|
Проблемы энергосбережения приобретают все большую актуальность в
современных условиях. Мировое сообщество, будучи обеспокоено
надвигающимся энергетическим кризисом, предпринимает огромные усилия по
изысканию новых технологических и технических решений, направленных на
сокращение потребляемой энергии, а также планирует использование
нетрадиционных, возобновляемых источников энергоснабжения. На период
1994-1998 г.г. Комиссией по энергетике ЕЭС осуществляется программа
THERMIE, предусматривающая поддержку международных проектов в области
энергосбережения. Как и ранее, программа, объявленная на 1997 г.,
охватывает широкий круг вопросов, касающихся строительства,
промышленности, сельского хозяйства, транспорта и других сфер
деятельности. Предусмотрено первоочередное финансирование инновационных
проектов с участием не менее двух стран, в том числе
Восточно-европейских, включая Россию, Украину, Белоруссию и другие
страны - бывшие республики СССР. В целях обмена информацией о новейших
достижениях 27-29 мая 1997 г. в г. Амстердам будет проведена Всемирная
ярмарка по энергетическому обеспечению жизнедеятельности человека.
Наряду с активными инженерными изысканиями в области энергосбережения
осуществляются также интенсивные научные исследования. Наиболее крупным
из намеченных научных мероприятий является 7я международная конференция
и выставка по энергетике Energex`98, намеченная к проведению 19-21
ноября 1998 г. в г. Манама (Бахрейн). Отечественная практика внедрения
рыночных механизмов в систему вновь формируемых хозяйственных
отношений, исходя из реально складывающихся экономических условий,
диктует необходимость коренного изменения ранее существовавших подходов
к проблемам учета и расходования энергии, что становится насущной
проблемой любого из потребителей, определяя выживаемость и
конкурентоспособность как на переходном периоде, так и в дальнейшей
перспективе. Принятый в октябре 1995 года Закон “Об энергосбережении”
определяет правовые, экономические и организационные основы
государственной политики в области энергосбережения. Во исполнение
указанного Закона департаментами строительства ряда местных
администраций разработаны соответствующие программы энергосбережения.
Наиболее характерные мероприятия, предусматриваемые программами
подобного рода, включают следующее:
энергетический аудит;
внедрение энергетических паспортов;
создание
демонстрационных зон высокой энергетической эффективности, что должно
способствовать распространению современных энерго и ресурсосберегающих
технологий, а также отработке механизмов инвестиционной политики при
реализации проектов, основанных на принципах международной интеграции;
использование экономических стимулов внедрения энергосберегающих технологий
Так,
в 1993-1994 годах в Москве, Санкт Петербурге и ряде других городов
России были разработаны и приняты собственные городские и региональные
«Концепции развития энергетики», которые в дальнейшем послужили основой
соответствующих «Энергетических программ до 2010 года» и «Программ
энергоресурсосбережения». Согласно распоряжению мэра г. Москвы с 1
января 1997 года на всех строящихся и реконструируемых объектах
обязательной является установка приборов учета энергоресурсов, что
должно способствовать усилению контроля за их расходованием. В качестве
характерной особенности разворачиваемой деятельности в области
энергосбережения следует отметить высокую степень динамизма
предусматриваемых при этом средств и методов реализации разрабатываемых
программ. Согласно Закону “Об энергосбережении” показатели
энергоэффективности и энергосбережения должны устанавливаться на срок
не более 5 лет. Вместе с тем, наиболее действенным мотивом активизации
действий в части экономии энергетических ресурсов является существенное
повышение их стоимости, что заставляет не только внедрять на стадии
проектирования наиболее эффективные с экономической точки зрения
конструкторские разработки, но и в ряде случаев ставить вопрос о
реконструкции действующих предприятий. Тариф на тепловую энергию,
