- •Основы энергосбережения
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Энергия
- •1.1. Энергетические эпохи
- •1.2. Определение понятия «энергия»
- •1.3. Виды энергии
- •1.4. Первичная энергия
- •1.5. Параметры процесса горения топлива
- •Топливо
- •1.6. Производная энергия
- •1.7. Технологические схемы производства энергии
- •Контрольные вопросы
- •2. Энергоресурсы
- •2.1. Виды энергоресурсов
- •2.2. Темпы потребления энергоресурсов
- •Энергетический потенциал России
- •2.3. Закономерности потребления энергии
- •Таблица 2.2
- •2.4. Энергия и окружающая природная среда
- •Контрольные вопросы
- •3. Устойчивое развитие
- •3.1. Учение В.И. Вернадского о биосфере
- •3.2. Особенности устойчивого развития
- •3.3. Концепция перехода Российской Федерации
- •Контрольные вопросы
- •4. Эффективность использования энергии
- •4.1. Энтропийный капкан
- •4.3. Некоторые особенности энергопотребления в России
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Энергетические законы, закономерности, правила
- •5.2. Научное обоснование энергосбережения
- •5.3. Потенциал энергосбережения
- •Контрольные вопросы
- •6. Правовое обеспечение энергосбережения
- •6.1. Мировая практика нормирования энергосбережения
- •6.2. Федеральная нормативная база в России
- •6.3. Региональная нормативная база в России
- •Энергетический
- •6.4. Региональная система управления энергосбережением
- •Контрольные вопросы
- •7. Энергосберегающие возможности современных электротехнологий
- •7.2. Основы применения электротермических процессов
- •7.3. Индукционный нагрев
- •7.4. Индукционная плавка
- •Контрольные вопросы
- •8. Системы и узлы учета расхода энергоресурсов
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Общие вопросы учета энергоресурсов
- •8.3. Использование средств учета и регулирования расхода
- •энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве
- •8.4. Системы учета энергоресурсов
- •Контрольные вопросы
- •9. Энергетические обследования
- •9.1. Общие положения
- •9.2. Основные причины нерационального расхода ТЭР
- •9.3. Организационные вопросы энергетических обследований предприятий
- •9.4. Управление спросом на энергию
- •Контрольные вопросы
- •10. Вопросы экономики при отоплении помещений
- •(на примере Германии)
- •10.1. Применение улучшенной тепловой изоляции
- •10.2. Электрические нагреватели с аккумулированием тепла
- •10.3. Тепловые насосы
- •10.4. Системы вентиляции воздуха
- •10.5. Инфракрасная термография
- •Контрольные вопросы
- •11. Энергетический паспорт
- •11.1. Общие сведения
- •11.2. Компьютерная версия энергетического паспорта как средство анализа и оптимизации потребления энергоресурсов
- •11.3. Энергетический паспорт здания
- •Контрольные вопросы
- •12. Светотехника
- •12.1. Основные понятия и определения
- •12.2. Классификация светильников
- •12.3. Некоторые характеристики осветительных приборов
- •12.4. Система условных обозначений типов осветительных приборов
- •12.5. Основные принципы хорошего внутреннего освещения
- •12.6. Экономика и энергоэффективность внутреннего
- •освещения
- •12.7. Методика расчета общего освещения помещений
- •Контрольные вопросы
- •13. Вторичные энергетические ресурсы
- •13.1. Терминология
- •13.2. Классификация ВЭР
- •Топливное
- •Тепловое
- •Раздельное производство электроэнергии и теплоты
- •Когенерация
- •13.4. Определение объемов выхода и использования ВЭР
- •13.6. Принципиальные схемы использования низкопотенциальной теплоты
- •13.7. Примеры практической реализации экономии ВЭР
- •Повышение эффективности использования пара установок ВЭР
- •Использование конденсата пара
- •13.8. Теплоиспользующие аппараты на тепловых трубах
- •Принцип действия, назначение и типы тепловых труб
- •Использование тепловых труб для утилизации
- •13.9. Основные итоги
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемые темы для рефератов
- •Обозначения и сокращения
- •14. Отраслевое энергосбережение
- •14.1. Общие данные
- •Материал
- •Теплоэнергия, Гкал
- •Обогащение руды
- •Агломерационное производство
- •Производство окатышей
- •Сталеплавильное производство
- •Электролиз:
- •Рафинирование:
- •14.3. Энергосбережение на предприятии
- •Снижение расхода электроэнергии при переходе от мягкого к жесткому режиму сварки
- •Мягкий
- •эффективности, %
- •Контрольные вопросы
- •15. Стратегия социально-экономического развития
- •региона: энергетическая составляющая
- •15.1. Схема развития и размещения производительных сил
- •15.2. Интегральный энергетический менеджмент
- •региональной экономики
- •Таблица 15.2
- •Валовые и удельные показатели России и Свердловской области
- •По результатам анализа региональной экономики можно сделать следующие выводы:
- •Контрольные вопросы
- •16. Методические рекомендации по изучению вопросов энергосбережения
- •16.1. Энергосбережение в повседневной жизни
- •Требуемые навыки и знания – способность делать наблюдения и описывать их.
