Главная ->  Экология 

 

Пути экономии энергии в ограждающих конструкциях и инженерном оборудовании зданий. Переработка и вывоз строительного мусора

Комбинированное производство тепловой

 

и электрической энергии и центральное отопление в международных масштабах

 

МарианнаНильсен,

 

Датское Агентство Энергетики

 

ЭлзеБернсен, COWI

 

Введение

 

Развитие комбинированного производства тепловой и электрической энергии (СНР) играет важную роль в продвижении Европы на пути к достижению устойчивого развития. Основная причина разработки систем СНР заключается в том, что с их помощью осуществляется технологически более эффективное преобразование первичных ресурсов в полезную конечную энергию с целью удовлетворения спроса на тепловую и электрическую энергию.

 

Вообще говоря, потенциал СНР довольно значителен. В принципе, большую часть всего объема энергии, идущей на отопление, технологические процессы и холодоснабжение, можно скомбинировать с тем или иным способом производства электроэнергии.

 

Физические и технические возможности также должны пройти тест на экономическую осуществимость. В этом отношении многие проекты отпадают из-за несоответствия тепловых и электрических нагрузок, несоpазмеpности цен на топливо и на тепловую и электрическую энергию, недостаточности масштабов или периодов использования и т.д. Следовательно, спектр экономических приложений значительно уже спектра технически возможных схем комбинированного производства тепловой и электрической энергии.

 

В течении ряда лет были разработаны осуществимые технические решения, на базе которых в настоящее время возможна реализация как крупномасштабных городских систем СНР, так и индивидуальных промышленных и малых установок СНР. Соответствующие технологии и мероприятия различны для различных категорий, и то же самое можно сказать о мерах по разработке и реализации стратегий развития. К сожалению, в некоторых случаях не реализуется даже экономический потенциал из-за наличия барьеров организационного характера таких, например, как хорошо известный разрыв между децентрализованным и централизованным принятием решений, предписания, неравновыгодные тарифы, устанавливаемые для независимых производителей энергетическими компаниями-монополистами, дискримина-ционнные скидки на тарифы для крупных потребителей электрической энергии, находящихся «в преддверии» самогенерации и т. д.

 

Практика показывает, что эффективность продвижения и применения систем центрального отопления (ЦО) и комбинированного производства тепловой и электрической энергии во многом определяется соответствующей экономической и политической структурой.

 

Страны Восточной Европы характеризуются очень хорошо развитой системой центрального отопления, и до недавнего времени комбинированное производство тепловой и электрической энергии играло важную роль в системе энергоснабжения для большинства стран Центральной и Восточной Европы.

 

Однако продолжающееся преобразование экономики по рыночному пути создало новые барьеры для реализации СНР. В настоящее время существующие ТЭЦ закрываются вследствие изменения условий на рынках топлива и электричества. В то же время новые инвестиции в системы комбинированного производства тепловой и электрической энергии и центрального отопления все еще находятся в стадии рассмотрения, несмотря на заверения компаний и правительств о том, что такие проекты должны скоро окупиться.

 

Когенерация в промышленности используется во всех странах ОЭСР, тогда как в сфере коммунальных услуг применение СНР органичивается лишь несколькими странами. Причина заключается в том, что для реализации комбинированного производства тепловой и электрической энергии вне промышленного сектоpа, как правило, требуется подвод центрального отопления. Ввиду того что для развития сетей центрального отопления необходимы капиталовложения, требуется определенное вмешательство со стороны правительства или органов местного самоуправления для облегчения выхода их на рынок и защиты от вредного воздействия конкуренции.

 

Необходимо рассмотреть вопрос о создании хорошо подготовленных и эффективно функционирующих рынков СНР. С учетом взаимозависимости производства тепловой и электрической энергии, характера рынка центрального отопления как естественной монополии и СНР как основной меры по сокращению нагрузки на окружающую среду необходимы хорошо продуманные меры.

 

В рамках настоящего сообщения центральное место занимает потенциал развития комбинированного производства тепловой и электрической энергии в сочетании с системой центрального отопления в Западной Европе, Центральной и Восточной Европе и странах СНГ. Кроме того, рассматриваются выявленные препятствия и проблемы в данной области.

 

Для полноты картины развития комбинированного производства тепловой и электрической энергии в глобальных масштабах будет добавлен потенциал СНР в промышленном секторе примерно того же порядка величины. Важно скоординированное понимание и подход в отношении двух рынков комбинированного производства тепловой и электрической энергии.

