4586

3

УДК 621.181

Гордеев А.В. / Энергоэффективность зданий: законы, акты, сертификация, реновация [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.В. Гордеев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – __ с.– 1 электрон. опт.

диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Энергоэффективность зданий: законы, акты, сертификация, реновация» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия

— это помощь в усвоении лекций и в подготовке к практическим занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Энергоэффективность зданий: законы, акты, сертификация, реновация» по направлению подготовки 08.04.01 Строительство профиль Возобновляемые источники энергии и энергоэффективность в зданиях.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов, утв. решением учёного совета ННГАСУ от

27.03.2015 г., протокол № 6

4

Содержание Лекция 1. Современное состояние энергетики в России и в мире…………………5

Лекция 2 Потенциал энергосбережения: структура и цели его извлечения……….8

Лекция 3 Основные направления реализации резервов отраслевого энергосбере-

жения…………………………………………………………………………………10

Лекция 4 Возобновляемые источники энергии: вероятные запасы, принципы ис-

пользования…………………………………………………………………………..14

Лекция 5 Энергетические политики развитых стран………………………………18

Лекция 6 Энергетическая политика России………………………………………..20

Лекция 7 Законодательная и нормативно-правовая база энергосбережения…….26

Лекция 8 Основы энергоаудита……………………………………………………..29

Лекция 9 Особенности энергоаудита промышленных и сельскохозяйственных предприятий…………………………………………………………………………31

Практические занятия 1, 2 Экономия ТЭР путем совершенствования энергоис-

пользования…………………………………………………………………………..33

Практические занятия 3, 4 Энергетический баланс………………………………33

Практические занятия 5, 6, 7, 8, 9 Энергоаудит. Энергетический паспорт………38

Список литературы…………………………………………………………………50

5

Лекция 1

Современное состояние энергетики в России и в мире

Учитывая громадное влияние энергетики на уровень развития человечества, анализу энергопотребления уделялось и уделяется большое влияние во всех индустриальных государствах и в мире в целом. При этом, не смотря на различия в уровне жизни отдельных государств, тенденции развития энергетики имеют много общего, что впервые заметил профессор О.Л.Данилов. Так фактическое энергопотребление имеет меньшее значение по сравнению с прогнозируемым значением. Для развитых стран, включая и Россию, характерно уменьшение в энергоснабжении доли нефти, увеличение доли газа и ядерного топлива. Для всех развитых стран характерна небольшая доля использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Существуют и различия, объясняемые историческими особенностями экономики и географическим положением государств. Так в странах Европы, США, Канаде, Японии все же растет доля возобновляемых источников энергии, в то время как в России использование ВИЭ продолжает оставаться на пренебрежимо малом уровне, а доля в общей энергетике страны даже уменьшается. В среднем Россия по этому показателю отстает от перечисленных стран в сотни раз.

В связи с обостряющимися кризисными явлениями в традиционной энергетике вопросы энергообеспечения приобретают особый статус, во всех развитых государствах существуют национальные программы энергетической безопасности. В соответствии с этими программами предполагается непрерывно проводить анализ энергоснабжения и энергопотребления, постоянно выявляя места неэффективного использования энергии и разрабатывая мероприятия по совершенствованию использования энергетических ресурсов, включая и мероприятия по энергосбережению.

Динамика потребления энергоресурсов в мире положительная, то есть является монотонно возрастающей функцией, хотя темпы увеличения в различные периоды неодинаковые (рисунок 1).

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020

Год Рисунок 1. Диаграмма мировой добычи энергоресурсов

6

С начала глобальной и интенсивной индустриализации (середина 19 века) добыча ископаемого топлива интенсивно росла вплоть до начала 20-го века. Далее, приблизительно с 1914 года темпы добычи замедлились, что, видимо, связано с началом первой мировой войны. В это же время начался интенсивный период освоения гидроэнергетики.

Начиная примерно с 1960 года, темпы добычи ископаемого топлива опять значительно возросли. Это можно объяснить организацией ОПЕК и освоением ядерного топлива для атомных электростанций. Увеличение темпов происходило до 70-х годов прошлого столетия. По данным ООН за это время увеличение энергопотребления в мире составило 2,6 млрд. т.у.т. Затем темпы энергопотребления снизились более чем в 1,5 раза и составили 1,7 млрд. т.у.т. Такое снижение темпов энергопотребления произошло за счет развитых стран. Так в США ежегодный прирост энергопотребления составил 0,4%, в странах Западной Европы – 0,25%, в то время как средний прирост в мире составил

1,7%.