- •Словарный лист
- •Тепловые «грабители»
- •16.3. Энергоемкость производства и социально-экономические показатели ряда стран
- •17. История энергосбережения в лицах
- •18. Пословицы народов мира
- •Пословицы народов Востока
- •Пословицы народов России
- •19. Основные термины и определения
- •Библиографический список
- •Основы энергосбережения
- •И.Г. Южакова
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 4. Эффективность использования энергии
объемы экспорта первичной энергии из России будут в основном ограничиваться величинами сэкономленного за счет энергосбережения топлива, то наши потомки вряд ли будут к нам в претензии за расточительное отношение к имеющимся запасам органического топлива.
Иными словами, энергосбережение есть объективная реальность. И именно через энергосбережение в долгосрочной перспективе наилучшим вариантом решения проблем устойчивого развития является переход к природосберегающему обществу. Основой такого общества является повышение эффективности использования энергии, переход на возобновляемые ее источники, сокращение ненужных затрат и потерь энергии, рециркуляция и вторичное использование ресурсов вещества, а также сокращение производства отходов и необязательного потребления ресурсов вещества, при разработке мер по контролю роста населения.
Необходимым условием перехода на энергосберегающий путь развития является понимание каждым из нас того, что мы можем и не можем делать, используя ресурсы вещества энергии, и умение ответственно реализовать эти знания в своей жизни.
4.3. Некоторые особенности энергопотребления в России
В нашей стране есть ряд объективных (природных) факторов, способствующих росту удельных объемов энергопотребления. Основные из них – климатические условия, более высокие транспортные издержки. Остановимся более подробно на климатических условиях.
Климатические условия можно оценить коэффициентом суровости климата (градусо-сутки отопительного периода), равным произведению разности температуры внутреннего воздуха в отапливаемом помещении (tв) и средней температуры наружного воздуха за отопительный период (tот.пер) на продолжительность отопительного периода (Zот.пер):
83
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 4. Эффективность использования энергии
Dd = (tв – tот.пер) Zот.пер. |
(4.1) |
Нормативный коэффициент суровости климата для конкретной местности (города и т.д.) можно определить, исходя из показателей строительной климатологии, СНиП 23-01-99. С учетом данных настоящего нормативного документа коэффициент суровости климата для города Екатеринбурга составит
Dd = [20 – (–6)] 230 ≈ 6000 градусо-суток.
Сопоставим коэффициенты суровости климата для ряда стран и отдельных регионов России (табл. 4.1).
На основании данных табл. 4.1 можно принять, что по климатическим условиям удельные показатели расхода энергии на теплоснабжение, а также на некоторые виды технологических процессов (нагрев, сушка и т.п.) примерно в 1,5 раза выше, чем в большинстве европейских стран, и в 1,85 раза выше, чем в США.
Фактически эти показатели в России, по многочисленным литературным и официальным статистическим данным, значительно выше. Чем это можно объяснить?