 

СНР: эффективность использования топлива,

 

улучшение состояния окружающей среды и экономия

 

При обращении с любым видом энергии и в процессе ее преобразования наносится определенный вред окружающей среды. Для того чтобы оценить экологические характеристики систем СНР/ЦО, необходимо провести их сравнение с другими энергетическими системами.

 

Воздействие комбинированного производства тепловой и электрической энергии определяется тремя группами параметров:

 

· процесс СНР сам по себе и система центрального отопления

 

· процесс генерации тепловой энергии, который вытесняется процессом когенерации

 

· процесс генерации электрической энергии, который заменяется процессом когенерации.

 

Эффективность использования топлива

 

Основное преимущество СНР заключается в возможности более эффективного использования топлива: повышается общая эффективность генерации тепловой и электрической энергии, и, следовательно, обеспечивается экономия топлива.

 

При переходе от систем индивидуального теплоснабжения или традиционного центрального отопления на базе котельных к системам отопления на базе СНР возможна экономия в среднем на 25-30%, в зависимости от конкретных установок и конкретной ситуации, от ситуации на рынке ЦО и темпов подключения.

 

Улучшение состояния окружающей среды

 

Экономия топлива, как правило, приводит к сокращению выбросов загрязняющих веществ. Если после перехода к СНР будут использоваться те же виды топлива, следует ожидать сокращения некоторых выбросов (а именно СО2 и SO2), пропорционального энергосбережению. Что касается других выбросов, в частности, NOx, для них степень сокращения определяется видом процесса сжигания, и следовательно, при реализации СНР возможен и рост уровня выбросов NOx.

 

Внедрение СНР на рынки тепловой энергии в некоторых случаях связано с переходом от высококачественных видов топлива (газ или легкая нефть) к менее качественным и соответственно более дешевым видам (уголь, биомасса и городские отходы). Использование более дешевых видов топлива безусловно связано с экономической целесообразностью. Если речь идет о переходе к таким видам топлив, как биомасса, отходы и другие виды возобновляемых ресурсов, возможен дополнительный выигрыш по выбросам СО2. При переходе от газа или легкой нефти к углю возможен ограниченный экологический выигрыш. В остальных случаях использование вместо тяжелой нефти или угля природного газа приведет к значительному сокращению выбросов.

 

Вообще говоря, невозможно получить ясное представление об экологических последствиях перехода на СНР. Однако планирование и принятие решений о внесении изменений в систему теплоснабжения традиционно предполагает также внедрение технологических улучшений, направленных на повышение технической и экологической эффективности. В результате, как привило, происходит сокращение объема выбросов. Типичным примером является необходимый для многих стран Центральной и Восточной Европы переход от большого числа неэффективных малых индивидуальных котельных и топок, работающих на низкокачественных местных видах топлива, и от старых традиционных конденсационных энергоустановок к новым эффективным технологиям СНР в сочетании с эффективными системами центрального отопления после их реконструкции.

 

Экономия

 

Для того чтобы получить представление о возможностях повышения эффективности использования топлива и улучшения состояния окружающей среды и оценить соответствующую экономию, в упрощенном виде проведено сравнение между производством тепловой и электрической энергии по отдельности и их комбинированным производством.

 

О топливосбережении, сокращении выбросов СО2 и экономии финансовых ресурсов можно судить, сравнивая производства по схеме СНР с эталонной ситуацией, когда электроэнергия вырабатывается на новой конденсационной установке сжигания, работающей на газе или угле, а тепловая энергия (для ЦО) в тепловых котельных, работающих на природном газе или угле. Цены на топливо приняты равными ценам на мировых рынках, а все затраты, относящиеся к выработке тепловой и электрической энергии, опpеделены на базе цен, установленных в Дании.

 

Оценки для ТЭЦ выполнены, исходя из предположения о том, что весь объем электроэнергии, выработанной на электростанциях, заменяет энергию, произведенную на эталонных станциях, в том что касается экономии, а также топливопотребления и выбросов СО2. Тогда остающиеся (чистые) затраты, топливопотребление и выбросы СО2 определяются как относящиеся к производству тепловой энергии.

 

Разница между установками, работающими на природном газе и угле, связана, главным образом, с различными предположениями относительно эффективности выработки электричества в зависимости от вида топлива.

 

Уровень выбросов СО2 сокращается пропорционально, если сравнение касается одних и тех же видов топлива. В случае природного газа это сокращение составляет около 22 т/TДж выработки энергии на ТЭЦ, тогда как сокращение затрат составляет около 10000 дат. крон/TДж выработки энергии на ТЭЦ. В случае угля аналогичные параметры составляют 42 т CO2/ТДж и 13000 дат. крон/TДж. По отношению к выработке электричества, на каждый ПДж электричества, произведенного за счет СНР, приходится сокращение выбросов СО2 на 40000 т в случае газа и на 100000 т в случае угля.

