2. Повышение энергоэффективности объектов

СОЦИАЛЬНО-КУЛЬТУРНОГО И БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

НА ОСНОВЕ ЭНЕРГОРЕНОВАЦИИ СИСТЕМ ИХ

ТЕПЛО -, ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОСВЕЩЕНИЯ

Бабаев В.Н., Говоров Ф.П., Говоров В.Ф., Король О.В.

(ХНАГХ, г. Харьков, Украина)

Приведены результаты анализа мероприятий по энергосбережению в системах тепло-, водоснабжения и освещения зданий социально-культурного и бытового назначения. На примере школ и детских садиков г. Харькова дана оценка уровня энергосбережения и определены сроки окупаемости мероприятий.

Постановка задач исследования. Как известно [1], основными потребителями энергии в Украине, как и в большинстве европейских стран, являются жилые дома и объекты социально-культурного назначения. Ими потребляется более 30% конечной энергии. Большая часть этой энергии тратится неэффективно [2]. При этом низкие в сравнении с европейскими цены на топливо в Украине сдерживают процесс повышения энергоэффективности зданий. Однако постоянное увеличение стоимости энергоносителей все более и более повышает интерес к энергоэффективным технологиям.

Практически 90% зданий в Украине в настоящее время не соответствуют современным требованиям энергосбережения. При этом огромный потенциал энергосбережения заложен совершенствовании техники и технологий тепло-, водоснабжения и освещения. Поэтому важным направлением энергосбережения в зданиях является модернизация существующих систем тепло-, водоснабжения и освещения с целью повышения их энергоэффективности и доведения до действующих в мире норм. Это позволит экономить приблизительно 11,8 млрд. € ежегодно, в т.ч. по Харьковской области – 360 млн. €.

Задачей настоящей работы является анализ результатов работ по внедрению энергоэффективной техники и технологий в системах тепло-, водоснабжения и освещения зданий, которые выполнялись в рамках Центра энергоэффективных технологий (ЦЭТ) Харьковской национальной академии городского хозяйства (ХНАГХ).

Мероприятия по реновации систем отопления и водоснабжения могут быть сведены к следующим:

1. Установка приборов учета тепловой энергии, обеспечивающих контроль за текущим потреблением тепла, и стимулирование его снижения (рисунок 1).

Рисунок 1 – Приборы учета, изготавливаемые в ЦЭТ ХНАГХ

2. Баллансировка системы отопления и водоснабжения, обеспечивающая

компенсацию неучтенных возмущающих воздействий и приведение системы к расчетному режиму. Она осуществляется посредством управления тепло-, водоснабжением на суточном, недельном и годовом интервалах.

3. Зонирование системы отопления и водоснабжения. Обеспечивает поддержание различных тепловых режимов помещений в зависимости от их целевого назначения. Зонирование систем реализуется, например, путем устройства дополнительных перемычек, стояков отопления и применения запорно-регулирующей арматуры, с помощью которых здание делится на тепловые зоны и реализуется возможность зонного регулирования

4. Погодозависимая коррекция. Осуществляется путем привязки потребления тепла к погодным условиям и температуре теплоносителя в системе отопления. Реализуется путем автоматического регулирования отпуска тепла по показаниям датчиков наружной и внутренней температуры. Кроме того, система может быть снабжена таймером (рисунок 2), который при наступлении определенного часа суток и/или дня недели автоматически переключает отопление из нормального режима в экономный и наоборот. Опыт установки подобных систем на Харьковщине показывает, что экономия тепла от работы подобной системы составляет порядка 15% зимой и 60-70% осенью и весной, за счет отключения системы отопления в моменты периодических потеплений.

Рисунок 2 – Таймер автоматического переключения отопления, изготавливаемый в ЦЭТ ХНАГХ
	Рисунок 3 – Отопительные приборы, изготавливаемые в ЦЭТ ХНАГХ

5. Хронометрическое управление теплоснабжением. Позволяет управлять температурой отопления в зависимости от времени. Например, в рабочее время с 9:00 до 18:00 система управления поддерживает рабочий режим (комфортный тепловой режим, около 22 - 24ºС), а с 18:00 до 8:00 поддерживается пилотное значение около 6 — 13ºС. Это дает значительный экономический эффект. Данная опция может включаться совместно с погодозависимой коррекцией.

6. Замена отопительных приборов, которая проводится в случае, если коэффициент теплопередачи существующих отопительных приборов находится на низком уровне.

7. Система защиты от протечек воды. Предназначена для установки в зданиях с централизованным водоснабжением. В комплект системы входит: шаровой кран, 3 датчика протечки воды, блок управления, аккумулятор 12вольт.

Рисунок 4 – Системы защиты от протечек воды, использующиеся в ЦЭТ ХНАГХ

Мероприятия по реновации систем освещения

1. Использование высокоэффективных светодиодных источников света, которое обеспечивает снижение электропотребления в 10 раз по сравнению с лампами накаливания, и в 1,5-2 раза по сравнению с разрядными (люминесцентными) лампами. Кроме того, срок окупаемости светодиодных ламп в 50 раз выше ламп накаливания и в 5 раз – люминесцентных, чем обеспечивается значительное снижение затрат на обслуживание. Помимо этого, многообразие цветов и простота управления делает возможным автоматическое управление ими не только по интенсивности, но и по спектру излучения, приближая его к солнечному, и сохраняя положительное терапевтическое действие света. Сюда следует добавить отсутствие шумов и вибрации ПРА, пульсации и неравномерности освещенности. Из этого очевидным становится еще и огромный социальный эффект от использования светодиодных источников света.

