10493

21

помещения и наружного воздуха. В многих случаях повышение заданной температуры при кондиционировании воздуха обеспечивает больший эффект, поскольку разница температур в этом случае, как правило, выше. Однако эта закономерность носит обобщенный характер, и конкретная величина экономии зависит от климатических условий данного региона.

Ограничение отопления/охлаждения в нерабочее время способно снизить соответствующее потребление электроэнергии на 40 % (для предприятия с восьмичасовым рабочим днем). Ограничение отопления с постоянным поддержанием пониженной температуры в помещениях, где отсутствуют рабочие места, в сочетании с локальным отоплением рабочих мест способно обеспечить до 80% энергосбережения, в зависимости от доли площадей, занятых рабочими местами персонала.

4.4 Вентиляция

Наличие вентиляционной системы является условием адекватного функционирования многих производственных объектов. Вентиляционная система позволяет:

-защищать персонал от воздействия загрязняющих веществ и избыточного тепла, образующихся в процессе производства;

-поддерживать в производственных помещениях чистую атмосферу, необходимую для обеспечения надлежащего качества продукции.

В состав вентиляционной системы входит целый ряд взаимодействующих компонентов (рис. 2), например:

-воздушная система (воздухозаборники, воздухораспределитель, сеть воздуховодов);

-вентиляторное оборудование (вентиляторы, двигатели, системы передачи);

-система управления и регулирования (регулирование расхода в зависимости от потребностей, интеграция с системой централизованного управления зданиями и

т.п.);

- устройства утилизации энергии;

22

-устройства воздухоочистки;

-другое оборудование, зависящее от типа вентиляционной системы (общеобменная или местная вентиляция, с кондиционированием воздуха или без такового и т.д.)

Ясное представление о назначении вентиляционной системы и предъявляемых

кней требованиях является важным условием выработки оптимальных проектных решений. Назначением системы может быть, в частности:

-обеспечение помещений свежим воздухом;

-поддержание условий рабочей зоны (температуры, давления, влажности

ит.п.),

-комфортабельных для персонала и благоприятных для его здоровья, или необходимых для обеспечения качества продукции;

-транспортировка материалов;

-удаление дыма, пыли, влаги и/или вредных веществ.

Взаимодействия между компонентами системы, прежде всего, между вентилятором и системой воздуховодов, могут быть источником значительной части потерь в системе (рис. 4.2). Поэтому целесообразно с самого начала проектирования системы принимать во внимание как функциональные требования к ней, так и требования энергоэффективности (рис. 4.3).

23

Рис. 4.2. Вентиляционная система

На предприятии могут использоваться следующие типы вентиляционных систем:

-системы общеобменной вентиляции: эти системы предназначены для организации обмена воздуха во всем объеме крупных производственных помещений. Существует несколько разновидностей систем вентиляции, выбор между которыми определяется характером производственных помещений, а также наличием или отсутствием потребностей в удалении загрязняющих веществ и кондиционировании воздуха. Важной характеристикой вентиляционных систем, определяющей их энергопотребление, является расход воздуха. Энергопотребление тем ниже, чем ниже расход;

-системы местной (локальной) вентиляции: основным назначением этих вентиляционных систем является удаление вредных веществ непосредственно у источника их образования. В отличие от общеобменных систем, системы местной вентиляции ориентированы на локальные источники загрязняющих веществ,

24

обеспечивая удаление последних при помощи специально размещенных воздухозаборников и предотвращая их рассеяние в воздухе рабочей зоны. К преимуществам подобных систем относятся:

-предотвращение любого контакта вредных веществ с оператором процесса;

-отсутствие необходимости обмена воздуха во всем объеме рабочей зоны.

Рис.4.3. Блок приточно-вытяжной вентиляции с пластинчатым теплообменникомутилизатором:

1 - корпус; 2 - перегородка; 3 - теплообменник-утилизатор; 4 - приточный вентилятор; 5 - вытяжной вентилятор; 6 - дренаж конденсата; 7-8 - фильтры.

