Энергосбережение в зданиях

Стеклопакеты могут выполнять функции теплоизоляции, звукоизоляции, защиты от чрезмерной солнечной радиации, а также  совмещать эти функции. Профили стеклопакетов могут изготавливаться из ПВХ (поливинилхлорида) или дерева. Для усиления теплоизолирующего эффекта пространство между стеклами может заполняться инертным газом − аргоном. Существуют конструкции стеклопакетов, у которых в пространстве между стеклами создается вакуум.

Теплозащитное остекление (коэффициент сопротивления теплопередаче от 0,8 м2С/Вт) позволяет значительно уменьшить потери энергии: в отопительный сезон можно экономить на каждом квадратном метре оконной площади современного теплозащитного остекления по сравнению с:

- простым стеклом − 400 кВт ч/м2;

- однокамерным стеклопакетом  − 165 кВт ч/м2;

- двухкамерным стеклопакетом  − 165 кВт ч/м2.

Ежегодная экономия энергии на отопление в жилом доме при замене однокамерных стеклопакетов на теплозащитное остекление со средней площадью окон 20 м2 составляет приблизительно 3300 кВт ч[3].

Применение герметичных оконных конструкций позволяет существенно снизить теплопотери за счет ликвидации поступления холодного воздуха извне помещения через неплотности в окнах. Однако применение герметичных оконных конструкций может привести к проблемам, связанным с недостаточной вентиляцией, повышенной влажностью в помещениях. Еще один подход к реконструкции оконных систем заключается в установке стеклопакетов в негерметичные деревянные рамы традиционных конструкций. Таким образом, сохраняется привычная система организации вентилирования помещений через негерметичные окна[4].

Еще  более  простым  и  доступным  способом  снижения  теплопотерь  через окна является улучшение теплотехнических характеристик обычных окон с листовым стеклом. К таким методам можно отнести как сезонное утепление окон путем оклейки, так и проведение более сложных работ по созданию утепляющих приспособлений с длительным сроком эксплуатации[5].

3  Мероприятия  по энергосбережению в системах  отопления, вентиляции и кондиционирования  воздуха

 

Основное требование к состоянию воздушной среды в производственных, общественных, жилых помещениях, а также организации воздухообмена в помещениях с вредными выделениями заключается в том, что воздушные завесы должны быть обеспечены системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в пределах расчетных параметров наружного воздуха.

1. Периодический  режим работы системы отопления

Периодический режим работы системы отопления применяют в учебных, производственных, торговых, административных зданиях, используемых для работы неполные сутки и дни недели. В режиме работы системы отопления в течение суток наблюдаются три характерных промежутка времени:

• основной рабочий режим (в помещении поддерживаются заданные параметры);

• дежурный режим (после основного режима система отопления переводится на режим поддержания пониженной температуры в помещении);

• режим форсированного нагрева помещения (система отопления переводится на возможно быстрый разогрев помещения после охлаждения).

Наиболее гибким режимом эксплуатации служит комбинированная система отопления. Она состоит из базовой системы водяного отопления и дополнительной системы воздушного отопления. Работа систем периодического отопления поддается автоматизации и программному управлению поддержания расчетного режима.

2. Отопление помещений  теплотой рециркуляционного воздуха

Теплоту рециркуляционного воздуха рекомендуется использовать для производств, в которых допускается рециркуляция воздуха, также при температуре воздуха в верхней зоне более 30 °С и подачи воздуха на расстояние не более 15 м. Нагретый воздух забирается из верхней зоны помещения, очищается от пыли и вентилятором по воздуховодам нагнетается в приточный насадок. Энергосбережение обеспечивается за счет утилизации теплоты удаляемого воздуха.

3. Применение  вращающихся регенеративных воздушных  утилизаторов теплоты

Вращающиеся регенеративные воздухоподогреватели предназначены для утилизации теплоты от нагретого воздуха, удаляемого из систем вытяжной естественной или принудительной циркуляции. Передача теплоты приточному воздуху осуществляется аккумулирующей (с высокой теплоемкостью) массой, находящейся последовательно в потоках теплого и холодного воздуха.