Снижение темпов энергопотребления в этот период можно объяснить ростом цен на природные энергоресурсы, что заставило развитые страны, наиболее крупные потребители энергоресурсов, вплотную заняться энергосбережением. Как следует из диаграммы (рисунок 1.1) процессы энергосбережения охватывают все новые страны, замедляя добычу и потребление ископаемого топлива.

На рисунках 2 и 3 показано энергопотребление и прогноз по регионам ми-

ра.

Как следует из приведенных диаграмм, доля потребления энергоресурсов наиболее сильно увеличится в Азиатско-Тихоокеанском регионе и в странах Латинской Америки, Среднего Востока и Африки (в два раза по сравнению с 2000 годом). Это можно объяснить высокими темпами индустриализации стран этих регионов, а в странах ОПЕК еще и ростом экспорта нефтепродуктов.

Вструктуре энергопотребления в настоящее время ведущая роль принадлежит нефти (около 30% от всех топливно-энергетических ресурсов). В дальнейшем (2020 год) ожидается уменьшение потребления нефти на 2 – 4% и увеличение доли природного газа, каменного угля и электроэнергии, производимой на атомных электростанциях.

Внастоящее время использование топливно-энергетических ресурсов в среднем в мире оценивается следующими характеристиками:

•мировая обеспеченность энергоресурсами (включая и биомассу) составляет 2,4

т.у.т./чел., и 2 200 кВт.ч./чел.;

•энергоемкость валового продукта 0,4 кг/дол.

Россия, занимая более 1/8 части мировой территории и имея 1/36 часть населения планеты, располагает сверхдостаточными энергетическими ресурсами: разведанные запасы нефти – 12%, природного газа – 34%, каменного угля

– 20%, бурого угля – 32%. Потенциальные ресурсы этих ископаемых еще выше. В конце прошлого столетия (1990 год) Россия занимала ведущее место по добыче ископаемого топлива (30% мировой добычи газа, 17% нефти, 9% производства электроэнергии, 8% каменного угля). Обеспеченность запасами

7

топливно-энергетических ресурсов по нефти и газу оценивается в десятки лет, а по каменному углю более сотни лет. Вместе с тем, использование энергоресурсов для производства внутреннего валового продукта (ВВП) оставляет желать лучшего.

За последнее десятилетие энергоемкость в большинстве индустриальных стран снизилась и продолжает снижаться, что свидетельствует о высоком уровне энергосбережения. Энергоемкость продукции в Мире по прогнозам ООН к 2020 году снизится на 25%, при этом наибольшее снижение будет достигнуто в Японии и странах ЕЭС. По тем же прогнозам, энергоемкость России будет снижаться не так интенсивно и будет превышать энергоемкость в Японии в 6 раз, а в США в 3 раза.

Энергоснабжение России исторически развивалось следующим образом. До 50-х годов 20-го века ведущая роль принадлежала каменному углю, который был основным источником энергии на топливных электростанциях. Затем, с развитием транспортной отрасли стала расти доля нефти, а вместе с ней и газа. В это же время обозначилось и снижение энергоемкости ВВП, однако низкие цены на потребляемую энергию не стимулировали процессы энергосбережения. С 80-х годов началось интенсивное освоение нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири и сибирского Севера. Значительный приток нефти и газа из этого региона ослабил стремление к энергосбережению, что сразу же отразилось на энергоемкости ВВП, затормозив тенденцию ее снижения.

Кризисные явления в экономике страны привели так же и к снижению добычи нефти и газа. Так за период 1985 – 1995 г.г. добыча нефти снизилась с 542 млн. тонн до 301 млн. тонн. И только в 1997 году начался прирост добычи нефти (306 млн. тонн), который продолжается до настоящего времени. Введение рыночных цен на экспортируемые энергоресурсы обеспечивает увеличение их добычи.