отпускаемую МГП «Мостеплоэнерго» для предприятий промышленности,
строительства, бирж, гостиниц и акционерных обществ составляют 126.000
руб/Гкал. Тариф на электрическую энергию, отпускаемую АО «Мосэнерго»
для промышленных и приравненных к ним потребителям с присоединенной
мощностью 750 кВА и выше складываются из двух компонент: плата за
мощность в месяц 29.799 руб/кВт; плата за энергию 0.28 руб/кВт-час. Для
сравнения тарифы на тепловую энергию, отпускаемую ГП «ТЭК Санкт
Петербург» составляют для промышленных и приравненных к ним
потребителям 100.000 руб/Гкал и 55.270 руб/Гкал для теплично-парниковых
хозяйств и сельскохозяйственных потребителей. Тарифы на электрическую
энергию, отпускаемую АО «Ленэнерго» по упомянутым ранее позициям
составляют, соответственно, 37.147 руб/кВт и 0.24 руб/кВт-час. Для
других регионов указанные значения могут существенным образом
отличаться, однако общая картина опережающего роста цен на энергию по
отношению к уровню имевшей место и в определенной степени
продолжающейся инфляции сохраняется повсеместно. В соответствии с
действующими укрупненными сметными нормами (УСН) на строительство 15-20
% капитальных и около 15 % эксплуатационных затрат приходятся на долю
систем вентиляции и кондиционирования воздуха. В ряде отраслей
производства, как, например, в химической промышленности, эти цифры
могут достигать 30 % и более. В целом по России системами вентиляции и
кондиционирования воздуха ежегодно потребляется свыше 20 млрд. кВт-час
электроэнергии и более 40 млн. т. условного топлива. Потребление
энергии существенным образом зависит от климатических особенностей
районов расположения вентилируемых объектов. Так, по данным AIVC (Air
Infiltration and Ventilation Centre, Coventry, UK)1 в США годовое
потребление энергии на единицу весовогорасхода приточного воздуха
составляет в Лос-Анджелесе (шт. Калифорния) 22,1 Mдж час/кг и в Омахе
(шт. Небраска) 102,5 Mдж час/кг. В Европе аналогичные значения
составляют от 45,6 Mдж час/кг до 101,1 Mдж час/кг. Отечественные
справочные данные подобного рода отсутствуют. Однако, следует
предположить, что с учетом географического разнообразия территорий
России удельные расходы энергии, связанные с работой систем вентиляции,
составляют значения, соизмеримые с приведенными выше. В России, как и в
Европе, основная доля энергии расходуется на подогрев приточного
воздуха. В то время, как в США, наряду с подогревом, существенное
количество энергии расходуется на охлаждение воздуха при работе систем
кондиционирования. В некоторых случаях, определяемых климатическими
особенностями региона либо спецификой объектов, значительная энергия
расходуется на осушение воздуха. Так, в Майами на эти цели расходуется
до 86% энергии, потребляемой системами вентиляции. Последнее является
весьма характерным, позволяя рассматривать проблемы осушения воздуха,
наряду с вентиляцией и кондиционированием в качестве одного из основных
способов обработки воздуха, определяемых триадой параметров,
характеризующих микроклимат и, соответственно, степень комфорта, а
именно: подвижность воздуха, его температура и влажность. В среднем на
производственных площадях ежегодно потребляется ориентировочно 10 000
кВт-час/м2 (8,5 Гкал/м2 в год). Широко известны традиционные методы
энергосбережения, связанные с уменьшением тепловых потерь через
ограждающие конструкции зданий и сооружений, а также снижением
инфильтрации и эксфильтрации путем герметизации оконных проемов,
дверей, чердачных и межэтажных перекрытий. Вместе с тем, существуют
инженерно-технические решения специализированного характера,
обеспечивающие средствами рациональной организации и конструктивного
оформления систем вентиляции и кондиционирования воздуха существенное
снижение энергопотребления. К числу подобных решений относятся:
частичная либо полная рециркуляция воздуха;
рекуперация тепла в теплообменниках пластинчатого типа;
использование тепловых насосов;
регенерация скрытой теплоты испарения путем конденсации избыточной влаги.