4. Системы воздушного  отопления

Системы воздушного отопления применяют для жилых, общественных, производственных зданий, в которых функция отопления совмещается с вентиляцией. Воздух для отопления нагревается в калориферах или воздухоподогревателях горячей водой, паром или другим теплоносителем.

Энергосбережение при применении воздушного отопления достигается и за счет автоматизации системы при малой теплоемкости воздуха, а также за счет возможного поддержания в нерабочее время в помещении более низкой температуры воздуха и быстром нагреве помещения перед началом рабочего дня.

5. Периодический  режим работы систем кондиционирования  и вентиляции воздуха

Периодические режимы работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха применяют для стабилизации температуры, влагосодержания и газового состава воздуха. Они наиболее эффективны при обслуживании помещений большого объема в общественных зданиях с переменным заполнением (торговые залы, залы ожидания), где одновременно изменяются температура, влажность и состав воздуха.

6. Устройство воздушных  завес.

Воздушные завесы устанавливают при входе, у открытых проемов в общественных и промышленных зданиях и сооружениях, цехах, торговых центрах, магазинах, в многоэтажных жилых зданиях при часто открывающихся входных дверях или со значительными по площади воротами. Мероприятие направлено на снижение затрат теплоты на нагрев воздуха, поступающего через входы, въезды и проемы.Энергосбережение достигается за счет снижения потребности в теплоте на нагрев приточного воздуха и затрат электроэнергии на его перемещение.

7. Система  отопления помещений с применением  газовых инфракрасных излучателей

Система предназначена для обогрева постоянных и временных рабочих мест производственных и вспомогательных помещений; помещений и конструкций на открытых и полуоткрытых площадках в процессе строительства зданий; систем снеготаяния, на кровлях зданий. Отопительными приборами служат горелки инфракрасного излучения. Энергосбережение достигается за счет уменьшения отапливаемого объема помещения, отсутствия перегрева верхней зоны помещения, малой тепловой инерции и применения автоматики управления.

8. Газовоздушное лучистое отопление

Газовоздушное отопление применяется для производственных помещений, сборочных, механических, ремонтных цехов, гаражей, ангаров. Энергосбережение достигается за счет отсутствия перегрева верхней зоны и сохранения условий теплового комфорта в рабочей зоне.

9. Применение теплонаносных  установок и энергии низкого  потенциала (конденсата, воздуха)

Теплонаносные установки (ТНУ) используют естественную возобновляемую низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды (воды, воздуха, грунта) и повышают потенциал основного теплоносителя до более высокого уровня, затрачивая при этом в несколько раз меньше первичной энергии или органического топлива.

 

 

4 Энергосбережение  в водоснабжении и канализации

Энергосбережение в водоснабжении и канализации напрямую зависит от мероприятий, позволяющих уменьшить потребление электроэнергии для забора воды, ее очистки, обработки, подачи и распределения.

Энергосберегающие мероприятия по затратам разделяют на беззатратные, мало-, средне- и высокозатратные. 

Беззатратные и малозатратные энергосберегающие мероприятия

На осуществление малозатратных, тем более беззатратных энергосберегающих мероприятий, не требуется существенных вложений. Они окупаются в течение нескольких месяцев вследствие снижения эксплуатационных расходов.

К числу беззатратных и малозатратных мероприятий по энергосбережению в водоснабжении и канализации относят: 

1. Соблюдение правил эксплуатации  систем водоснабжения и канализации  и применяемого в них оборудования. Эти правила предусматривают  своевременное проведение планово-предупредительных  ремонтов, замену набивки и подтяжку  уплотнений насосов, вентилей и  задвижек, устранение утечек и  т.д.  
2. Замена асбестографитовых уплотнений насосов уплотнениями на основе тефлона, обеспечивающих увеличение срока эксплуатации в среднем в 6 раз.

3. Замена арматуры устаревших типов на современную (в раковинах, смесителях, и т.п.).