По экономическим прогнозам прирост ВВП России до 2020 года должен составлять 5 – 6% в год. Это потребует увеличения добычи и переработки энергоресурсов при сложившейся энергоемкости внутреннего валового продукта в 3 раза. Такое увеличение топливно-энергетических ресурсов не реально в оставшиеся годы. Отсюда следует особая необходимость в энергосбережении.

Кроме экономических причин существуют и другие причины признания энергосбережения актуальнейшей задачей современной энергетики.

Энергосбережение становится все более необходимым из-за неизбежного истощения запасов ископаемого топлива, что в последнее время происходит с очень высокими темпами. Истощение мировых запасов традиционного топлива по пессимистическим прогнозам произойдет во второй половине 21-го века, а по оптимистическим к концу следующего столетия. По оптимистическим прогнозам предполагается решить эту проблему за счет увеличения доли ядерного топлива (основной компонент) и возобновляемых источников энергии. Такое устранение проблемы истощения топливных запасов представляется реально выполнимой задачей, особенно с изысканием способов использования изотопа урана 238U и термоядерных реакций.

Однако электроэнергия, вырабатываемая атомными электростанциями, является очень дорогой, что обусловлено весьма высокой сложностью атомных реакторов, высокими затратами на обеспечение безопасности и захоронения

8

отходов.

Лекция 2

Потенциал энергосбережения: структура и цели его извлечения

Экономическая оценка и учет потенциала энергосбережения в регионах являются важнейшими составляющими стратегии повышения эффективности использования энергии. От достоверности оценки потенциала энергосбережения и его структуры зависит обоснованность принятия управленческих решений на всех иерархических уровнях управления этим процессом — от здания и цеха до отрасли и регионального хозяйства в целом.

Для оценки результатов энергосбережения используют как технические, так и экономические показатели. Обобщающими показателями принято считать энергоемкость валового внутреннего продукта Ээ (для регионов — энергоемкость валового регионального продукта ЭВРП) и удельное потребление ТЭР на душу населения УЭ.

Энергоемкость продукции в России, как следует из приведенных в табл. 1 данных, существенно выше, чем в странах Западной Европы, США и Японии. Можно ожидать, что при сложившихся механизмах хозяйствования энергоемкость национальной экономики будет и дальше возрастать. Это свидетельствует о весьма значительных резервах энергосбережения в отечественной экономике.

Таблица 1

Энерго- и электроемкость экономики ряда стран

Проводя энергосберегающие мероприятия, важно понимать степень их воздействия на изменение энергоэффективности выбранного объекта. Такую функцию в экономической теории управления выполняет учет потенциала энергосбережения.

Потенциал энергосбережения (ПОТЭР) представляет собой эффект между запланированным или реально достигнутым минимальным уровнем энергопотребления в отечественной или зарубежной практике и фактическими показателями. ПОТЭР является постоянно присутствующей экономической категорией, так как существует всегда как результат технического прогресса и изменения его структуры и не может быть реализован одномоментно в связи с постоянным

9

наличием временного лага между появлением инноваций и их реализацией. Исходя из этого выделяют следующие виды потенциала энергосбережения:

∙теоретический — максимально возможная экономия энергоресурсов при полном использовании всех энергосберегающих мероприятий и технологий, известных на данный момент времени;

∙экономически целесообразный — часть теоретического ПОТЭР, реализация которого обеспечивает экономию затрат в национальной экономике. То есть стоимость мероприятий по энергосбережению оказывается меньше, чем вложения в добычу и доставку эквивалентного количества энергоресурсов;

∙ожидаемый (фактический) — часть экономически целесообразного ПОТЭР, фактически достигнутого в данном периоде за счет усилий и заинтересован-

ности потребителей в осуществлении энергосберегающих мероприятий. Согласно исследованиям [25, 12, 20], ПОТЭР имеет множество разновид-

ностей, в т.ч. по методам достижения экономии энергии, видам и этапам движения энергоносителей, отраслям экономики региона, территориальному признаку.

По методам достижения экономии энергии выделяют такие виды ПОТЭР, как:

∙технологический — нереализованные возможности по снижению удельного расхода и потерь энергии вследствие прогнозируемых изменений технологической структуры производства;

∙организационный— нереализованные возможности способов и методов управления ростом эффективности производства и потребления энергоресурсов;

∙поведенческий — определяется мерой осознания актуальности проблемы энергосбережения всеми лицами, принимающими решения, — от государственных деятелей до отдельных домовладельцев.

