Энергосбережение

Энергосбережение (экономия энергии) — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Энергосбережение — важная задача по сохранению природных ресурсов.

В России и других странах бывшего СССР в настоящее время наиболее насущным является бытовое энергосбережение (энергосбережение в быту), а также энергосбережение в сфере ЖКХ.

Актуальным также является обеспечение энергосбережения в АПК.

Основные технические направления и способы энергосбережения

Проектирование и строительство энергоэкономичных зданий

На обогрев зданий в зимний и охлаждение в летний периоды расходуется большое количество тепловой и электрической энергии. Применение комплекса грамотных решений на этапах проектирования, строительства и капитального ремонта позволяет многократно (в 10 раз в зданиях типа Пассивный дом) снизить общее потребление энергии в процессе дальнейшей многолетней эксплуатации жилых и нежилых зданий.

Архитектурное решение

• энергетически рациональная ориентация здания относительно сторон света с точки зрения оптимальной инсоляции оконных проемов и балконных дверей.

Одним из наиболее простых и эффективных решений повышения экономичности и комфортности зданий является правильная ориентация зданий относительно сторон света. Зимой наибольшее поступление солнечной лучистой энергии приходится на стены и окна южной ориентации (в северном полушарии), в летний период больше всего облучаются восточные и западные стены и окна. В этой связи наиболее рациональной ориентацией является широтное расположение вытянутых в плане зданий с таким расчётом чтобы общая площадь южных окон была максимальна, а восточных и западных минимальна. Следует избегать Г-образной, П-образной или т.п. планировки, особенно высотных зданий. Если проектируемое здание имеет в плане форму близкую к квадратной то большую часть окон следует расположить с юга и севера и по возможности уменьшить количество и площадь восточных и западных окон. Сами здания следует располагать на достаточном расстоянии друг от друга во избежание существенного затенения одного здания другим в зимний период. Улицы для индивидуальной жилой застройки также следует проектировать в широтном направлении: южные окна домов в таком случае будут выходить на улицу или во двор и, следовательно, не будут затеняться рядом стоящими соседними домами (а также не будут прямо смотреть на соседние участки, что особенно актуально для окон верхних этажей). Не допускается посадка деревьев (особенно хвойных пород) с густой кроной вблизи от южных и северных окон.

Объемно-планировочное решение

Небольшой козырёк над южными окнами защищает от лучей летнего солнца и не препятствует лучам зимнего солнца

• энергоэффективная форма дома без внутренних углов, обеспечивающая минимальную площадь наружных стен по отношению к площади пола.
• проектирование и строительство многоэтажных зданий с применением ширококорпусных планировочных решений - 16÷20 метров вместо 10÷12-метровой ширины зданий;
• оптимальная площадь остекления;
• наличие тамбуров на входах.

Конструктивные решения

• непрерывная изолирующая оболочка наружных ограждений здания с внешней стороны из высокоэффективных теплоизоляционных материалов, отсутствие мостов холода, герметичность;

Теплоизоляция с внешней стороны здания имеет ряд преимуществ перед внутренней теплоизоляцией: значительно сглаживаются колебания температуры в помещении за счёт тепловой инерции материала внешних стен (кирпич, бетон и т.п.), улучшаются условия эксплуатации материала внешних стен и т.д.

• использование оконных систем с высоким уровнем теплозащиты: стеклопакеты из стекла с селективным покрытием (i-стекло) и с наполнением межстекольного промежутка тяжёлыми инертными газами, многокамерные пластиковые профили и профили из клееного деревянного бруса, качественные уплотнители и тёплые дистанционные рамки.

