Главная ->  Экология 

 

Маркировка энергоэффективности о. Переработка и вывоз строительного мусора

Злобин А.А., Курятов В.Н., Мальцев А.П., Романов Г.А.

 

кандидаты технических наук, МЭИ, НТИЦ ЭТТ, Интехэнерго М

 

Стремление уменьшить затраты топлива и других видов ТЭР для производства теплоты – основная тенденция современной теплоэнергетики. Учитывая истощение запасов высококачественных органических топлив, необходимо эффективно и рационально использовать ТЭР, привлекая современные технологии выработки тепловой энергии. Одним из перспективных технических решений является использование тепловых насосов (ТН), имеющих высокую термодинамическую эффективность. В статье рассматриваются проблемы практического использования ТН в России.

 

Для снабжения промышленных объектов тепловой энергией еще широко используются котельные, в которых сжигают органическое топливо при температуре 1500°С, а получают тепловую энергию при температурах 100-200°С или, что еще более расточительно, расходуют на эти цели электроэнергию.

 

Наиболее рационально топливо используется на ТЭЦ для комбинированной выработки электроэнергии и теплоты, для которых коэффициент использования топлива приближается к единице.

 

Масштабы затрат топлива на теплоснабжение и многочисленные технологические процессы нагрева в различных отраслях промышленности весьма велики и составляют 30 40 % от суммарных затрат топлива. В этой ситуации рациональное использование ТЭР является одним из основных направлений повышения энергоэффективности производства. Одним среди эффективных технических решений энергосбережения в промышленности является внедрение ТН и комбинированных установок теплохладоснабжения, термодинамическая эффективность которых очевидна. За последние несколько десятков лет в развитых странах возросло производство ТН и эксплуатируется примерно 20 млн. установок мощностью от кВт до десятков МВт.

 

В нашей стране ТН практически не применяются и их массовое освоение в промышленности вряд ли возможно на ближайшую перспективу из-за сложившейся ситуации цен на ТЭР и значительных капитальных затрат. Этот факт подтверждается результатами многочисленных энергетических обследований (более 100 крупных предприятий), проведённых ООО «Интехэнерго М».

 

Вместе с тем, практически каждое обследованное предприятие регулярно включает в свои инвестиционные программы энергосбережения мероприятия по внедрению тепловых насосов.

 

Очевидно, это связано с «агрессивными» тенденциями производителей ТН на рынке высокотехнологичной, дорогой техники, которые не оговаривают дополнительных, специфических условий практической адаптации этих установок к реальной ситуации, учёт которых, в принципе, может превратить высокоэффективное мероприятие в убыточное, а иногда невыполнимое в реальных условиях. Практически все рекламы производителей ТН представляют эти установки, как наиболее эффективные устройства, позволяющие получать в 3 7 раз больше высокопотенциальной тепловой энергии для отопления и ГВС, чем затраты механической энергии.

 

На наш взгляд, в такой обстановке необходимо иметь определённые знания в области практического использования ТН с учётом индивидуальных особенностей многочисленного ряда ТН, необходим предварительный технико-экономический анализ и подробный бизнес-план проекта по внедрению.

 

В качестве примера для доказательства утверждений, представленных выше рассмотрим некоторые из возможных вариантов использования ТН, которые требуют предварительной оценки технико-экономической эффективности:

 

1. Использование ТН в технологических процессах нагрева сырьевых потоков и готовой продукции за счёт утилизации сбросной теплоты.

 

Очевидно менее дорогим и более эффективным способом утилизации теплоты по отношению к ТН является применение рекуператоров, регенераторов или котлов-утилизаторов. Рекуперация тепловых ВЭР на обследованных предприятиях составляет менее 50 % от максимального выхода вторичных энергоресурсов. Так, например, на одном из химических производств, для того чтобы вернуть конденсат на ТЭЦ с требуемой температурой, его охлаждают в дополнительно установленных воздушных охладителях (АВО), сбрасывая избытки теплоты в окружающую среду. Практически все обследованные предприятия имеют избыток тепловых высокопотенциальных ВЭР, которые необходимо утилизировать с помощью простых теплообменников и не требуют применения дорогих ТН.

 

2. Применение ТН в системах теплоснабжения.