Рисунок 5 – Светодиодные лампы, изготавливаемые в ЦЭТ ХНАГХ

2. Автоматизация управления освещением обеспечивает снижение расхода электрической энергии на 40-50% за счет включения только требуемой мощности освещения и в строго заданный моменты времени. Реализация указанной функции осуществляется посредством управления освещением по освещенности, времени и присутствию.

Рисунок 6 – Светильники с автоматическим управлением, изготавливаемые в ЦЭТ ХНАГХ

Результаты реновации систем теплоснабжения и освещения общеобразовательных школ г. Харькова. В качестве объекта исследования выбрана средняя общеобразовательная школа на 30 классов и 900 учащихся, со следующими типами помещений: классные комнаты (1), кабинеты информатики и вычислительной техники (2), лабораторные комнаты (3), спортивный зал (4), актовый зал (5), кабинеты и комнаты преподавателей (6), библиотека (7).

Рекомендованный энергоплан реновации системы освещения включает:

а) замену ламп накаливания на люминесцентные или светодиодные;

б) внедрение систем автоматического управления освещением.

Расчетно-экспериментальные исследования систем освещения до и после реновации позволили получить гистограммы электропотребления по комнатам (рисунок 7).

Расчетное значение общего годового экономического эффекта составило 1526,00 грн. Срок окупаемости – 1,4 лет.

Энергоплан реновации системы теплоснабжения включает установку приборов учета, балансировку и зонирование системы отопления, погодозависимую коррекцию и хронометрическое управление отоплением. Результаты реновации приведены на рисунке 8.

Энергопотребление

кВт*ч/м²

1, 2, 3 4 5 6 7 тип комнаты

существующая неавтоматическая система освещения; автоматическая система освещения с лампами накаливания;

автоматическая система освещения с люминесцентными лампами; автоматическая система освещения со светодиодами

Рисунок 7 - Сравнительная оценка электропотребления общеобразовательной школы по комнатам

до и после энергореновации

Расход тепловой энергии,

кВт*ч/м² в год

Рисунок 8 – Расход тепловой энергии до и после реновации

Общий годовой экономический эффект от энергореновации систем отопления и водоснабжения составил 17,75 тыс. грн. Срок окупаемости – 2,4 лет.

Результат энергореновации систем тепло-, водоснабжения и освещения детского садика. В качестве объекта исследования выбран детский сад на 280 мест универсального назначения со следующими типами помещений: приемные (1), раздевальные (2), групповые, игровые, столовые комнаты музыкальных и гимнастических занятий (3), спальные (4), изоляторы, для заболевших детей (5). Результаты энергореновации систем освещения приведены на рисунке 9. Общий годовой экономический эффект – 699, 60 грн. Срок окупаемости – 1,6 лет.

Энергоплан реновации включает установку приборов учета, балансировку и зонирование системы отопления, погодозависимую коррекцию и хронометрическое управление, замену радиаторов и установку системы защиты от протекания воды.

Энергопотребление

кВт*ч/м²

1, 2, 3 4 5 тип комнаты

существующая неавтоматическая система освещения; автоматическая система освещения с лампами накаливания;

автоматическая система освещения с люминесцентными лампами; автоматическая система освещения со светодиодами

Рисунок 9 - Сравнительная оценка электропотребления до и после

энергореновации систем освещения детского сада

Расход тепловой энергии,

кВт*ч/м² в год

Рисунок 10 – Расход тепловой энергии до и после энергореновации детского сада

Общий экономический эффект от энергореновации – 15,4 тыс. грн. Срок окупаемости – 2,5 лет

Выводы

1. Выполненный анализ позволил выявить состав и выполнить ранжирование мероприятий по энергосбережению на объектах социально-культурного и бытового назначения.

2. Анализ мероприятий по энергосбережению объектов социально-культурного и бытового назначения позволил дать им количественную оценку, а также установить сроки их окупаемости.

Литература

1. Бабаев В.Н. Возможности термомодернизации зданий городов / В.Н. Бабаев, Ф.П. Говоров, Т.В. Рапина, К.А. Рапина // Проблеми, перспективы и норамитвно-правовое обеспечение энерго-, ресурсосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве: материалы IV междунар. науч.-практ. конф. – Алушта: ХО НТТ КГ и ПО, ХНАГХ, 2012. – 237 с.

2. Бабаев В.Н. Повышение энергоэффективности зданий на основе их

термомодернизации / В.Н. Бабаев, Ф.П. Говоров, Т.В. Рапина, К.А. Рапина // Интегрированные энергоэффективные технологии в архитектуре и строительстве – «Энергоинтеграция-2012»: материалы междунар. науч.-практ. конф. – Киев: 2012 – 330 с.