Среднезатратные энергосберегающие мероприятия

Это мероприятия, затраты на проведение которых окупаются за 2-3 года. К ним относят:

1. Обеспечение экономичных режимов эксплуатации насосов.
2. Изменение принципиальной схемы конструктивного исполнения систем водоснабжения и водоотведения.
3. Экономия электроэнергии при переходе к оборотным системам водоснабжения.
4. Борьба с отложениями в системах водоснабжения и водоотведения.
5. Устранение утечек воды.
6. Организация учета водопотребления.
7. Диспетчеризация и АСУ.
8. Стимулирование заинтересованности населения и персонала предприятий в снижении перерасхода воды и тепла.
9. Анализ режимов системы водоотведения.
10. Использования избыточной температуры стоков, химической энергии горючих веществ, загрязняющих стоки.

Высокозатратные энергосберегающие мероприятия

1. Энергосберегающие мероприятия в электрохозяйстве систем водоснабжения и водоотведения связаны с внедрением автоматической системы контроля и учета энергопотребления (АСКУЭ) с последующим переходом с двухставочного тарифа оплаты электроэнергии на одноставочный.

Ожидаемый эффект обеспечивается:

• на первом этапе ее реализации - за счет снижения заявляемой мощности, что становится возможным вследствие более оперативного учета электропотребления;
• на втором этапе - переходом на более выгодные одноставочные зонные тарифы, дифференцированные по времени суток (переход допускается только при наличии у предприятия АСКУЭ).

2. Основные резервы энергосбережения в системах горячего водоснабжения подразумевают:

• замену секционных водоподогревателей пластинчатыми, имеющими меньшие габаритные размеры и более низкие потери теплоты, а также упрощающими их обвязку трубопроводами. Это ведет к снижению затрат мощности насосов на циркуляцию греющей и нагреваемой воды в тепловом пункте;
• оснащение циркуляционных и подпитывающих насосов в тепловых пунктах частотно-регулируемыми электроприводами (ЧРП), позволяющими изменять расход воды в системах, не прибегая к открытию или закрытию имеющихся задвижек или других дроссельных органов. Такие энергосберегающие мероприятия ведут к экономии 10÷30% электроэнергии;
• оснащение вводов зданий подмешивающими насосами и балансировочными клапанами, водосчетчиками, имеющими выходы для передачи информации в компьютерную сеть; создание на этой основе системы диспетчеризации потребления теплоты, холодной и горячей воды и переход к регулированию расхода тепловой энергии на горячее водоснабжение - по разбору горячей воды, к поддержанию давления воды в системах в пределах допустимых значений, снижению утечек воды вследствие разгерметизации систем при превышении допустимых давлений.

3. Строительство очистных сооружений, оборудованных утилизационным оборудованием. Экономическая эффективность определяется не только получением пара или воды для теплоснабжения, но и извлечением ряда веществ, используемых в дальнейшим в качестве вторичного сырья.

4. Значительные резервы энергосбережения имеются в оборотных системах водоснабжения, через которые сбрасывается в окружающую среду значительное количество теплоты энергоносителей на многих промышленных предприятиях. Проблема использования данного резерва с целью энергосбережения в водоснабжении принципиально решается с помощью тепловых насосов, которые дают возможность возврата теплоты в производственный цикл[6].

5 Системы управления  инженерными системами зданий

Инженерные системы зданий, включающие энергоснабжение, отопление, вентиляцию, водоснабжение, водоотведение, по мере повышения требований к их энергоэффективности усложнялись и требовали соответствующих систем управления. Еще 10-15 лет назад для контроля и управления инженерными системами считалось достаточным наличие простых контрольно-измерительных приборов и устройств регулирования. По мере усложнения систем зданий совершенствовались и устройства для их управления.

Учитывая взаимосвязь между отдельными системами жизнеобеспечения зданий, к концу ХХ века строительная наука пополнилась таким новым понятием как «Smart home»(«умный дом»), которое обозначает новое направление в архитектуре и инженерии. Принципы такого здания основаны  на рациональном расходовании энергоресурсов, объединении инженерного оборудования и систем жизнеобеспечения в единый комплекс, наличие программно-аппаратных средств автоматического и дистанционного управления (интеллектуальное управление).