 

При замене существующих конденсационных электростанций на экстракционные ТЭЦ также возможна экономия топлива на уровне ~30% (точная цифра в значительной степени зависит от конкретной станции).

 

В случае некоторых технологий предельные затраты, объемы топливопотребления или выбросы в результате производства тепловой энергии на ТЭЦ могут быть даже отрицательными. Тогда производство электроэнергии на соответствующих станциях оказывается предпочтительнее, чем производство на эталонной станции, даже если при этом вообще не производится тепловая энергия. Производство по комбинированному циклу представляется одной из наиболее легко осуществимых технологий. Однако наилучшим вариантом могут оказаться и другие виды установок, например, в случае, когда рынок тепловой энергии невелик или когда отсутствуют запасы природного газа.

 

Как указывалось в самом начале, степень воздействия СНР зависит как от выбранной технологии, так и от рынков, на которых эти технологии применяются. В последующих разделах будут оценены потенциалы СНР для трех групп стран. При этом можно сделать такое наблюдение: ситуация на рынках тепловой и электрической энергии в странах Восточной и Западной Европы свидетельствует о том, что высокие значения соотношения «электроэнергия: тепловая энергия» более существенны в случае Западной Европы, чем в Восточной.

 

Кроме того, во многих странах Восточной Европы определяющую роль при выборе той или иной технологии играет топливная ситуация.

 

Энергетические структуры и потенциал СНР

 

в Восточной и Западной Европе

 

Для того чтобы оценить потенциал развития СНР, необходимо более подробно проанализировать рынки двух видов продукции - тепловой и электрической энергии.

 

СНР и рынок тепловой энергии

 

Ниже рассмотрены различия между тремя группами стран, касающиеся центрального отопления и комбинированного производства тепловой и электрической энергии, как основа для оценки потенциала развития СНР в сочетании с ЦО. Объем статистических данных для оценки сектора спроса на тепловую энергию в общем меньше, чем для других секторов. Конечное использование тепловой энергии традиционно не подвергалось анализу, а существующие определения тепловой энергии, фигурирующие в международной статистике, противоречивы. Следовательно, данные, приведенные ниже, характеризуются как «показательные», но тенденции считаются надежными.

 

Центральное отопление на рынке тепловой энергии

 

На основе международных статистических данных была произведена оценка доли центрального отопления на общем рынке тепловой энергии для 15 стран Европейского Союза и для стран Восточной Европы, включая страны региона Балтийского моря и страны СНГ.

 

Для 15 стран Европейского Союза весь объем рынка тепловой энергии, включая энергию, необходимую для отопления помещений и подачи горячей водопроводной воды, за исключением технологической тепловой энергии, составляет ~9000 ПДж (1995 г.), из которых только 720 ПДж (1995 г.), или ~ 8%, покрывается за счет ЦО.

 

Для стран Европейского Союза характерны очень большие различия в удовлетворении спроса за счет ЦО: в 8 странах практически нет системы ЦО, а в Дании и Швеции на ЦО приходится 52%.

 

Суммарно для всех западноевропейских стран рынок тепловой энергии был оценен по состоянию на 1994 г. приблизительно в 2000 ПДж, из которых на ЦО приходится 730 ПДж (37%). Для 4 стран доля ЦО составляет менее 20%.

 

Доля рынка ЦО в странах СНГ все же была оценена, хотя и на базе весьма неопределенных данных. Весь рынок тепловой энергии в этих странах по состоянию на 1994 г. был оценен в 13500 ПДж, из которых на долю Российской Федерации приходится 10000 ПДж. Весь рынок центрального отопления был оценен приблизительно в 5000 ПДЖ, т.е. доля ЦО в среднем равна таковой в странах Центральной и Восточной Европы. В 5 из этих стран доля ЦО близка к нулю, а в Российской Федерации она оценена в 44%.

 

Суммарно на существующие системы ЦО в 15 странах Европейского Союза, Центральной и Восточной Европе и СНГ приходится 6500 ПДж.

 

Трудно сказать, какую долю спроса на тепловую энергию можно разумным образом удовлетворить за счет ЦО. Естественно, здания в сельской местности, расположенные далеко друг от друга, не могут снабжаться тепловой энергией за счет системы центрального отопления.