Как правило, при учете и прогнозировании резервов энергосбережения в

различных сферах экономики определяют организационно-технологический ПОТЭР. В основных положениях энергетической стратегии России этот потенциал определяется в объеме 360 – 430 млн т у.т. Реализация освоенных в отечественной (нижние значения в табл. 4) и мировой практике (верхние значения в табл. 2) организационных и технологических мер по экономии энергоресурсов позволит уменьшить их расход на 40 – 48 %.

Учет ПОТЭР по видам энергоносителей позволяет сформировать рациональную с точки зрения экономической целесообразности структуру энергопроизодства в данном регионе.

Учет ПОТЭР по этапам движения энергоносителей дает возможность выявить уровень потерь энергии на всех стадиях ТЭБ и определить слабые места в организации и техническом обеспечении систем воспроизводства энергоносителей.

10

Таблица 2 Потенциалорганизационно-технологическогоэнергосбере-

жения

Учет ПОТЭР по отраслям регионального хозяйства предоставляет возможность оценивать общий уровень энергоемкости продукции каждой из них и осуществлять межотраслевое регулирование пропорций народнохозяйственного комплекса территорий с точки зрения сохранения энергии. Согласно экспертным оценкам, около одной трети потенциала энергосбережения сосредоточено в отраслях ТЭК, вторая треть — в остальных отраслях промышленности и строительстве, свыше четверти — в коммунально-бытовом секторе, 6 – 7 % — на транспорте и 3 % — в сельском хозяйстве [29].

Учет ПОТЭР по территориальному признаку содействует решению задач рационального пространственного распределения энергоресурсов и оптимального размещения автономных и нетрадиционных источников энергии.

Таким образом, осуществление комплексного учета ПОТЭР по различным видам энергосбережения дает возможность региональным органам управления выбирать наиболее эффективные направления реализации этого потенциала и аккумулировать финансовые средства для его извлечения.

11

Лекция 3

Основные направления реализации резервов отраслевого энергосбережения

Любая территориальная единица, как правило, представляет собой разомкнутую (открытую) хозяйственную систему и поддерживает многочисленные пересекающиеся связи между поселениями различного уровня, регионами, а также между предприятиями и организациями различных отраслей. Уровень этих связей и энергопотребления в каждом из объектов территории определяет резервы энергосбережения. Сбережение топлива и энергии, следовательно, имеет сложный многофакторный и межотраслевой характер и может быть реализовано территориальными и отраслевыми методами, дающими максимальный народнохозяйственный эффект.

Эффект энергосбережения представляет собой разность затрат, необходимых на добычу (производство) и доставку энергоресурсов к потребителю, и расходов на осуществление энергосберегающих мероприятий, отнесенную к единице сэкономленной энергии. При затратах на энергосбережение меньших, чем затраты на добычу, производство и доставку энергоресурсов до конечных потребителей, имеет место абсолютная экономическая эффективность энергосберегающих мероприятий.

Поскольку, как было отмечено ранее, извлечение ПОТЭР должно осуществляться на всех этапах жизненного цикла энергоресурсов — на этапах добычи, производства, преобразования, транспортирования и потребления, постольку можно выделить два основных направления политики энергосбережения. Первое направление включает меры по экономии ТЭР в энергетическом хозяйстве страны, второе — по сбережению энергоносителей у потребителей. В качестве основных потребителей в регионах выступают: промышленность, транспорт, сельское хозяйство, строительство, жилищно-коммунальное хозяйство.

На нужды промышленности расходуется около 60 % всех ТЭР. Наиболее энергоемкими являются электроэнергетика, черная и цветная металлургия, топливная, химическая и нефтехимическая сферы экономики, промышленность строительных материалов. Именно в этих отраслях меры по энергосбережению могут дать существенный эффект.

Объем потерь топлива и энергии в энергетическом хозяйстве зависит от ряда технических и структурных факторов, в частности от доли включенной в энергобаланс гидро- и ядерной энергии, структуры топлива, идущего на выработку электроэнергии, электрификации производства и т.д. Снижение потерь энергоресурсов по стадиям воспроизводства ТЭР (табл. 3) на современном уровне развития науки и техники может дать более полумиллиарда т у.т. теоретического потенциала энергосбережения.