из-за отсутствия уплотнителей на притворах окон и плохого качества столярных изделий достигает 18-20 кг/м3.ч. В результате кратность воздухообмена в помещениях квартир достигает 21 1/ч вместо 0,8ч по нормам. В таблице 10.4 приведен расход топлива на отопление односемейного дома в зависимости от его герметичности.

Степень герметич- Кратность воздухо- Потребность топлива на отопление Все составляющие теплового баланса за отопительный сезон (234 суток) на примере жилого кирпичного трехэтажного 23–квартирного дома 1960 г. постройки с общей площадью 1740 м2 выглядят следующим образом (табл. 10.5-10.6).