 

В таких странах, как Дания, Швеция, Финляндия, Польша, Румыния, а также в Прибалтийских государствах и России, 40-50% всего рынка тепловой энергии приходится на ЦО. Однако, это еще не верхний предел. Новые системы ЦО могут быть созданы, например, в малых городах, и, вероятно, можно было бы интенсифицировать подключение к существующим системам ЦО. Об этом говорит тот факт, что большая часть городских территорий снабжается теплом не через систему ЦО, а посредством установок, работающих на природном газе. Например, весь рынок теплоснабжения в Дании посредством трубопроводов (тепловая энергия или газ), вероятно, составляет более 70%.

 

В соответствии со сценарием, по которому ЦО покрывает 50% всего рынка тепловой энергии в трех группах стран, общий потенциал составлял бы приблизительно в 12000 ПДж, что более чем в три раза превышает сегодняшний уровень, и был бы распределен следующим образом: 4300 ПДж в EU 15, 1000 ПДж в Центральной и Восточной Европе и 6700 ПДж в странах СНГ.

 

СНР на рынке тепловой энергии

 

Сравнительно высока доля СНР в странах Европейского Союза, где около 60% энергии для нужд центрального отопления вырабатывается на ТЭЦ. Общий уровень СНР составляет около 550 ПДж. Однако, если степень удовлетворения спроса за счет ЦО не будет увеличиваться, возможности для роста производства будут невелики.

 

В странах Восточной Европы объем СНР оценивается в 765 ПДж, что также составляет порядка 60% объема производства ЦО. Однако показано, что при наличии крупномасштабного сектора ЦО по-прежнему сохраняются возможности для роста СНР.

 

В случае стран СНГ удалось получить информацию лишь о доле СНР в 5 странах. Если взять Россию как основного представителя, становится ясно, что несмотря на то что в настоящее время объем СНР в 5-6 раз превышает таковой в 15 странах Европейского Союза, его доля на рынке составляет лишь 35%, и это предполагает наличие возможностей для расширения.

 

Таким образом, в том, что касается рынка тепловой энергии, сохраняются возможности для роста производства СНР как в Восточной, так и в Западной Европе. В странах Европейского Союза это можно сделать за счет расширения систем ЦО, тогда как в странах Восточной Европы и СНГ существуют возможности для роста СНР без расширения систем ЦО.

 

СНР и рынок электроэнергии

 

Комбинированное производство тепловой и электрической энергии, безусловно, должно соответствовать рынку электроэнергии.

 

В 15 странах Европейского Союза доля производства электроэнерегии за счет СНР составляет 11%, что приблизительно соответствует 245 TВт.ч всего рынка электроэнергии (2300 TВт.ч на 1995 г.). Отдельные страны сильно различаются по доле СНР (0% во Франции и 40% в Нидерландах). Наблюдаются существенные различия и в соотношении «электроэнергия: тепловая энергия» для стран со значительными по объему рынками ЦО (в Дании, Швеции и Германии этот показатель меньше 1, а в Нидерландах, где велика доля промышленных установок, больше 1).

 

В странах Центральной и Восточной Европы доля СНР на рынке электроэнергии составляет в среднем 48%, что значительно выше, чем в странах Европейского Союза. Из общего объема выработки электроэнергии в этих странах в размере 400 TВт.ч (на 1994 г.) на ТЭЦ в настоящее время приходится 192 TВт.ч. Еще одна особенность этих стран, вовсе не неожиданная для систем ЦО, соотношение «электроэнергия: тепловая энергия» на уровне ниже 1.

 

Для стран СНГ, оценки рынков электроэнергии также основаны на ограниченном объеме данных. Они свидетельствуют о довольно высокой доле систем СНР в странах, где зарегистрировано их наличие. В случае России и Украины доля СНР на рынке электроэнергии составляет в настоящее время 69 и 60%, соответственно. Для всего СНГ объем СНР по оценкам, сделанным в настоящей работе, составляет около 122000 ГВт.ч (1994 г.) при общем объеме рынка в 1300000 ГВт.ч. Имеющиеся данные свидетельствуют о типичных различиях в значениях соотношения «электроэнергия: тепловая энергия».

 

На практике верхние пределы производства электроэнергии в сочетании с тепловой энергией оказываются разными для разных стран и регионов. Они зависят от структуры системы производства электрической энергии, особенно в части гидро- и ядерных мощностей, а также экспортно-импортных возможностей и экономических аспектов. Для получения реальной величины полного потенциала для рынка электроэнергии в случае СНР в таблице показана структура производства электроэнергии для трех групп стран по состоянию на настоящий момент.

 

Если не предвидится значительных изменений в общей структуре производства электроэнергии на долгосрочную перспективу, можно сделать вывод о том, что потенциал СНР равен производству термической энергии, что составляет до ~60% общего производства электроэнергии в трех регионах.

