Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Энергосбережение

В связи с высокой энергоемкостью промышленной продукции, в РФ уже на протяжении 20 лет принимаются меры по повышению энергоэффективности работы оборудования. С этой целью изданы Федеральные законы:

Федеральный закон от 3 апреля 1996 г. N 28-ФЗ “Об энергосбережении”;

Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Россия – страна с низкими температурами наружного воздуха в отопительный период, что приводит к огромным затратам топлива на нужды теплоснабжения, см. Доклад АПБЭ от 24.10.2013. В России производится около 2 млрд. Гкал в год на нужды теплоснабжения, в том числе в системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) 1,3…1,5 млрд. Гкал в год. По данным Международного энергетического агентства (МЭА) производство тепловой энергии в РФ с помощью СЦТ в 11 раз больше чем в США, в 2 раза больше, чем в Китае, в 2 раза больше, чем в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) Европы, или 44% всего мирового производства тепловой энергии.

Из приведенных цифр ясна роль и необходимость эффективного преобразования энергии, как для нужд промышленности, так и для коммунального хозяйства.

Помимо технологических установок разных отраслей промышленности два направления напрямую связаны с деятельностью кафедры Атомной и тепловой энергетики СПбПУ:

— способы и установки для производства электрической и тепловой энергии,

— определение тепловых потерь зданий в отопительный период, как основных потребителей СЦТ.

Тема производства электрической и тепловой энергии связана с теорией и практикой теплосиловых циклов разного вида, в том числе, котельных установок, электростанций на базе паротурбинных, газотурбинных и газопоршневых установок. Соответствующий материал подробно рассматривается с разных точек зрения (тепловые схемы, оборудование, компоновочные решения, определение экономичности при разных режимах работы) в ряде дисциплин, читаемых студентам кафедры Атомной и тепловой энергетики СПбПУ.

Определение тепловых потерь промышленных и жилых зданий связано с нормативными требованиями к их теплозащитным свойствам, которые приведены в СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” (актуализированная редакция СП 50.13330.2012),  СП 23-101-2004 “Проектирование тепловой защиты зданий”. Детально разработанная методика определения тепловых потерь и теплотехнические расчеты для существующих зданий и вновь проектируемых приведены в указанных нормативных документах.

Следует отметить, что в начале 2000-х годов в РФ произошло поэтапное изменение требований к теплозащитным свойствам разных элементов наружных ограждений, отраженных в СНиП 23-02-2003. Например, нормативные термические сопротивления стен и покрытия зданий выросли в 2…3 раза.

До сих пор производится совершенствование отдельных элементов теплотехнических расчетов, что находит отражение в актуализированных редакциях СНиП, выпускаются СТО некоммерческих организаций. Основное внимание в последнее время уделяется двум вопросам: определению коэффициентов теплотехнической однородности стен, зависящей от конструкции многослойных стен и фасадов, а также более тщательному учету потерь тепловой энергии на вентиляцию, входящих аддитивным образом в нагрузку систем отопления, в первую очередь, жилых и общественных зданий, учету теплопоступлений в помещения от оборудования с учетом реального графика его работы.

В СП 50.13330.2012 предлагается определять коэффициент теплотехнической однородности на основе выполнения расчетов двухмерных и трехмерных температурных полей  в зонах, содержащих теплотехнически неоднородные элементы: откосы оконных проемов, анкеры для крепления теплоизоляционных плит, металлические подконструкции для крепления навесных фасадов, в том числе, вентилируемых, а также других элементов, создающих неодномерные температурные поля в ограждениях. С этой целью необходимо использовать лицензионные специализированные программы, например, для расчета двухмерных температурных полей HEAT-2, для расчета трехмерных температурных полей HEAT-3. В то же время на проектной стадии при отсутствии детальных сведений о частоте расположения элементов, приводящих к теплотехнической неоднородности ограждений, можно использовать рекомендации

— СТО 17532043-001-2005 “Нормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий”, разработанного Российским научно-техническим обществом строителей (РНТО строителей);

— СТО 00044807-001-2006 “Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий”, разработанного Российским обществом инженеров строительства (РОИС);

— ГОСТ Р 54851-2011 Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередачи;

— “Правила расчета приведенного сопротивления теплопередаче. Таблицы теплотехнических характеристик типовых элементов ограждающих конструкций”. Проект свода правил, разработанный ФГБУ «Научно — исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук» (НИИСФ РААСН).