Инженерные решения

• обеспечение воздухообмена с минимальными потерями тепла в холодный период года и прохлады в жаркий период с помощью механической приточно-вытяжной системы с рекуперацией тепла.
• использование энергии внешних природных источников и окружающей дом территории, например, использование солнечной энергии для отопления и нагрева воды, использование круглогодично стабильной температуры подземного грунта для обогрева зимой и кондиционирования летом с помощью теплового насоса, который позволяет получить или отвести наружу до 5 кВт*ч тепловой энергии на каждый киловатт-час затраченной электроэнергии.
• обогрев с помощью тёплых водяных полов в связке с тепловым насосом. Тёплые полы по сравнению с традиционными радиаторами отопления дают более равномерный прогрев помещений и высокую степень комфорта при меньших затратах тепла.
• использование внутренних тепловыделений дома, например, нагрев воды с помощью тепла выделяемого холодильником и внешним блоком кондиционера.
• дополнительная экономия тепловой и электрической энергии за счёт использования автоматизированной системы управления всеми техническими устройствами в здании (система «Умный дом»)

Экономия электрической энергии

Освещение

Ключевыми мероприятиями оптимизации потребления электроэнергии на освещение являются:

• максимальное использование дневного света (повышение прозрачности и увеличение площади окон, дополнительные окна, применение оптимального режима бодрствования максимально совпадающего со световым днём);
• повышение отражающей способности (белые стены и потолок);
• оптимальное размещение световых источников (местное освещение, направленное освещение);
• использование осветительных приборов только по необходимости;
• повышение светоотдачи существующих источников (замена люстр, плафонов, удаление грязи с плафонов, применение более эффективных отражателей);
• замена ламп накаливания на энергосберегающие (люминесцентные, компактные люминесцентные, светодиодные);
• применение устройств управления освещением (датчики движения и акустические датчики, датчики освещенности, таймеры, системы дистанционного управления);
• внедрение автоматизированной системы диспетчерского управления наружным освещением (АСДУ НО);
• установка интеллектуальных распределённых систем управления освещением (минимизирующих затраты на электроэнергию для данного объекта).

Электропривод

Основными мероприятиями являются:

• оптимальный подбор мощности электродвигателя;
• использование частотно-регулируемого привода (ЧРП).

Электроплиты

• использование газовых варочных плит вместо электрических там где это возможно.
• использование более экономичного варочного оборудования: мультиварки, индукционные электроплиты, скороварки и т.п.
• использование посуды с широким плоским дном, полностью покрывающим поверхность конфорки электроплиты.

Электрообогрев

• подбор оптимальной мощности электрообогревательных устройств;
• оптимальное размещение устройств электрообогрева для снижения времени и требуемой мощности их использования;
• повышение теплообмена, в том числе очистка от грязи поверхностей устройств электрообогрева;
• местный (локальный) обогрев, в том числе переносными масляными обогревателями, направленный обогрев рефлекторами;
• использование устройств регулировки температуры, в том числе устройств автоматического включения и отключения, снижения мощности в зависимости от температуры, временных таймеров;
• использование тепловых аккумуляторов;
• замена прямого электрообогрева на обогрев с использованием тепловых насосов;

Холодильные установки и кондиционеры

Для холодильных установок и бытовых холодильников основными способами снижения потребления электроэнергии являются:

• оптимальный подбор мощности холодильной установки;
• качественная изоляция корпуса (стенок), двери холодильной установки, холодильника, прозрачная крышка в холодильнике для продуктов, с качественной изоляцией;
• приобретение современных энергосберегающих холодильников;
• не допускать образования наледи, инея в холодильнике, вовремя размораживать;
• не рекомендуется помещать в холодильную установку (холодильник) материалы и продукты, имеющие температуру выше температуры окружающей среды - их необходимо предварительно охладить на воздухе;
• проанализировать возможность отказа от холодильника;
• качественный отвод тепла - эффективное охлаждение теплоотводящего радиатора (эффективная вентиляция радиатора, вынос радиатора холодильника в неотапливаемое помещение либо помещение холодильника туда в холодное время года)
• не рекомендуется ставить бытовой холодильник близко к источникам тепла и подвергать солнечным лучам.