Производственная информация

• вентиляторы: на вентиляторы приходится основная доля энергопотребления вентиляционной системы. Тип и мощность вентиляторов, а также способы управления ими представляют собой важные факторы энергоэффективности системы. Примечание: выбор вентилятора с высоким КПД позволяет снизить требования к общей мощности вентилятора, что может привести к снижению затрат на закупку оборудования. При проектировании вентиляционной системы или планировании модернизации существующей системы следует принимать во внимание следующие факторы:

- КПД вентилятора: как правило, максимальный КПД вентилятора находится в диапазоне от 60 до 85% в зависимости от типа устройства. В настоящее время разрабатываются линейки вентиляторов с еще более высоким КПД;

25

-близость режима работы вентилятора к оптимальному: КПД отдельного вентилятора может зависеть от режима его работы (скорости вращения). Поэтому важно подобрать для системы такие вентиляторы, которые функционировали бы в режиме, близком к оптимальному, в условиях конкретной системы;

• воздушная система: для обеспечения энергоэффективности воздушная система должна удовлетворять некоторым требованиям:

-воздуховоды должны иметь достаточный диаметр (в некоторых случаях увеличение диаметра на 10% способно привести к снижению потерь в воздуховоде

на 72%);

-использование воздуховодов круглого сечения является более предпочтительным, чем прямоугольных воздуховодов с той же площадью поперечного сечения, поскольку первые характеризуются меньшими потерями давления;

-следует избегать транспортировки воздуха на большие расстояния, а также создания препятствий для движения воздуха (изгибов, сужений и т.п.);

-необходимо обеспечить герметичность системы, в особенности, в местах соединений;

-на этапе проектирования следует убедиться в том, что система является сбалансированной, то есть обеспечивает всех потребителей необходимой вентиляцией. Попытки сбалансировать действующую систему, например, путем установки в воздуховодах дополнительных клапанов, приводят к потерям давления и энергии;

• электродвигатели: следует выбрать оптимальные тип и мощность двигателя;

• управление расходом воздуха: расход воздуха является важнейшим параметром, определяющим энергопотребление вентиляционных систем. Например, сокращение расхода на 20% может привести к снижению энергопотребления вентилятора на 50%. От большинства вентиляционных систем не требуется постоянное функционирование с максимальной производительностью. Поэтому важной характеристикой системы является возможность управления ее

26

производительностью (частотой вращения вентилятора) в зависимости от ряда параметров, которые могут включать, например:

-период (год, месяц, день, время суток и т.п.);

-наличие персонала в рабочей зоне.

Важно проанализировать динамику потребностей в вентиляции, используя датчики присутствия, а также измерительные устройства, отражающие состояние технологического процесса, и использовать полученные данные при проектировании управляемой вентиляционной системы.

Приточно-вытяжные вентиляционные системы (рис. 4.4), сочетающие приток (поступление свежего воздуха) с вытяжкой (удаление загрязненного воздуха), предоставляют больше возможностей для управления расходом воздуха, например, при помощи систем кондиционирования воздуха или утилизации тепла. Установка автоматизированной системы управления предоставляет возможность управления вентиляционной системой на основе различных параметров (измеряемых или задаваемых) и постоянной оптимизации функционирования этой системы. Существует ряд методов управления расходом воздуха в зависимости от потребности, причём различные методы характеризуются неодинаковым уровнем энергоэффективности:

-электронное управление скоростью электропривода позволяет гибко управлять производительностью вентилятора, оптимизируя энергопотребление двигателя и, как следствие, обеспечивая значительное энергосбережение;

-управление шагом (углом по отношению к потоку воздуха) лопастей вентилятора также способно обеспечить значительное энергосбережение;система утилизации энергии: если вентилируемые помещения оборудованы системой кондиционирования воздуха, свежий воздух, подаваемый в помещения в процессе вентиляции, должен подвергаться кондиционированию, что сопряжено со значительными затратами энергии. Системы утилизации энергии (теплообменники) позволяют утилизировать часть энергии, затраченной ранее на кондиционирование

27

воздуха, удаляемого из помещений. При выборе системы утилизации энергии необходимо учитывать следующие три параметра:

-тепловой КПД;

-потеря давления;

-чувствительность к загрязнению.

Рис. 4.4. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха с утилизацией теплоты вентиляционных выбросов в регенеративном (роторном) теплообменнике.

1 - приточный клапан; 2 - воздушный фильтр; 3 - рекуперативный теплообменникутилизатор; 4 - калорифер первой ступени подогрева воздуха; 5 - камера орошения; 6 - калорифер второй ступени подогрева воздуха; 7 - приточный вентилятор; 8 - обслуживаемое помещение; 9 - система приточных воздуховодов; 10 - система вытяжных воздуховодов; 11 - вытяжной вентилятор; 12 - трехходовой клапан; 13 - циркуляционный насос.

•фильтрация воздуха: система фильтрации позволяет повторно использовать загрязненный воздух, удаляемый из помещений. В результате сокращается потребность в притоке и кондиционировании свежего воздуха, что создает возможности для значительного энергосбережения. Оптимальным для принятия решения об оснащении системы вентиляции фильтрами является этап проектирования, поскольку в этом случае дополнительные затраты, связанные с реализацией подобного решения, относительно невелики по сравнению с затратами на добавление фильтров к действующей системе.