 

Для удовлетворения потребителей постоянной тепловой нагрузкой при наличии постоянного источника низкопотенциальной теплоты и при незначительном теплоподъёме, (например, с 30 С до 50 С, системы ГВС) энергоэффективно использовать ТН.

 

Однако экономичность ТН резко снижается с ростом отношения температур (т.е. с уменьшением минимальной и ростом максимальной температур цикла), а также при использовании этих ТН при изменении сезонных тепловых нагрузок в зависимости от температуры наружного воздуха. Причём, для большинства районов России максимальная отопительная нагрузка отличается от средней примерно в 2 раза. Поэтому в зимний период ТН должен вырабатывать максимальное количество теплоты при максимальной температуре сетевой воды 150 С, что в принципе получить с помощью существующих ТН практически невозможно.

 

Для обеспечения сезонных нагрузок с помощью ТН необходимо их сочетать с пиковыми котельными, предусмотреть плавное регулирование производительности (например, частотный привод) и одновременно решить вопрос об уменьшении температуры обратной воды до 30 40 С.

 

В публикациях по этой тематике, к сожалению, недостаточно данных для оценки экономической эффективности использования реальных тепловых насосов в системах теплоснабжения, либо эти данные несколько преувеличены, например, срок окупаемости проектов оценивается в 1,5 2 года. По нашим оценкам срок окупаемости таких проектов гораздо выше.

 

Ниже, в качестве примера, приведены расчёты экономической эффективности по использованию компрессионного теплового насоса в системе теплоснабжения с пиковой котельной максимальной тепловой мощностью 1 МВт для IV климатической зоны России, [1]. Рабочее вещество – R12. Производительность ТН регулируется по графику отопительной нагрузки. Температурный график теплосети – 90 С /70 С. Температура источника низкого потенциала (артезианская скважина) –15 С.

 

Результаты расчёта:

 

Количество теплоты, отпущенной потребителям

 

за отопительный сезон

 

~ 1 598 000 кВт ч

 

В т.ч. тепловой насос

 

1 334 000 кВт ч

 

пиковая котельная

 

264 000 кВт ч

 

Расход электроэнергии на привод компрессора ТН

 

и насосов (артезианского, циркуляционного и др.)

 

~ 473 400 кВт ч

 

В т.ч. компрессор ТН

 

406500 кВт ч

 

насосы

 

66900 кВт ч

 

Технико-экономическая оценка работы ТН для двух вариантов замещения источников теплоты:

 

замещение котельной на природном газе,

 

замещение котельной с электрообогревом.

 

Расход условного топлива для варианта отопления от котельной:

 

, кг у.т./год.

 

Расход условного топлива для варианта отопления с помощью ТН+пиковая котельная:

 

, кг у.т./год,

 

где ВП.К. – расход топлива на пиковой котельной, кг у.т., ВТН = Э bэ – расход топлива на ТН, где Э – расход электроэнергии на привод ТН, кВт ч,bэ – удельный расход топлива на выработку электроэнергии, 0,32 кг у.т./кВт ч, к, т.с. – КПД котельной и тепловых сетей.

 

Экономия топлива от внедрения ТН составляет:

 

DВ = В1 - В2 = 258 300 – 194 168 = 64 132 кг у.т./год.

 

Или экономия финансовых средств составит (в предположении, что топливо – природный газ, стоимость Ц=660 руб/1000 м3) — 37129 руб./год. Простой срок окупаемости с учетом только капитальных затрат на ТН 2 млн. руб. превышает в несколько раз срок службы подобного оборудования.

 

Экономия финансовых средств при замещении электрокотлов тепловым насосом+пиковая котельная при тарифе на электроэнергию Ц = 1руб./кВт·ч составит 0,861 млн. руб./год, а срок окупаемости — 3 года.

 

Такая разница в сроках окупаемости объясняется разницей тарифов на электроэнергию и топливо (природный газ) [2] (стр. 43). Поэтому при внедрении ТН необходимо иметь ввиду, что срок окупаемости, приводимый в рекламах производителей ТН и в большинстве журнальных публикаций оценивается при замещении электрокотлов тепловыми насосами [3,4].

