Энергосбережение и комфорт

Энергоэффективность оборудования любого назначения становится приоритетной при расчетах и проектировании. Наша страна подходит к моменту, который был пережит другими после нефтяного кризиса 70-х гг., когда из-за резкого роста цен на энергоносители весь западный мир вынужден был затратить значительные усилия на разработку новых экономичных методов хозяйствования. Тогда на Западе были созданы государственные и общественные организации, основной задачей которым была поставлена разработка организационных и технических мероприятий по энергосбережению. За прошедшие десятилетия эти задачи были решены: удалось разработать новые принципы и технологии, позволяющие создать оптимальные для человека условия и при этом достичь значительного, в несколько раз, уменьшения потребления энергии. Механизм рыночной конкуренции и частной собственности, наличие конкретного хозяина, со своей стороны, придали этим работам дополнительный импульс, т.к. любой заказчик и собственник сооружения в первую очередь оценивает совокупные затраты на строительство и эксплуатацию своего объекта, четко представляя, что снижение капитальных затрат при строительстве или ремонте здания неизбежно приведет к увеличению текущих расходов на его содержание в следующие годы. Государственные органы стимулировали решение этих задач, принимая соответствующие законы и правила, поддерживающие энергосбережение. Большая часть России находится в той части планеты, где обязательно требуется отопление на протяжении значительной части года. За прошедшие десятилетия сложилась ситуация, приведшая к тому, что степень централизации теплоснабжения в России стала одной из самых высоких в мире. Аналогичную картину можно наблюдать у наших северных соседей — Скандинавских стран. Эти небольшие государства, не располагающие значительными природными ресурсами, добились огромных достижений в области сокращения затрат на энергопотребление при сохранении комфортных условий для живущих и работающих там людей. В данной статье хотелось бы подробно рассмотреть организационные и технические моменты энергосбережения, относящиеся к системам теплоснабжения. Прежде всего нужно отметить четкие границы работы компаний и разделения ответственности на этих границах. На каждой стадии производства, передачи и распределения тепловой энергии собственник работает над улучшением условий работы на своем участке, что в совокупности приводит к значительным результатам. В Скандинавии в системах централизованного теплоснабжения существуют два независимых участка цепи передачи тепла к потребителю, отделенных друг от друга при помощи теплообменников, а в Дании — даже три. Потери тепловой энергии на границах раздела составляют доли процента, а затраты на электроэнергию для циркуляционных насосов с лихвой компенсируются другими преимуществами подобной схемы, дающей возможность использовать в каждом контуре в качестве теплоносителя специально подготовленную воду. Сам принцип независимого подключения систем отопления и кондиционирования, горячего водоснабжения через теплообменники, установленные в каждом доме, позволяет применять в тепловых сетях воду с большим количеством противонакипных и антикоррозионных добавок, воду с высокой степенью деаэрации. В тепловых сетях Хельсинки эта жидкость специально подкрашена в зеленый цвет, чтобы облегчить поиск возможных утечек, которые, кстати, встречаются крайне редко. Закрытая система сводит практически к нулю подпитку котельного контура, а, значит, и текущие затраты на водоподготовку. Теплофикационные трубы в таких условиях эксплуатируются несколько десятилетий без коррозии и повреждений. Потери тепла в них при этом не превышают 3–4%. Степень надежности и безотказности системы можно оценить по такому факту. Согласно обычным договорам между теплоснабжающими компаниями финской столицы и их клиентами, допускается перерыв в работе двухтрубной системы теплоснабжения не более нескольких часов в год, в противном случае поставщик тепла выплачивает клиенту штраф. Характерно, что такие случаи практически не встречаются. При этом централизованные теплоснабжающие компании в условиях жесткой конкуренции со стороны других видов обогрева (автономные системы с использованием газа, жидкого и твердого топлива, электричества) являются планово-прибыльными, исправно платят налоги и дивиденды акционерам. Хотелось бы более подробно остановиться на конечном звене доставки энергии заказчику — распределении тепла и горячей воды. В Скандинавии законодательно установлен порядок, при котором ни один потребитель не будет подключен к тепловым сетям без индивидуального теплового пункта с теплообменниками и автоматической системой регулирования, будь это небольшой коттедж или огромное здание аэропорта. Основное энергосбережение происходит именно здесь и обеспечивается при работе автоматики теплопункта. В системе отопления это в первую очередь поддержание стабильно комфортной и одинаковой на протяжении года температуры в помещениях. В Финляндии для жилья и офисных помещений — это 20–21°С, для магазинов — 18 °С и т. д. Снижение этой средней температуры на 1°С (например, с 22°С до21°С) дает в год 5–6% экономии тепла. Поддержание такой температуры на протяжении всего отопительного сезона происходит автоматически при регулировании температуры воды отопления по показаниям датчика наружной температуры. Это называется поддержанием кривой регулирования и приносит в год до 20% экономии, устраняя перетопы и перерасход энергии осенью и весной. Когда рассматриваются административные, офисные или другие здания, в которых люди не находятся 24 часа в сутки, можно использовать автоматически реализуемые режимы понижения температуры в разумных пределах в ночные часы и на выходные дни, прибегая к так называемому «натопу» перед началом рабочего времени. Это дает ежегодную экономию еще до 15%. Расходная горячая вода стабильной заданной температуры получается при нагреве холодной воды из водопровода в теплообменнике. Циркуляционная линия малой производительности обеспечивает постоянную заданную температуру в трубах возле смесителей, избавляя от необходимости сливать в канализацию дорогостоящую воду, пока ее температура не слишком высока. При использовании этих решений энергосбережение составляет до 15% с попутной экономией воды из водопровода. Применение теплообменников позволяет использовать в качестве теплоносителей в контурах потребителя практически любые подходящие жидкости, что открывает перед заказчиком широчайшие возможности. Упомянуть здесь можно и системы отбора тепла от механизмов потребителя, например, при охлаждении крупных двигателей с последующим использованием этого тепла, к примеру, в технологических процессах; и системы отопления любых помещений через пол с применением теплоносителей с низкой температурой; и системы подогрева наружных поверхностей с использованием незамерзающих теплоносителей на основе этиленгликоля, например, при обогреве самолетных и вертолетных стоянок, и многое-многое другое.