Предельным проявлением успешного развития темы повышения энергоэффективности является относительно новое направление – нулевые дома или пассивные дома. Эти дома являются энергоэффективными, удельное потребление энергии на единицу объема в них не превышает 10% от затрат, характерных для обычных домов, удовлетворяющих нормативным теплозащитным свойствам. Отопление в них востребовано только в период низких температур наружного воздуха. В идеале системы отопления в таких домах отсутствуют, для обеспечения необходимых условий микроклимата в помещениях используются теплопоступления от людей, оборудования, электрическая энергия вырабатывается с помощью альтернативных источников энергии, применяются также тепловые насосы. Информацию по реализованным проектам пассивных домов за рубежом можно найти, например, на сайте Passivhaus.

В настоящем разделе приведены наиболее важные публикации и документы, отражающие достижения и перспективы по теме определения тепловых потерь зданий.

В.Г. Гагарин. Макроэкономические аспекты обоснования энергосберегающих мероприятий при повышении теплозащиты ограждающих конструкций зданий.

В.Г. Гагарин, В.В. Козлов. Требования к теплозащите и энергетической эффективности в проекте актуализированного СНиП “Тепловая защита зданий”.

В.Г. Гагарин, В.В. Козлов. Теоретические предпосылки расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

Р.С. Федюк, А.В. Молчанов, В.А. Симонов. Тенденции развития норм по тепловой защите зданий в России.

В.В. Козлов. Влияние тарельчатого дюбеля на теплофизические свойства фасадной теплоизоляционной системы с наружным штукатурным слоем.

Для предприятий и организаций, объем энергетических ресурсов в стоимостном выражении для определения совокупных затрат на потребление природного газа, мазута (дизтоплива), тепловой энергии, угля, электрической энергии, за исключением моторного топлива, составляет 50 млн. рублей, обязательно проведение энергетического обследования 1 раз в 5 лет. Регламентация разработки такого паспорта приведена в Приказе Минэнерго №400 от 30.06.2014 «Об утверждении требований к проведению энергетического обследования и его результатам и правил направления копий энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования», а также в Постановлении Правительства РФ от 16 августа 2014 г. №818.

Результатом обязательного энергетического обследования является энергетический паспорт, составленный по форме в виде 35 приложений (таблиц). Для вновь проектируемых зданий составляется энергетический паспорт на основании проектной документации. Форма энергетического паспорта – приложение №35. Проведение энергетического обследования выполняется специализированными организациями, являющимися членами саморегулируемых организаций в области энергетического обследования.

Энергетический паспорт, составленный по результатам обязательного энергетического обследования, должен содержать информацию:

  1. об оснащенности приборами учета используемых энергетических ресурсов;
  2. об объеме используемых энергетических ресурсов и о его изменении;
  3. о показателях энергетической эффективности;
  4. о величине потерь переданных энергетических ресурсов (для организаций, осуществляющих передачу энергетических ресурсов);
  5. о потенциале энергосбережения, в том числе об оценке возможной экономии энергетических ресурсов в натуральном выражении;
  6. о перечне мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и их стоимостной оценке.

Методические рекомендации по разработке энергетического паспорта здания приводятся в РМД 23-16-2012 Санкт-Петербург “Рекомендации по обеспечению энергетической эффективности жилых и общественных зданий”, а также в СТО НОП 2.1-2014 “Требования по составу и содержанию энергетического паспорта проекта жилого и общественного здания”.

Кроме того, проводятся добровольные энергетические обследования, например, многоквартирных жилых домов (МКД). В этом случае форма паспорта разрабатывается фирмой, производящей энергетическое обследование. Получили распространение “Методические рекомендации по проведению энергетического обследования многоквартирных домов, участвующих в региональных адресных программах по капитальному ремонту многоквартирных домов, финансируемых с участием средств государственной корпорации – Фонда содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства” от 15.02.2013, в которых предлагается форма энергетического паспорта МКД.