Показатели энергоэффективности зданий

Показатели энергоэффективности зданий

Для оценки эффективности использования энергии в производстве, а также определения эффективности мероприятий по энергосбережению необходимы объективные показатели, которые могли бы отразить реальное использование энергоресурсов и давали бы возможность сопоставить результат оценки с максимальными возможностями обеспечения энергосбережения.

Поэтому, прежде чем выделить эти показатели, проанализируем процесс превращения первичных энергоресурсов в полезную работу, ради которой эти ресурсы использовались.

В любом потреблении энергии присутствуют полезная составляющая и потери. Под полезно потребленной энергией понимается та часть израсходованного энергоресурса, которая непосредственно направлена на осуществление поставленной цели и удовлетворение потребностей. В силовых процессах - это механическая энергия на валу двигателя, в температурных технологических процессах - теплота, выделившаяся в объеме технологической печи, в сушилке и переданная нагреваемой среде, в осветительных процессах - количество получаемой световой энергии от осветительных приборов и т.д.

Долю полезно потребленной энергии в расходе первичного природного энергоресурса определяет значение коэффициента полезного использования (КПИ), который является наиболее общим показателем эффективности энергоиспользования.

По значению КПИ судят о совершенстве энергоснабжающего процесса в целом, включая его научно-технический уровень, организацию управления и культуру эксплуатации. КПИ можно определить для отдельного энергопотребляющего процесса, отдельного предприятия, города и республики в целом. В последнем случае КПИ является важнейшим показателем эффективности энергоснабжающей системы государства.

К сожалению, в последние годы не проводилось целевых исследований по определению КПИ энергоресурсов в масштабе республики. Поэтому его величину можно оценить лишь приближенно. Опираясь на данные прошлых лет, зарубежные аналоги и с учетом происшедших изменений в структуре энергопотребления, можно определить наиболее вероятное ориентировочное значение КПИ энергоресурсов - около 42 %. Если допустить, что весь названный потенциал энергосбережения будет реализован, то КПИ в республике достигнет 74,6 %. При этом суммарные потери энергии будут снижены до 10 млн. т условного топлива или примерно до 1 т на каждого жителя.

В свою очередь КПИ определяется как произведение частных коэффициентов полезного действия (КПД) различных звеньев энергоснабжающего процесса, включая добычу, транспортирование, хранение, переработку и преобразование первичных (природных) энергоресурсов, а также передачу, распределение и использование преобразованных энергоносителей. По соотношению частных КПД судят об энергетической эффективности каждого звена.

Для определения других показателей энергосбережения необходимо провести классификацию энергетических потерь. Они делятся на невозвратные и возвратные. К невозвратным относятся потери, которые невозможно устранить существующими ныне способами и технологиями. С их учетом определяются достигнутые на данном этапе технически предельные уровни КПД отдельных звеньев энергетического процесса и КПИ в целом.

К возвратным относятся потери, которые возможно устранить, осуществляя те или иные затраты на реконструкцию. По их величине судят о технически достижимом потенциале энергосбережения. Реальные же масштабы энергосбережения могут оказываться значительно ниже потенциальных и определяться уровнем экономически оправданных вложенных средств.

Зависимость реализации возвратных потерь от осуществленных затрат является важнейшей экономической характеристикой энергосбережения. Нижний предел их иногда может оказываться близким к нулю. Это так называемые малозатратные мероприятия, чаще всего организационного порядка. Верхний экономический уровень затрат в каждом конкретном случае индивидуален и обусловливается стоимостью замещающего энергоресурса в альтернативном варианте. Следует сказать, что экономический предельный уровень затрат на энергосбережение может существенно возрасти, если в цене замещающего энергоресурса учитывать обеспеченность его природными запасами.

Кроме того, при определении показателей энергосбережения необходимо учитывать экономическую закономерность изменения стоимости потерь по звеньям энергетического процесса, а также по их качеству.

В каждом звене, будь то добыча, транспортировка, преобразование и использование энергоресурсов, расходуются труд, материалы, денежные средства. Поэтому стоимость энергии по мере ее движения к потребителю возрастает, соответственно возрастает стоимость потерь.

Аналогично обстоят дела и с энергетическим потенциалом потерь. Более калорийное топливо, более нагретая вода, пар с более высоким давлением и температурой обладают большим энергетическим эффектом и поэтому имеют более высокую цену, что, к сожалению, не учитывается при существующих тарифах на тепло. Наибольшую цену имеет наиболее качественный и прогрессивный теплоноситель - электроэнергия.

Оба названных обстоятельства необходимо учитывать при экономической оптимизации энергосбережения и распределении средств в энергохозяйстве.