 

Таблица

 

Структура производства электроэнергии

 

(Европейский Союз в 1995 г. и Восточная Европа и СНГ в 1994 г.)

 

TВт.ч

 

Ядерная энергия

 

Гидроэнергия

 

и энергия ветра

 

Термическая энергия (за счет сжигания топлива)

 

Общий объем производства электроэнергии

 

EU 15

 

819

 

320

 

1203

 

2333

 

Восточная Европа

 

67

 

50

 

315

 

433

 

Страны СНГ

 

174

 

247

 

884

 

1305

 

Итого

 

1051

 

617

 

2402

 

4070

 

Доля производства электроэнергии за счет когенерации наиболее высока в Польше, Эстонии и Нидерландах. Как для Польши, так и для Эстонии, характерна высокая доля ЦО и отсутствие ядерной энергетики.

 

Высокая доля СНР была также зарагистрирована в 1994 г. в Литве. Однако эта страна является примером того, как перемены на рынке влияют на рынок СНР. В течение последних лет ТЭЦ были «задавлены» на местном рынке электроэнергии Игналинской АЭС, которая первоначально предназначалась для крупного регионального рынка электроэнергии.

 

Дания, Румыния и страны СНГ представляют следующий уровень развития СНР по сравнению с Нидерландами, Польшей и Эстонией. Низкие доли СНР в остальных странах свидетельствуют о сохранении огромного нереализованного потенциала когенерации для производства электроэнергии.

 

Оценка глобального потенциала СНР

 

Как правило, фактором, сдерживающим проникновение СНР на рынки энергии, является недостаточно развитый рынок тепловой энергии. Развитие систем СНР наблюдается в тех регионах, где на сегодняшний день уже имеются тепловые сети, т. е. в Восточной Европе, странах СНГ и странах Северной Европы.

 

В странах Западной Европы основным препятствием на пути к использованию комбинированного производства тепловой и электрической энергии является ограниченная доля тепловой энергии, поступающей по сетям центрального отопления. Страны Восточной Европы характеризуются высокоразвитой сетью ЦО, и до недавнего времени использование СНР играло важную роль в системе энергоснабжения для большей части стран Восточной Европы. Однако, как показано на примере Литвы, продолжающийся процесс перехода к рыночной экономике создал новые препятствия на пути к реализации СНР. Существующие ТЭЦ в настоящее время закрываются вследствие изменений условий на рынках топлива и электроэнергии.

 

В последние годы в странах Центральной и Восточной Европы происходят серьезные преобразования, влияющие на спрос на тепловую и электрическую энергию, причем базы для развития ЦО и СНР здесь также различаются.

 

При условии стабильного развития спрос на тепловую и электрическую энергию в странах Восточной Европы, возможно, останется на сегодняшнем уровне.

 

Для оценки глобального потенциала развития СНР с целью определения возможного вклада развития СНР в решение задачи по сокращению выбросов СО2 были разработаны четыре различных сценария развития СНР для трех рассматриваемых групп стран. Предложенные сценарии стандартизированы для теоретических оценки границ реалистичного развития.

 

Были предложены следующие сценарии:

 

1 сценарий: существующий рынок ЦО. 70% потребностей в ЦО на базе СНР. Соотношение производства «электроэнергия: тепловая энергия» = 0.5

 

2 сценарий: расширение рынка ЦО до уровня 50% всего рынка тепловой энергии. 70% ЦО на базе СНР. Соотношение производства электроэнергия: тепловая энергия» = 0.5

 

3 сценарий: существующий рынок ЦО. 90% ЦО на базе СНР. Соотношение производства «электроэнергия: тепловая энергия» = 0.7.

 

4 сценарий: расширение существующего рынка ЦО до уровня 50% всего рынка тепловой энергии. 90% ЦО на базе СНР. Соотношение производства «электроэнергия: тепловая энергия» = 0.7.

 

Потенциал СНР определен как производство электроэнергии, которое непосредственно связано с производством полезной тепловой энергии.

 

Потенциальное снижение в диапазоне 2-5% представляется реалистичным в случае, если СНР не связано с изменениями топлива.

 

Таким образом, в странах СНГ эти потенциалы не могут быть реализованы, если учитывать только рынок продукции топливной энергетики. Однако этот вывод следует рассматривать в контексте продолжающейся дискуссии по поводу старых мощностей по производству ядерной энергии в этих странах.

 

Данные для стран Центральной и Восточной Европы свидетельствуют о наличии потенциала развития СНР до доли в 60 и 70%. Вообще говоря, этого можно добиться без расширения системы ЦО. Однако, соотношения «электроэнергия: тепловая энергия» должны быть тщательно проанализированы для каждой страны.