Таблица 4.1 Показатели суровости климата (применительно к жилым зданиям),
градусо-суток
|
Страна, город |
Коэффициент сурово- |
Страна |
Коэффициент су- |
|
|
сти климата |
ровости климата |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
4020 |
|
|
Россия |
5000 |
Швеция |
||
|
Москва |
5027 |
США |
2700 |
|
|
Екатеринбург |
6000 |
Германия |
3165 |
|
|
Верхоянск |
12290 |
Финляндия |
4200 |
|
|
Якутск |
10620 |
Канада |
5000 |
|
|
Омск |
6500 |
|
|
|
|
Самара |
5010 |
|
|
|
|
Астрахань |
3400 |
|
|
|
|
Краснодар |
2500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
84
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 4. Эффективность использования энергии
Приведем в табл. 4.2 данные по объемам производства и потребления тепловой изоляции с использованием литературных данных и результатов собственных расчетов.
|
|
|
|
Таблица 4.2 |
|
|
Показатели производства тепловой изоляции |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент суро- |
Производство теп- |
Коэффициент энер- |
|
|
Страна, город |
вости климата, |
ловой изоляции, |
гетической озабо- |
|
|
|
град.·сут. |
м3/1000 жителей |
ченности нации |
|
|
Россия |
5000 |
90 |
0,1 |
|
|
Екатеринбург |
6000 |
120 (2001 г.) |
0,11 |
|
|
Швеция |
4020 |
600 |
0,8 |
|
|
США |
2700 |
500 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При этом следует отметить, что теплозащита зданий (т. е. свойство совокупности ограждающих конструкций, образующих замкнутый объем внутреннего пространства здания, сопротивляться переносу теплоты между помещениями и наружной средой, а также между помещениями с различной температурой воздуха) во многом определяется количеством использованной тепловой изоляции, а при равном количестве использованной изоляции - ее качеством и гидрозащитой от внешних атмосферных и других воздействий.
Согласно представленным данным, количество изделий из тепловой изоляции в России использовалось в 1995 – 1996 гг. примерно в 5 раз меньше, чем в США, и почти в 7 раз меньше, чем в Швеции.
Учитывая, что в условиях быстрорастущих цен на первичное топливо такой показатель, как теплозащита зданий, определяет коммунальные расходы населения, тем более в таких странах, как Россия с ее климатическими показателями (табл. 4.1), введем новый показатель. Назовем его коэффициентом энергетической озабоченности нации – Кэ.о.
Примем за единицу этот показатель в США. Соответственно в других странах (территориях) этот коэффициент будет
85
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 4. Эффективность использования энергии
Кэ.о = (Тi/TСША) : (Ddi/DdСША), |
(4.2) |
где Тi, TСША – соответственно производство тепловой изоляции в рассматриваемой стране и США, м3/1000 жителей в год; Ddi, DdСША – соответственно коэффициенты суровости климата рассматриваемой страны и США,
град. сут.
Из данных табл. 4.2 вытекает, что в нашей стране теплозащитой зданий озабочены на порядок меньше, чем в США, и в восемь раз меньше, чем в Швеции. Факторы субъективного (менталитетного) подхода к проблеме энергопотребления в нашей стране преобладают и определяют сложившийся на настоящий период расточительный характер использования энергии в коммунальной, бюджетной и ряде других сфер. Все это напрямую увеличивает экологическое воздействие на окружающую среду. В качестве примера приведем сравнительные данные по расходам топлива на отопление в России и Германии (рис. 4.4).
В России |
|
|
|
В Германии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Немодерни- |
|
Современ- |
|
Перспек- |
|
|
|
зированные |
|
ные здания |
|
тивные |
|
|
|
здания |
|
(7-литро- |
|
здания |
|
|
|
(20 литров) |
|
вый дом) |
|
(3-литро- |
|
|
|
|
|
|
|
вый дом) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 л |
20 л |
|
|
|
|
|
7 л |
|
|
||
|
|
3 л |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.4. Удельный расход топлива на отопление зданий в течение отопительного сезона, л/м2
86
Н.И. Данилов, Я.М. Щелоков Основы энергосбережения Глава 4. Эффективность использования энергии
Особенно ощутимо данная ситуация сказывается на регионах, в которых нет собственных топливных ресурсов. К таким регионам следует отнести и Свердловскую область, где местные виды топлива в топливном балансе региона составляют менее 5 % (рис. 4.5).
Местные
виды Мазут 1% топлива
5%
Газ Уголь 30% 64%
Рис. 4.5. Топливный баланс Свердловской области в 2000 г.
87