Как отмечалось выше, об эффективности энергосбережения косвенно можно судить по показателю энергоемкости внутреннего валового продукта, сопоставляя его с аналогичными данными других государств.

К сожалению, на данном этапе развития такое сопоставление с промышленно развитыми странами не в нашу пользу.

Кроме энергоемкости внутреннего валового продукта, в сопоставимых ценах рассчитывается также удельная энергоемкость производства отдельных видов продукции и сравнивается с аналогичными показателями энергоемкости производства однотипной продукции на других предприятиях.

Таким образом, показатель энергоэффективности - это научно обоснованная абсолютная или удельная величина потребления топливно-энергетических ресурсов (с учетом их нормативных потерь) на производство единицы продукции (работ, услуг) любого назначения.

Какие основные факторы влияют на абсолютное значение энергоемкости?

Кроме экономического роста и цен на энергоресурсы, на энергоемкость влияет НТП. Разница между энергопотреблением на основе старых и новых технологий определяет технический потенциал энергосбережения.

Технический потенциал показывает максимальные возможности энергосбережения. Часть технического потенциала, которая может быть прибыльно освоена, составляет экономический потенциал.

Различают также поведенческий потенциал энергосбережения, который определяется мерой осознания актуальности задачи энергосбережения всеми лицами, реализующими ее.

Для оценки энергоэффективности производства необходимо определить причины повышенного расхода энергоресурсов.

Основные причины повышения расхода энергоресурсов можно разделить на 3 группы.

1. Организационные и эксплуатационные: низкая культура эксплуатации, недостаточная технологическая дисциплина, отсутствие ряда приборов контроля и учета, средств автоматизации, низкое качество проводимых ремонтов.

2. Сырьевые: низкое качество поступающего на предприятие сырья, основных и вспомогательных материалов и веществ.

3. Производственные и технологические: плохое техническое состояние основного и вспомогательного технологического оборудования, слабое внедрение новых конструкций оборудования, технологических процессов и других достижений НТП, направленных на экономию энергоресурсов.

Одним из критериев эффективности энергосбережения, позволяющим оценить его динамику и тенденции, является показатель энергоэкономического уровня производства (ЭЭУП).

ЭЭУП позволяет оценить уровень реализации энергосберегающих технологий, экономических тепловых схем, энергосберегающего оборудования и т.д.:

ЭЭУП = D / W,

где D - результат хозяйственной деятельности рассматриваемого производства, тыс. p.;

W - суммарное потребление энергоресурсов на технологические цели, т у.т.

Таким образом, на основе анализа топливно-энергетического баланса, при ориентировании на установленные обобщенные показатели эффективности использования энергоресурсов, при использовании достижений НТП, передового зарубежного и отечественного опыта на предприятии должна быть разработана программа по сокращению потребления топливно-энергетических ресурсов с учетом изменения объемов производства и ассортимента. Затем, исходя из выделенных на эти цели капвложений, программа уточняется и разбивается на этапы. Реализуя мероприятия, имеющие максимальный коэффициент эффективности в пределах выделенных средств, можно добиться максимальной экономии энергоресурсов.

Суммарная установленная мощность потребителей силовой энергии Ру определяется из выражения:

Py = P1 Ч n1 + P2 Ч n2 + Pi Ч ni,

где Р1, P2, .... Pi - номинальная (по паспорту) мощность электродвигателей;

n1, n2, ... ,ni - количество электродвигателей каждого типа.

Годовой расход электроэнергии на освещение определяют по нормам расхода на 1 м2 площади здания, а годовое количество часов работы светильников принимают в зависимости от количества часов работы в сутки (коэффициента сменности) и дней в году.

Общую потребность предприятия в электроэнергии определяют по объектам и видам работ, подразделениям (участкам, цехам) и целевому назначению - потребность силовой энергии на двигательную силу технологических и подъемно-транспортных устройств, на технологические процессы (электросварку, электроплавку, электролиз и т.п.), освещение, собственные нужды электростанции (освещение, вентиляцию, водопровод, подачу топлива и т.д.) и отпуск электроэнергии на сторону, включая своему непромышленному хозяйству.

Когда известны общие затраты на производство электроэнергии собственными электростанциями Зэ, суммарное количество расходуемой энергии W и коэффициент ее использования Кс, стоимость 1 кВт Ч ч Сэ можно определить по формуле:

Сэ = 3э / W Ч Кс.

Предприятия, получающие электроэнергию для производственных нужд от энергосистем, оплачивают ее стоимость по двухставочному тарифу, состоящему из годовой платы на 1 кВт заявленной (абонированной) потребителем максимальной мощности, участвующей в максимуме нагрузки энергосистемы и платы за 1 кВт Ч ч отпущенной активной электроэнергии. Под заявленной мощностью понимается абонированная потребителем наибольшая получасовая электрическая мощность, совпадающая с периодом максимальной нагрузки энергосистемы.