 

В 15 странах Европейского Союза значительное развитие СНР связано с расширением систем ЦО. Соответствующие данные показывают, что потенциал находится приблизительно в диапазоне 15-20%, а потенциальная доля СНР от выработки термической энергии близка к 30%.

 

Барьеры и стратегии

 

С глобальной точки зрения, развитию СНР следует оказывать содействие, причем Восточная Европа обладает значительным потенциалом.

 

Однако развитие СНР в странах Восточной Европы идет по неправильному пути, связанному с закрытием ТЭЦ. Это объясняется следующими причинами:

 

· отсутствие финансов

 

· сужение рынков электроэнергии (снижение экспортных возможностей)

 

· отсутствие методов планирования в рыночной экономике

 

· отсутствие затратовосстанавливающих механизмов ценообразования.

 

Помощь Восточной Европе со стороны Запада должна быть направлена на развитие СНР и интенсификацию усилий, необходимых для того, чтобы остановить и повернуть вспять развитие, идущее в неверном направлении.

 

Все названные проблемы решаемы. В перспективе можно добиться более эффективного использования систем СНР, если тщательно планировать производство тепловой и электрической энергии и, что особенно важно, находить новые рынки для электроэнергии и устанавливать «электрические подключения» там, где это необходимо. Однако важно помнить о преимуществах СНР в трудные времена экономических преобразований.

 

В случае западноевропейских стран важно убедиться в том, что меры, принятые для создания внутреннего рынка энергии, действительно способствуют, а не препятствуют реализации СНР. Основные барьеры для развития СНР заключаются в следующем:

 

· ограничение или лишение законной силы экономических инициатив, субсидий и схем налогообложения;

 

· отсутствие условий для долгосрочного стабильного финансирования СНР и ЦО за счет требования большей предельной прибыли и сокращения необходимых сроков окупаемости;

 

· отсутствие ограничений воздействия случайных колебаний рыночных цен на электроэнергию и топливо при реализации СНР;

 

· предоставление лидерам рынка возможности «задавить» ТЭЦ (олигополия).

 

Далее, необходимо отметить, что потенциал СНР распределен очень неравномерно. В контексте интегрированного международного рынка электроэнергии это рассматривается как вызов для тех, кому предстоит вырабатывать экологическую и энергетическую политику в будущем.

 

Одним из конкретных примеров инициатив, направленных на координацию развития СНР, является Исследование «Балтийское кольцо», в основе которого лежит идея создания общего рынка электрической энергии в регионе Балтийского моря с акцентом на необходимость улучшения состояния окружающей среды. Сотрудничество стран, имеющих различные тепло- и электроструктуры, могло бы содействовать разработке более эффективной стратегии развития СНР.

 

Помощь в подготовке данной статьи была оказана Туре Хаммаром и Сигурдом Лауге Петерсеном (Датское Агентство Энергетики) и Кристиной Руд Веннерберг Рамбол.

 

Подробные данные могут быть предоставлены организаторами семинара

 

 

А.Н. Дмитриев, заместитель начальника Управления экономической, научно-технической и промышленной политики

 

в строительной отрасли Правительства Москвы, профессор, д.т.н.

 

Энергосберегающие инновации в ограждающих конструкциях тесно связаны с энергопотреблением зданий и неизбежно потребуют изменений в их инженерном оборудовании. Наибольший эффект достигается тогда, когда эта работа скоординирована. Поэтому в строительном комплексе Москвы для управления процессом разработки и внедрения энергосберегающих мероприятий в строительство отработана система управления инновациями, включающая планирование, организацию, контроль и анализ инновационного процесса: от научных исследований, опытно-конструкторских разработок и экспериментального строительства головных объектов, до подготовки производства и массового внедрения в строительство.

 

Одним из примеров такого решения является переход московской стройиндустрии на выпуск массовых типов зданий, отвечающих требованиям II этапа энергосбережения в строительстве. Московские ДСК и промышленные предприятия, занимающиеся производством строительных материалов, успешно освоили выпуск жилых домов серий П44Т, ПЗМ, КОПЭ, П46М, П55М, Пд4 (модернизированных с учетом применения энергосберегающих проектных решений), в объеме 2,2 млн. м2 общей площади в год.