 

Несомненно, приведённые варианты не охватывают всё многообразие ситуаций, требующих конкретных предварительных расчётов. Тем не менее, некоторые очевидные факторы, которые требуют обязательного учёта при внедрении ТН, приведены ниже:

 

1. Традиционная ориентации в России на централизованное теплоснабжение, которое в ряде стран вообще отсутствует;

 

2. Ограниченность максимальной температуры цикла ТН, температуры до которой можно эффективно вырабатывать теплоту. Для R12 и R22 эта температура не превышает 60 С, а для R142 температура может достигать 70 С. Для специальных промышленных установок можно получить максимальные температуры порядка 120 140 С с использованием холодильных агентов типа R113, R114. Однако «холодный источник» в данном случае должен обладать температурой порядка 70 С;

 

3. Неблагоприятное соотношение цен на электроэнергию и топливо. Так, например, стоимость электроэнергии в Центральном регионе России примерно в 20 раз выше стоимости единицы теплоты. Поэтому даже при коэффициенте трансформации ТН eотоп @ 4 6, их применение не даёт экономической выгоды по сравнению с традиционным методом;

 

4. Значительные капитальные затраты на ТН, которые в 6 8 раз выше, чем капитальные затраты для обычных систем отопления на базе котлов, работающих на природном газе (стоимость отечественных ТН без НДС составляет 160 180 тыс. долларов США за 1 Гкал/ч);

 

5. Повышенные эксплуатационные расходы на ТН, которые снижаются с понижением стоимости электроэнергии и увеличением продолжительности эксплуатации (например, стоимость заправки ТН-3000 фреоном R134a составляет @16 000$);

 

6. Достаточно больший срок окупаемости ТН и сравнительно низкий срок службы ТН до капитального ремонта, который для отечественных трансформаторов типа ТН-300 3000 составляет 35 45 тыс. часов.

 

7. Экономичность работы ТН в значительной степени зависит от правильного выбора источников теплоты «низкого» потенциала и потребителей теплоты «высокого» потенциала. В частности, для решения вопроса о целесообразности внедрения ТН необходимо иметь в виду:

 

совпадение по времени и по температурным уровням выхода сбросных потоков теплоты и потребителей теплоты повышенного потенциала;

 

относительное расположение источников теплоты и потребителей;

 

состояние теплоносителей (газ, жидкость);

 

соотношение между возможным потреблением теплоты и возможностями «холодного источника»;

 

использование ТН можно предусматривать только после реализации максимальной рекуперации теплоты существующих горячих технологических потоков;

 

климатические условия региона;

 

соотношение региональных тарифов на электроэнергию и топливо (например, для г. Москвы).

 

Стоимость 1 кВт ч теплоты

 

ТН с коэффициентом трансформации 3

 

(при тарифе на электроэнергию 1 руб/кВт ч)

 

0,33 руб/кВт ч

 

ТЭЦ (при цене на тепловую энергию 238 руб/Гкал)

 

0,205 руб/кВт ч

 

собственной котельной, работающей на природном газе

 

(при цене газа – 663 руб/1000 м3)

 

0,079 руб/кВт ч

 

электрокотельная

 

(при цене электроэнергии – 1 руб/кВт ч)

 

1,11 руб/кВт ч

 

Выводы

 

1. Термодинамическая эффективность ТН очевидна, т.к. на каждый затраченный кВт·ч электроэнергии можно в реальном компрессионном тепловом насосе получить 3 4 кВт·ч теплоты, причем экономия топлива, по сравнению с котельными, может составить от 4 до 6 кг у. т. на 1 ГДж вырабатываемого тепла.

 

2. Вместе с тем, получение финансовой выгоды, при сложившейся ситуации цен в России на электроэнергию и топливо, а также с учетом значительных капитальных и эксплуатационных затрат на ТН, вряд ли возможно из-за значительного срока окупаемости.

 

Литература

 

1. Тепловые и конструктивные расчёты холодильных машин. Под ред. И.А. Сакуна,
– Л.: Машиностроение, 1987. –423 с.

 

2. Хрестоматия энергосбережения. В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. : Справочное изд. В 2-х книгах – М.: Теплоэнергетик, 2002.

 

3. Альтернативные системы теплоснабжения с использованием тепловых насосов. В. Колпаков,: Энергосбережение, выпуск № 4, 1999.