Плата за 1 кВт ч установлена за отпущенную потребителю активную электроэнергию, учтенную расчетным счетчиком на стороне вторичного напряжения головного абонентского трансформатора. Если счетчик установлен на стороне вторичного напряжения, то есть после головного абонентского трансформатора, то установленная плата за 1 кВт ч отпущенной потребителю электроэнергии при расчетах умножается на коэффициент (например, 1,025). По двухставочному тарифу оплачивают промышленные и приравненные к ним потребители, а с присоединенной мощностью до 750 кВА - по одноставочному тарифу.

Стоимость электроэнергии (в рублях), получаемой предприятием от энергосистемы СЭ, можно рассчитать по формуле:

СЭ = (А Ч РТ+ a Wy) (1 ± в),

где А - основная плата за 1 кВА присоединенной мощности, руб./год;

Pт - мощность трансформаторов и высоковольтных линий;

а - дополнительная плата по основному тарифу за израсходованный 1 кВт Ч ч, руб.;

WY - активный расход электроэнергии, учтенной счетчиком, кВт ч;

в - коэффициент, учитывающий скидку с тарифа или надбавку к нему.

Осветительная энергия оплачивается по одноставочному тарифу.

Степень эффективности использования электроэнергии определяется показателем (коэффициентом) cos ц, представляющим собой отношение количества электрической энергии, потребной на выполнение определенной работы, к количеству израсходованной. Чем выше он, тем экономичнее и рациональнее используется электроэнергия. Недогрузка электродвигателей в результате неполного использования оборудования по мощности снижает значение cos ф, и предприятие уплачивает штраф или установленную ранее надбавку за оба тарифа, при поддержании cos ф в заданных размерах или повышении его значения, предприятие получает премию или дополнительную скидку с тарифа.

При организации электропотребления на предприятиях необходимо выполнять требования: учет потребляемой энергии на технологические нужды и на освещение должен быть раздельным; каждый цех должен иметь отдельный учет активной и реактивной энергии по счетчикам, установленным на вводах; все крупные электроприемники внутри цеха (компрессоры, насосы, крупные станки и т.п.) должны обеспечиваться индивидуальным учетом потребления энергии.

Для обдува станков от стружки, деталей после мойки, узлов и агрегатов при сборке, для пневмоинструмента и зажимных устройств, накачки шин используют сжатый воздух. Его общую потребность по РММ (цеху, участку) определяют из расхода на каждом подразделении при работе всех воздухоприемников с учетом коэффициента использования и спроса. Примерный расход сжатого воздуха составляет (м3/ч): на один краскораспылитель - 2, на один пневмоинструмент - 2,5-4,5, на одно установленное сопло для обдувки деталей после мойки и при сборке - 1,0-1,2 и т.д. Для нагрева воды и моющих жидкостей в РММ используют пар в расчете 0,16-19 кг/ч на каждый литр расходуемой воды.

Общая потребность предприятия в данном виде энергии или топлива(кВт Ч ч, ккал, м3 и т.д.) Р0 составит:

Р0 = Нр + ЭОсв + Эот + Эвент + Эпр + Эвт,

где Нр - норма расхода силовой и технологической энергии на единицу товарной продукции, приведенную единицу ее выпуска и т.п.;

ЭОсв, Эот,, Эвент,, Эпр - расход энергии (топлива) соответственно на освещение, отопление, вентиляцию, прочие нужды;

Эвт - возврат энергии для вторичного использования.

Расчет потребности в энергии (топлива) позволяет составить приходную и расходную части частных энергобалансов по каждому ее виду, разработать сводный энергобаланс.

Основными организационно-техническими мероприятиями по сокращению затрат на производство и потребление энергоресурсов, улучшению работы энергохозяйства и энергопотребления, которые должны предусматривать промышленные предприятия, являются:

- устранение потерь всех видов энергии;

- распределение потребителей в соответствии с характером выполняемых работ и потребной мощностью, повышение коэффициента использования оборудования в единицу времени;

- сокращение норм потребления материалов и топлива в самом энергохозяйстве, повышение производительности труда его работников;

- улучшение работы оборудования путем организации его оптимальной загрузки, соблюдение заданных технологических режимов, сокращения времени работы на холостом ходу;

- интенсификация производственных процессов, внедрение энергосберегающих технологий и оборудования;

- поддержание в надлежащем состоянии энергетического оборудования путем внедрения рациональных методов организации ремонта и технического обслуживания;

- реконструкция и техническое перевооружение (оснащение) энергохозяйств с целью повышения КПД энергоустановок, рационального использования и экономии энергии всех видов;

- надлежащий учет расхода, применение обоснованных норм, анализ, выявление и устранение причин непроизводительных потерь различных видов энергии и др.