По
имеющимся оценкам за счет использования подобного рода мероприятий
годовые значения энергопотребления могут быть снижены в среднем до 2
000 кВт-час/м2 (1,7 Гкал/м2 в год). С теплофизической и инженерной
точек зрения указанные выше способы энергосбережения и их техническая
реализация являются нетривиальными и требуют профессионального подхода,
предполагая в каждом конкретном случае достаточно глубокий анализ
особенностей имеющих место механизмов и процессов, способствующих
повышению эффективности работы систем вентиляции и кондиционирования
воздуха. В дальнейших публикациях мы намерены детально рассмотреть
данные вопросы как с теоретической, так и с практической точек зрения,
что, на наш взгляд, будет способствовать повышению уровня разработок,
связанных с проектированием новых и реконструкцией существующих зданий
и сооружений. Следует отметить, что целесообразность принятия решения
относительно использования того или иного способа энергосбережения
определяется, прежде всего, экономическими соображениями.
Капиталовложения являются рентабельными, когда общая прибыль (E )
превышает инвестиционные вложения (K )
E > K
При этом существенным является соотношение капитальных и
эксплуатационных затрат. Первые из них на стадии проектирования
определяются стоимостью применяемого оборудования, а также объемами
строительно-монтажных и пуско-наладочных работ. Вторые связаны с
режимами эксплуатации, необходимыми расходными материалами,
энергопотреблением, а также трудозатратами на техническое обслуживание
и ремонт. Рассмотрим более подробно структуру указанных выше
экономических показателей на примере энергосбережения путем рекуперации
тепла в системахобщеобменной вентиляции. В этом случае общая прибыль
определяется суммой следующих основных слагаемых:
E = EW + EB + EZ, где:
EW годовая стоимость рекуперируемого тепла;
EB экономия за счет
сокращения расходов на производство и распределение дополнительного
тепла; EZ экономия за счет государственных льгот, амортизационных
отчислений и т.п.
Годовая стоимость рекуперируемого тепла Ew рассчитывается, исходя из годовой рекуперации тепла и стоимости тепловой энергии.
Ew = Qw x Pw, где:
QW годовая рекуперация тепла;
PW стоимость тепловой энергии.
Стоимость тепловой энергии в свою очередь рассчитывается, исходя из
стоимости топлива (PB ), коэффициента, характеризующего потери тепла в
процессе его производства и распределения, а также теплотворной
способности топлива (HU ).
Годовая рекуперация тепла при неизменных производственных условиях рассчитывается обычным образом.
Qw = V2 x S2 x C2 x (t11 - t21) x h x Φ2, где:
V2 расход приточного воздуха, м3/час;
S2 плотность воздуха на притоке, кг/м3;
C2 удельная теплоемкость воздуха на притоке (ок. 2,79 кВт-час/кг К0);
t11 температура на вытяжке;
t21 температура на притоке до рекуператора;
h число часов работы в течение года;
Φ2 эффективность рекуперации тепла по отношению к притоку.
Температура воздуха на притоке до рекуператора определяется, исходя
из климатологических данных t21 = tM . В зависимости от сменности
работы вводятся поправки по следующей схеме t21 = tM + tM , где
Сменность работы: 1-сменная (1,0) 2-сменная (0,5) 3-сменная (0)
Экономия за счет сокращения расходов на производство и распределение
дополнительного тепла EB . Как следствие рекуперации, имеет место
сокращение производственных расходов, связанных с производством и
распределением уменьшенного количества потребляемого тепла. Отсюда
образуется определенная экономия, которая, тем не менее, как правило,
не учитывается. Экономия за счет государственных льгот, амортизационных
отчислений и т.п. EZ . Во многих странах существует система стимуляции
деятельности, направленной на сокращение потребляемых энергетических
ресурсов. При этом вводятся специальные государственные льготы,
получаемые при внедрении энергосберегающих технологий. В результате
образуется дополнительная экономия, учитываемая в составе общей
прибыли. С 1997 г в России также вместо ранее существовавшей системы
штрафов вводятся льготы, основы которых предусмотрены Законом «Об
энергосбережении».