 

4. Повышение эффективности системы централизованного теплоснабжения на основе применения технологии тепловых насосов. В.С. Славин, В.В. Данилов,. Энергосбережение и водоподготовка, № 2, 2000, с.5 14.

 

 

А. Л. Наумов, вице-президент НП «АВОК»,

 

ген. директор ООО «НПО ТЕРМЭК»

 

Энергетическая стратегия современной цивилизации предусматривает рост энерговооруженности экономики при сдерживании расходов топливно-энергетических ресурсов и сопутствующего экологического ущерба. Базовым элементом решения этой противоречивой задачи является энергосбережение.

 

Помимо традиционных направлений энерго-сбережения, получивших развитие после энергетического кризиса 1970-х годов, в последние годы сформировалось еще одно направление – маркировка энергоэффективности оборудования и изделий. Суть маркировки состоит в том, что на основе анализа и тестирования энергопотребления в группе изделий каждому из них присваивается определенный индекс энергоэффективности, фиксируемый в технической документации. Кроме того, этот индекс наносится на изделие в виде красочной этикетки.

 

В целях унификации шкала энергоэффективности для всех групп маркируемых изделий разбивается на несколько классов.

 

В частности, в странах ЕС предусмотрено 7 групп энергоэффективности с буквенными индексами от А (самый энергоэффективный класс) до G (самый высокий уровень энергопотребления).

 

Внешний вид этикетки энергоэффективности представлен на рисунке.

 

Введение маркировки энергоэффективности является обязательным требованием в странах ЕС и регламентируется директивой 2005/32/ЕС Европейского парламента.

 

Маркировка уже введена во многих странах: США, Австралия, Япония, Южная Корея, Китай, ряд стран Латинской Америки, Африки.

 

По мере накопления опыта и информации в маркировку энергоэффективности вовлекается все большее количество оборудования, изделий и материалов.

 

Начиналась маркировка в 1990-х годах с электробытовой техники. Результаты повышения энергоэффективности бытовых холодильников и морозильников превзошли все ожидания. В странах, входящих в Международное энергетическое агентство (International Energy Agency – IEA), в 1990 году находилось в эксплуатации 315 млн холодильников и 91 млн морозильников, которые потребляли 335,3 млрд кВт • ч в год, к 2000 году их число возросло в 1,25 раза, а энергопотребление сократилось до 314,6 млрд кВт • ч в год.

 

Для сравнения, сэкономленная на бытовых холодильниках энергия в странах IEA превышает энергопотребление всего московского региона.

 

Вслед за холодильниками стали маркироваться стиральные и посудомоечные машины, водонагреватели, бытовые кондиционеры, осветительные приборы.

 

В настоящее время идет борьба за увеличение доли энергосберегающих осветительных ламп (флюоресцентные светильники потребляют в 5–6 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания). Потенциал энерго-сбережения в осветительных технологиях в странах IEA оценивается в 150–200 млрд кВт • ч в год.

 

Пока объем применения энергосберегающих светильников оценивается в разных странах от 1 до 5 %.

 

Вслед за бытовой техникой в отдельных странах переходят к маркировке энергоэффективности промышленного оборудования (насосов, чиллеров, теплообменников, электродвигателей, генераторов и т. п.) и автомобильного транспорта. Есть первый опыт маркировки энергоэффективности в строительстве. Стоимость выставленного на продажу здания в Австрии существенно зависит от его индекса энергоэффективности.

 

Энергоэффективное изделие стоит зачастую существенно дороже обычного. Что же заставляет и стимулирует потребителя выкладывать дополнительные средства, а производителя выпускать новую технику?

 

Обобщая опыт разных стран, использующих маркировку энергоэффективности изделий, можно выделить следующие направления продвижения энергосберегающей продукции:

 

– обязательность маркировки энергопотребляющего оборудования и изделий;

 

– директивные ограничения производства и продажи энергоемкой техники;

 

– ограничение импорта: так, например, в страны EС запрещен ввоз изделий классов энергоэффективности F и G;

 

– информационно-пропагандистские меры, разъясняющие экономическую выгоду энергоэффективного оборудования при эксплуатации, его экологическую эффективность.