 

Расчеты энергетических паспортов, выполненные по единой методике Мосгосэкспертизой и АВОК, подтверждают, что наиболее характерные дома-представители, скомпонованные из 4-х секций, отвечают требованиям энергосбережения в строительстве (в соответствии с МГСН 2.01-99) по наиболее прогрессивному потребительскому подходу (см. таблицу*). Серия типового проекта Кол-во квартир в доме - представителе Удельный расход тепловой энергии на отопление за отопительный период, кВт. ч/м2 расчетный qhdes требуемый qhreq П44Т/17, 17Н1 272 95 не более 95 ПЗМ-1/17, 17Н1 264 88 не более 95 ПЗМ-3/17 408 88 не более 95 ПЗМ-4/17 408 86 не более 95 П55М/14Н1 181 93 не более 95 ПЗМ-1/9 144 95 не более 110 ПЗМ-3/9 216 95 не более 110 ПЗМ-4/9 216 93 не более 110 П46М/9 125 109 не более 110 П46М/5 (8 секций) 108 122 не более 130

 

По данным МНИИТЭП, годовой эффект при эксплуатации этих домов составил (по сравнению с ранее действовавшими типовыми проектами) 236 тыс. Гкал тепловой энергии и 3,15 млн. кВт. ч электрической энергии. Еще около 1,0 млн. м2 жилых домов, строящихся по индивидуальным проектам из монолитного железобетона, унифицированного каркаса и т.д., также проходят экспертизу на энергоэффективность и возводятся с учетом требований II этапа энергосбережения. Мосгосэкспертиза строго отслеживает в проектах строящихся и реконструируемых зданий соответствие их теплозащиты требованиям норм СНиП II-3-79 и МГСН 2.01-99, а также правильность заполнения энергетического паспорта, в котором приводятся показатели минимально обоснованного тепло-, энерго- и водопотребления, используемые для установления лимитных значений.

 

Вместе с тем, анализ теплопотерь зданий после их перевода на II этап показывает, что значительную их часть (40-50 %) продолжают составлять затраты энергии на нагрев инфильтрующегося воздуха. Попытки их сокращения за счет значительного снижения притока воздуха при применении герметичных окон с трехслойным остеклением не позволяют обеспечить необходимой по нормам кратности воздухообмена.

 

Из доклада немецких специалистов на семинаре в ОАО Моссантехпром по программе ТАСИС (результаты были опубликованы в журнале Энергосбережение № 4, 2000 г.) следует, что и за рубежом, например в Германии, большинство производителей окон со стеклопакетами занижают требуемую воздухопроницаемость окон, причем иногда в 1,5-2 раза. Справедливости ради следует отметить, что нормативная кратность воздухообмена за рубежом ниже, чем в России, и составляет до 0,65 обм./час, поэтому там проблем с притоком не возникает.

 

В России же, излишне герметичные окна в условиях плохо работающей естественной вентиляции часто становятся причиной появления конденсата и плесени на откосах. В сложившейся ситуации целесообразным представляется переход на механические или смешанные системы регулируемой приточно-вытяжной вентиляции. Пока подобные системы реализуются в строительстве элитных домов, но некоторые московские ДСК пытаются решить эту задачу и для массового строительства. В качестве примера можно привести экспериментальный хилой дом серии 111 в Никулино и жилой дом серии П44Т в Очаково. В обоих случаях естественный приток обеспечивается специальными приточными регулируемыми клапанами и решетками.

 

В последнем случае использование системы естественно-механической вытяжной вентиляции позволило стабилизировать воздухообмен во всем доме, что, в свою очередь, повлияло на улучшение воздушно-теплового режима, сделав его равномерным по высоте дома и не зависящим от погодных условий. В первом случае авторы проекта (проектный институт № 53 Минобороны и АО Инсолар-Инвест ) пошли еще дальше, применив в механической вытяжной вентиляции рекуператоры тепла, использование которых (в сочетании с утилизацией тепла серых стоков канализации и низкопотенциального тепла грунта основания с помощью тепловых отсосов) позволило отказаться от использования централизованной системы подогрева горячего водоснабжения и сократить суммарное теплопотребление дома на 46 %.

 

Аналогичные схемы (в рамках программы ТАСИС) разработаны и для домов других серий, например, П44Т.

 

Значительный резерв энергосбережения существует и в сокращении трансмиссионных потерь существующего жилья путем внедрения эффективных систем утепления, например, вентилируемых фасадов. Первый такой объект - 9-этажный жилой дом серии 1-515, монтаж которого завершается на ул. Хабаровской, в процессе реконструкции утеплен по системе Мармарок до требований II этапа энергосбережения. К сожалению, на этом объекте не удалось реализовать механическую систему вытяжной вентиляции. Тем не менее, дом оборудован средствами учета тепло-, электро- и газопотребления, и по программе ТАСИС предполагается провести измерения энергопотребления до и после его реконструкции. В анализе энергоэффективных решений принимает участие Мосгосэкспертиза. Отметим, что в соответствии с программой импортозамещения для объектов нового строительства и реконструкции в настоящее время разрабатывается отечественная система вентилируемых фасадов (НИИ Мосстрой и ГУ Центр ЭНЛАКОМ ).