Планирование расхода энергии ведется отдельно по каждому виду ресурсов на основе норм их расхода и производственной программы на планируемый период. При этом рассчитывается потребность отдельно на основные и вспомогательные нужды. Учитываются также потери энергии в сетях.

Например, расход электроэнергии механическим цехом на производство продукции на плановый период может быть определен по следующей формуле:

Рпл = Нэл Ч N,

где Рпл - расход электроэнергии на планируемый период, кВтЧч ;

Нэл - норма расхода электроэнергии по цеху на машинокомплект, кВтЧч;

N - программа планового периода в машинокомплектах.

Потребность в электроэнергии на вспомогательные нужды рассчитывается исходя из количества источников расхода энергии, режима их работы и соответствующих норм расхода. Потери электроэнергии в сетях рассчитываются по разработанным нормативам. Суммирование потребности по всем трем составляющим определит общий расход электроэнергии по цеху в плановом периоде.

Расчеты по отдельным цехам и службам сводятся отделом главного энергетика в общий план расхода электроэнергии на плановый период по предприятию в целом. Важная роль в организации и планировании энергохозяйства принадлежит сводному энергобалансу предприятия, составляемому в разрезе видов энергии. Энергобаланс состоит из приходной и расходной частей. В приходной части указывается общее поступление энергии в разрезе ее источников, в расходной - направление использования энергии по ее видам и потребителям.

Энергобаланс содержит: общее поступление энергии (в разрезе ее источников), направление использования энергии по ее видам (общий расход), затраты по отдельным видам энергоносителей и эффективность их использования. На его основе разрабатывается план выработки и использования энергии, потребность в материальных ресурсах и кадрах на плановый период, эффективность использования ресурсов. Основными технико-экономическими показателями, характеризующими эффективность организации энергетического хозяйства , являются: коэффициенты потерь в сетях по видам энергии ; эффективность использования энергоустановок ; абсолютное потребление топлива и других исходных материалов и удельный их расход на выработку единицы определенного вида энергии - электроэнергии, пара, газа, воды, воздуха и т.д.; себестоимость каждого вида энергии; коэффициент энерговооруженности труда и энерговооруженности рабочих.

Промышленное производство является крупнейшим потребителем энергетических ресурсов. На его долю приходится большая часть потребляемой электроэнергии. Поэтому последовательное проведение мероприятий по экономии энергетических ресурсов на промышленных предприятиях имеет большое значение.

По направлению использования различают технологическую, двигательную, осветительную и отопительную энергию. Основными путями рационализации потребления энергии по указанным направлениям являются: ликвидация прямых потерь топлива и энергии; правильный выбор энергоносителей; использование вторичных энергоресурсов; совершенствование технологии и организации основного производства; проведение общехозяйственных мероприятий по экономии топлива и энергии. Мероприятия по ликвидации прямых потерь топлива и энергии в сетях, трубопроводах, в технологическом и энергетическом оборудовании. Главное здесь - систематический контроль за состоянием сетей, трубопроводов, осуществление профилактических мероприятий в связи с изменением условий их эксплуатации. Поскольку одни и те же процессы могут выполняться с использованием разных энергоносителей, важно разработать сравнительные характеристики этого использования, с тем, чтобы на научной основе осуществлять их выбор для конкретных условий. Выбор этот зависит от ряда параметров: особенностей технологического процесса, источника обеспечения (например, ТЭЦ или собственная котельная) и др.

Примерами замены одних энергоносителей другими, более экономичными для конкретных условий могут служить замена сжатого воздуха и пара для силовых процессов электричеством, внедрение электронагрева металлов вместо нагрева в печах с использованием твердого и жидкого топлива, замена электроэнергии или мазута на газ при термообработке деталей и т.д.

Использование вторичных энергоресурсов, например печных отходящих газов; физического тепла генераторного газа, конденсата пара, охлаждающей воды, остывающей продукции; коксового и доменного газов и др.

Список использованных источников

1. Гительман Л.Д, Ратников Б.Е. Энергетический бизнес. - М.: Дело, 2006. - 600 с.

2. Золотогоров В. Г. Организация и планирование производства. Практическое пособие. - Мн.: ФУАинформ, 2001. - 528 с.

3. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М. В. Самойлов, В. В. Паневчик, А. Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. - Мн.: БГЭУ, 2002. - 198 с.

4. Синица Л. М. Организация производства: Учеб. пособие для студентов вузов. - 2- изд., перераб и доп. - Мн.: УП «ИВЦ Минфина», 2004. - 521 с.