Инвестиционные вложения определяются суммой следующих основных слагаемых:
K = KK + KB + KU + KW, где:
KK капитальные затраты;
KB стоимость дополнительно потребляемой электроэнергии;
KU эксплуатационные расходы;
KW расходы на техническое обслуживание и ремонт.
Капитальные затраты KK обычно определяются, прежде всего, в
зависимости от используемого метода расчета рентабельности. При этом
различают статические и динамические методы. В случае рекуперации,
однако, капитальные затраты рассчитываются однозначным образом. Они
складываются из затрат на вновь устанавливаемые теплообменники,
дополнительные агрегаты и блоки, а также включают стоимость монтажа.
При этом из общей суммы вычитается остаточная стоимость высвобождаемого
оборудования, что может быть связано с сокращением количества
производимого и распределяемого тепла. Кроме того, в расчете
капитальных затрат следует учитывать дополнительные инвестиции,
получаемые в соответствии с различного рода правительственными
программами энергосбережения. Стоимость дополнительно потребляемой
электроэнергии KB . Установка рекуператоров приводит к увеличению
потери давления в вентиляционной сети. В результате требуется
увеличение напора, развиваемого вентагрегатом и, соответственно,
электроэнергии, потребляемой электродвигателем.
При использовании рекуперации тепла в производственных условиях
стоимость дополнительно потребляемой электроэнергии (KB ) может
достигать 10% от годовой стоимости рекуперируемого тепла (EW ).
Эксплуатационные расходы KU зависят от конкретных особенностей
используемых систем рекуперации тепла. Существуют определенные нормы
расходов подобного рода (в большинстве случаев они составляют 2% от
капитальных затрат в расчете на год). Расходы на техническое
обслуживание и ремонт KW также зависят от используемого
рекуперационного оборудования. При отсутствии статистических данных на
основе опыта эксплуатации указанные расходы должны оцениваться
ориентировочно. Как правило, они составляют от 2 до 5% от капитальных
затрат в расчете на год. Рассмотренные выше экономические показатели и
соответствующие им математические соотношения положены в основу
директивного документа Союза немецких инженеров VDI 2071 (часть 2)
“Экономический расчет рекуперации тепла в установках кондиционирования
воздуха”. Указанный документ de facto является общепризнанным
европейским стандартом, используемым большинством производителей
кондиционеров и вентиляционного оборудования в целях унификации методов
оценки экономической эффективности и сравнительного анализа
альтернативных технических решений. В связи с отсутствием на настоящий
момент национальных и ведомственных стандартов аналогичного содержания
упомянутый выше документ представляет собой основу
технико-экономического анализа осуществляемых отечественных и
зарубежных проектов, тем более, что рядом фирм-поставщиков оборудования
методика VDI 2071 реализована в составе лицензионного программного
обеспечения, используемого при теплотехнических расчетах и подборе
необходимых типоразмеров комплектующих изделий и элементов
системвентиляции и кондиционирования воздуха. По заявкам читателей
указанный документ в переводе на русский язык может быть заказан через
редакцию журнала (отдел распространения). Рассматривая представленные
выше материалы в качестве своеобразного введения в проблемы
энергосбережения при проектировании и эксплуатации систем вентиляции и
кондиционирования воздуха, мы рассчитываем в ближайших выпусках журнала
опубликовать серию статей, посвященных данному вопросу и развернуть
широкую дискуссию читателей, которая, мы надеемся, будет способствовать
дальнейшему экономически строго обоснованному внедрению наиболее
прогрессивных методов и способов обработки воздуха, а также новых
технических решений с использованием последних мировых достижений в
данной области.
Источник: http://www.proektov.ru
|