 

Следующим резервом энергосбережения для варианта теплоснабжения от ЦТП, после установки в домах на приборах отопления индивидуальных термостатических регуляторов, например, типа RTD ЗАО Данфосс-Москва , являются автоматизированные узлы управления (АУУ). Как показывают исследования, внедрение комплексной автоматизации позволяет снизить теплопотребление дома в целом (по сравнению с элеваторным узлом) на 15-20 %.

 

Первый такой АУУ производства ОАО Моссантехпром , в котором, правда, использованы импортные малошумные бесфундаментные насосы и автоматика, смонтирован в корп.10, кв.43 Марьинского парка и принят на обслуживание 3-м участком Тепловой сети. Возможный объем производства АУУ может составить до 2 тыс. шт. в год. Сейчас МНИИТЭП совместно с ОАО Моссантехпром разрабатывает параметрический ряд АУУ для строительства разных серий жилых домов, объектов соцкультбыта и реконструкции объектов существующей застройки.

 

Зарубежный опыт показывает, что индивидуальный учет тепла в комбинации с возможностью регулирования теплопотребления дает экономию тепла до 25%. Эта схема сегодня реализуется в поквартирных системах отопления, например, в упомянутом экспериментальном доме в Никулино.

 

Снижение уровня энергопотребления возможно также при использовании автономных и нетрадиционных источников теплоснабжения, что позволяет сократить потери в тепловых сетях. Утилизировать с помощью тепловых насосов сбросное тепло городской канализации и использовать его для подогрева подпиточной воды в тепловых сетях предусмотрено в проекте, разработанном АО Инсолар-Инвест для РТС-3 г. Зеленограда.

 

Эффективно использовать избыток электрической энергии, вырабатываемой в Москве на ТЭЦ в комбинированном цикле, позволяет экспериментальный дом с воздушным электроотоплением и широким применением рекуператоров, эскизный проект которого разработан авторским коллективом Института развития Москвы.

 

Не следует забывать и о другом важном направлении - экономии электрической энергии. На научно-технической конференции Электрооборудование на рубеже веков , недавно прошедшей в ОАЭ МЭЛ , были представлены образцы станций управления насосами с частотными регуляторами электропривода, снижающие электропотребление на 15-20 %. Учитывая огромное количество электродвигателей, эксплуатируемых в ЦТП и лифтовом хозяйстве, активная работа по продвижению этого оборудования на рынок энергосберегающей продукции, сопровождающаяся разработкой механизмов, стимулирующих работу эксплуатационных служб, должна представлять для городского хозяйства большой интерес.

 

Анализируя изложенные выше перспективные направления энергосбережения, можно утверждать, что предусмотренные в МГСН 2.01-99 нормативы удельного расхода тепловой энергии могут быть существенно снижены. Мировой опыт (обзор 25 энергоэффективных зданий мира, издательство CADDET, серия 14, 1995 г.) свидетельствует о том, что за счет энергосберегающих проектных решений и оборудования (высокоэффективная теплоизоляция, системы отопления с авторегулированием подачи тепла, механическая вентиляция с рекуператорами тепла, нетрадиционные источники энергии и т.п.) расход тепловой энергии, например для малоэтажных зданий, можно довести, в среднем, до 28 кВт.ч/м2, а суммарное энергопотребление - до 68 кВт.ч/м2, что составляет всего 46 % от традиционного энергопотребления зарубежных зданий-аналогов.

 

Таким образом, базируясь на зарубежном опыте экспериментального строительства энергоэффективных зданий и реализуя перспективные направления энергосбережения, в Москве можно достичь значительного сокращения энергопотребления в жилом фонде по сравнению с действующими нормативами.

 

Примечание к таблице: При выполнении расчетов инфильтрация воздуха учитывалась как в квартирах, так и в ЛЛУ, и, отдельно, в нежилых помещениях (если таковые имеются), а коэффициент эффективности автоматизации отопления принят равным 0,9 (система отопления с отопительными приборами, оснащенными термостатами, присоединенная к тепловым сетям через автоматизированные узлы управления АУУ).

 

ознакомьтесь - выгодный вывоз строительного мусора

 

Возможные действия по созданию н. Программа развития оон. Ветер в сравнении с плутонием. Сдерживание цен на собственный г. Энергоэффективное здание как кри.

 

Главная ->  Экология