 

Впрочем, в ряде стран директивные методы сочетаются с системой добровольной сертификации оборудования на энергоэффективность. Ведущие западные производители с пониманием и заинтересованностью отнеслись к требованиям энергоэффективности изделий, и в настоящее время марка энергоэффективности столь же значимая характеристика конкурентоспособности товара, как качество, надежность, дизайн. Можно считать, что в ЕС модернизация техники по критерию энергоэффективности выходит на одно из первых мест. Такая же тенденция наблюдается в изменении приоритетов потребительских свойств товаров и у покупателей. Австрийская маркировка энергоэффективности частного дома площадью 186 м2

 

Насколько объективна информация маркировки энергоэффективности товара, который мы покупаем в магазине? Ведь даже в одной группе изделий наблюдается большое разнообразие свойств, влияющих на энергопотребление: размеры, мощность, режимы работы и т. п.

 

Выработаны критерии и регламенты тестирования на энергопотребление различных сходных групп изделий. В большинстве случаев результаты испытаний обрабатываются в относительных показателях, например, отношение потребляемой электрической мощности к полезной холодопроизводительности кондиционера. Весь диапазон характеристик энергопотребления однотипных изделий, присутствующих на рынке ЕС, от самых совершенных до самых энергорасточительных делится на 7 групп по классам энергоэффективности от А до G с фиксированным диапазоном относительных показателей в каждой группе.

 

Порядок идентификации энергоэффективности изделия в разных странах отличается. Испытания могут проводиться в государственных сертификационных центрах, в независимых аккредитованных лабораториях или непосредственно самим предприятием-изготовителем.

 

Разработанная методология маркировки энергоэффективности изделий достаточно универсальна и наглядна. Достаточно увидеть на холодильнике, кондиционере или автомобиле этикетку с буквой А, чтобы быть уверенным, что это изделие относится к высшему классу энергоэффективности.

 

Каково положение с энергоэффективностью в России? Нужна ли нам международная система маркировки энергоэффективности изделий?

 

Закон «О техническом регулировании» устанавливает обязательность соблюдения требований «охраны окружающей среды» и «предупреждение действий, вводящих в заблуждение приобретателей». Разработан ряд ГОСТов, определяющих требования к энергоэффективности изделий, в том числе ГОСТ Р 51388–99 «Информирование потребителей об энергоэффективности изделий бытового и коммунального назначения».

 

По результатам опросов приоритетов потребительских свойств (цена, бренд, дизайн и т. п.) наши покупатели отмечают энергоэффективность на одном из последних мест.

 

К сожалению, действующая нормативная база в области энергоэффективности в нашей стране не оказывает существенного влияния на энергосбережение. Так, в Москве действуют территориальные строительные нормы МГСН 2.010–99 «Энергосбережение в зданиях». Мосгорэкспертиза требует разработки в рамках строительных проектов раздела «Энергоэффективность».

 

Но, несмотря на усилия московских властей, в массовое строительство закладываются энергорасточительные решения по прямой трансформации электрической энергии в тепловую в тепловых воздушных завесах, системах обогрева полов, пандусов, открытых площадок и переходов; нередко приходится сталкиваться с использованием электрокалориферов в системах кондиционирования и вентиляции, с использованием несовершенных светильников с лампами накаливания, с неэффективными холодильными машинами, вентиляторами, насосами.

 

По нашему мнению, маркировка энергоэффективности может стать действенным инструментом по выработке стратегии энергосбережения в строительстве.

 

Уже на стадии технического задания на проектирование могут быть заложены требования по энергоэффективности всего здания и отдельных его инженерных систем, оборудования, изделий и материалов, обеспечивающих заданный уровень энергосбережения.

 

Россия присоединилась к Киотскому протоколу, готовится к вступлению в ВТО, страна располагает огромным потенциалом энергосбережения, в экономике взят курс на приоритетное развитие высокотехнологичных производств. Безусловно, нам необходимо интегрироваться в международную систему маркировки энергоэффективности, и такой проект готовится Минобрнауки РФ при поддержке Программы развития ООН и Глобального экологического фонда.

 

Реализация проекта в нашей стране сопряжена с необходимостью решения достаточно сложных проблем. Наша страна обладает уникальными запасами топливно-энергетических ресурсов, и внутренние цены на энергию всегда были значительно ниже мировых. В определенной степени это предопределило энергозатратность нашей экономики. Энергоемкость нашего ВВП превышает в 2,0–3 раза уровень стран ЕС.