Мероприятия по повышению эффективности существующей вентиляционной системы могут осуществляться на трех уровнях:

•оптимизация функционирования системы;

•разработка и осуществление плана технического обслуживания системы;

28

• инвестиции в более эффективные технические решения.

Объемы энергосбережения после оптимизации всех аспектов вентиляционной системы могут составить в среднем около 30% общего энергопотребления системы.

Техническое обслуживание и мониторинг системы

С течением времени энергопотребление вентиляционной системы постепенно возрастает, в частности, за счёт загрязнения и износа её компонентов. Для поддержания оптимального уровня эффективности системы следует производить регулярный мониторинг её состояния и при необходимости осуществлять мероприятия по техническому обслуживанию системы. Это способно привести к значительному энергосбережению с одновременным увеличением срока службы системы. Необходимые мероприятия могут включать:

•организацию кампаний по выявлению и устранению утечек в системе воздуховодов;

•регулярную замену фильтров, в особенности, в воздухоочистном оборудовании, поскольку:

- величина потери давления быстро возрастает по мере износа фильтра; - эффективность улавливания твердых частиц фильтром снижается с течением

времени; - проверку соответствия стандартам в области охраны труда и

производственной безопасности, устанавливающим требования по удалению вредных веществ;

•регулярные измерения и фиксацию основных рабочих параметров системы (потребления электроэнергии, потери давления на устройствах, расхода воздуха).

Мероприятия по оптимизации функционирования системы

• немедленные действия:

- отключение вентиляции или сокращение расхода воздуха там, где это возможно. Энергопотребление вентиляционной системы непосредственно зависит от расхода воздуха.

Требуемый расход определяется такими факторами, как:

29

-присутствие персонала в рабочей зоне;

-количество источников загрязнения и типы загрязняющих веществ;

-интенсивность и местоположение каждого источника загрязнения;

-замена отработанных фильтров;

-устранение утечек в воздушной системе;

-если в процессе работы системы осуществляется кондиционирование воздуха, следует проверить параметры кондиционирования и обеспечить их соответствие потребностям;

•простые, действенные мероприятия:

-оборудование рабочих мест надлежащими воздухозаборниками;

-оптимизация количества, формы и размера воздухозаборников, расположенных вблизи источников вредных веществ, с целью максимально возможного сокращения расхода воздуха, связанного с удалением вредных веществ;

-изучение возможностей для автоматизированного регулирования расхода воздуха на основе фактических потребностей. Такое регулирование может осуществляться различными способами:

-вентиляция может автоматически включаться или отключаться при запуске или остановке определенного оборудования (например, некоторых станков или сварочных горелок);

-система воздуховодов должна быть сбалансирована для того, чтобы избежать чрезмерной интенсивности вентиляции в некоторых местах системы. Работы по балансированию системы могут выполняться специализированными компаниями;

•экономически эффективные мероприятия:

-оборудование вентиляторов, работающих там, где необходим переменный расход воздуха, приводами с переменной скоростью;

-установка высокоэффективных вентиляторов;

-установка вентиляторов с оптимальной производительностью, отвечающей условиям конкретного производства;

30

-установка высокоэффективных электродвигателей (например, относящихся к классу EFF1);

-интеграция управления вентиляционной системой в централизованную систему управления техническими службами здания;

-установка датчиков и измерительных приборов (расходомеров, приборов учета электроэнергии), позволяющих осуществлять мониторинг функционирования системы;

-изучение возможностей оснащения системы воздушными фильтрами и устройствами утилизации энергии с целью избежать значительных потерь энергии, связанных с выбросом загрязненного воздуха в атмосферу;

-изучение возможностей реорганизации вентиляционной системы в целом и ее разделения на системы общеобменной, местной и технологической вентиляции.

4.5. Освещение

На искусственное освещение приходится значительная доля мирового потребления электроэнергии. В офисных зданиях на освещение расходуется от 20 до 50% общего энергопотребления. Еще более важно то, что для некоторых зданий до 90% затрат на освещение являются излишними, поскольку соответствующая энергия расходуется на избыточное освещение. Поэтому в настоящее время освещение является одной из важнейших составляющих энергопотребления, в особенности, для офисных зданий и других крупных объектов, нуждающихся в освещении. При этом имеется множество способов использования энергии для освещения, различающихся с точки зрения энергоэффективности.

Существует несколько методов, которые могут использоваться для минимизации связанного с освещением энергопотребления любого здания:

а) выявление требований к освещению каждого помещения или участка. Определение того, какой уровень освещенности требуется для каждого вида

деятельности, является важнейшей составляющей деятельности по оптимизации систем освещения, поскольку энергопотребление системы растет вместе с уровнем освещенности. Искусственное освещение подразделяется на общее, местное и