 

В условиях низких энергоэксплуатационных за-трат энергоэффективность изделий и оборудования не является приоритетом ни у производителей, ни у потребителей.

 

Объективно энергоэффективная добавка к цене холодильника за счет эксплуатационных затрат в странах ЕС окупается за 3–5 лет, в нашей стране за 10–15 лет.

 

С другой стороны, к настоящему времени в большинстве регионов страны прогрессирует тенденция роста дефицита энергетических мощностей. Так, инвестиционная составляющая присоединения для потребителя дополнительно 1 кВт электроэнергии в московском регионе оценивается в 45 000 рублей.

 

Высвободить у потребителя этот киловатт электроэнергии за счет замены обычных ламп накаливания на энергосберегающие светильники обойдется всего в 2 000–3 000 рублей при увеличении их срока службы в 3–5 раз.

 

Или другой пример: для выработки 1 000 кВт • ч холода в системах кондиционирования воздуха могут быть использованы традиционные машины на базе поршневых компрессоров с расходом электроэнергии в 400 кВт • ч, а могут быть применены более дорогие машины с винтовым компрессором и расходом электроэнергии в 200 кВт • ч. Инвестиционная разница в подводе электроэнергии составит 9 млн рублей – что намного превышает стоимость самых дорогих холодильных машин, не говоря уже об эксплуатационной экономии не менее чем в 0,5 млн рублей в год.

 

Маркировка энергоэффективности может стать хорошим подспорьем в реализации программы энерго-сбережения в сферах строительства, эксплуатации общественных зданий (школ, больниц, поликлиник, спорткомплексов, административных учреждений и т. п.), государственных закупок для министерств и ведомств (МЧС, Минобороны, Минкультуры и др.). Именно в этих сферах могут рационально сочетаться добровольные и директивные направления реализации энергоэффективных технологий.

 

Более сложный и продолжительный путь следует прогнозировать для вовлечения в энергосбережение через маркировку энергоэффективности для бытовых потребителей и коммерческих структур. Акцент в этой работе придется на информационно-пропагандистское направление.

 

Другой тяжелейшей проблемой является модернизация технологий отечественных производств. Все понимают, что в условиях международной интеграции и продекларированного курса на роль ведущей энергетической державы необходимо радикальное обновление технологий производства энергетического и энергопотребляющего оборудования и изделий. Формальное одномоментное введение международных требований энергоэффективности оборудования и изделий поставит на грань банкротства большую часть отечественных производств.

 

Необходим достаточно продолжительный период и эффективная государственная поддержка модернизации наших заводов.

 

Отечественное энергетическое машиностроение по ряду позиций уже утратило свои позиции. Многие наши разработки уступают технологиям энергетического машиностроения европейских, американских, юго-восточных стран (фирмы «Сименс», «Хитачи», «Тошиба» и др.). Рынки энергопотребляющего бытового оборудования в значительной мере монополизированы импортом (бытовые кондиционеры, электрорадиаторы, холодильники, посудомоечные и стиральные машины и т. п.).

 

Наша нормативно-законодательная база в области энергосбережения в значительной мере носит декларативный характер и не ориентирована на поддержку повышения энергоэффективности продукции наших заводов.

 

Задачи, стоящие перед проектом маркировки энергоэффективности в нашей стране, в первую очередь направлены на содействие повышению энергоэффективности нашей экономики, интеграции передовых отечественных и зарубежных энергосберегающих технологий, их полномасштабной реализации, совершенствованию нормативно-законодательной базы в области энергоэффективности, пропаганде экологии и бережливого отношения к энергетическим ресурсам самых широких слоев населения.

 

Проект открыт для участия в нем квалифицированных заинтересованных организаций и специалистов в области энергопотребляющего инженерного оборудования, какими являются большинство членов НП «АВОК».

 

ссылка по вывозу строительного мусора

 

Опыт формирования инвестиционныхпроектов энергосбережения на промышленныхи городских объектах демонстрационной зоны. Газпром отказывается от услуг дм. Меткомбинат социалиста бойко за. Положение. Правительство рф начинает выполнениекиотского протокола.

 

Главная ->  Экология