Для кондиционеров:

• необходимо корректно подбирать мощность и место установки кондиционера, исходя из объёма помещения, количества и расположения человек, присутствующих в помещении и др. характеристик;
• в сухом и жарком климате необходимо использовать более экономичные кондиционеры испарительного типа (с прямым или непрямым испарением) вместо компрессионных;
• при кондиционировании компрессионным кондиционером окна и двери должны быть закрыты - иначе кондиционер будет охлаждать улицу или коридор;
• чистить фильтр, не допускать его сильного загрязнения;
• необходимо настроить режим автоматического поддержания оптимальной температуры, не охлаждая, по возможности, комнату ниже 22-24 градусов;
• обдумать степень необходимости установки и использования кондиционеров, в том числе и с эстетической точки зрения (внешние блоки кондиционеров висящие на фасадах домов);
• герметизация (при охлаждении компрессионным кондиционером) и теплоизоляция помещения.

Потребление бытовых и прочих устройств

• при выборе новой аудио, видео, компьютерной и др. техники отдавайте предпочтение, при прочих равных характеристиках, устройству с меньшим энергопотреблением, как в рабочем режиме, так и в дежурном режиме (большинство современных бытовых устройств потребляют электроэнергию даже в выключенном состоянии, т. к. не выключаются полностью, а переводятся в «спящий» режим "stand-by/off");
• избегайте использование «спящего» режима, если прибор не используется продолжительное время, лучше выключать прибор из розетки;
• замените, по возможности, приборы, имеющие в своем составе трансформаторные блоки питания, на аналогичные с импульсными блоками питания;
• не наливайте полный чайник, если вам нужен кипяток всего для одной чашки напитка;
• не оставляйте без необходимости включенными в сеть зарядные устройства для мобильных приборов (очень актуально из-за возрастающего объёма таких приборов);
• старайтесь избегать использования удлинителей, а если это необходимо, то пользуйтесь качественными удлинителями с проводом большого сечения (при малом сечении провод начинает греться и электроэнергия уходит не на полезную работу электроприбора, а на нагрев провода удлинителя);

Снижение потерь в сети

• использование энергосберегающих устройств;
• увеличение значений номиналов проводников — проводов и кабелей;
• отслеживание несанкционированных подключений.

Экономия тепла

Снижение теплопотерь

• использование утеплительных материалов при строительстве и модернизации зданий. В средней полосе России 150—300 мм эффективного утеплителя позволяет сэкономить 50-60 % тепла;
• установка теплосберегающих оконных конструкций с применением низкоэмиссионного селективного стекла. Позволяет сэкономить 10-20 % тепла;
• устройство тамбуров на входе в здание и применение утеплённых входных и балконных дверей;
• установка рекуператора тепла выходящего воздуха. Позволяет сэкономить 20-30 % тепла;
• для предотвращения поступления в отапливаемые помещения наружного холодного воздуха через проёмы применяются высокоскоростные воздушно-тепловые завесы.

Повышение эффективности систем теплоснабжения

Мероприятия по повышению эффективности систем теплоснабжения предусматривают следующие направления оптимизации:

Со стороны источника:

• Повышение эффективности источников теплоты за счет снижения затрат на собственные нужды;
• Использование современного теплогенерирующего оборудования, такого как конденсационные котлы, пиролизные котлы и тепловые насосы;
• Использование узлов учёта тепловой энергии;
• Использование ко- и три- генерации.
• использование грунтовых теплообменников

Со стороны тепловых сетей:

• Снижение тепловых потерь в окружающую среду;
• Оптимизация гидравлических режимов тепловых сетей;
• Использование современных теплоизоляционных материалов;
• Использование антивандальных покрытий при наружной прокладке тепловых сетей;
• Снижение утечек и несанкционированных сливов теплоносителя из трубопроводов.

Со стороны потребителей:

• Снижение тепловых потерь через наружные ограждающие конструкции;
• Использование вторичных энергоресурсов;
• Использование систем местного регулирования отопительных приборов для исключения перетопа;
• Перевод зданий в режим нулевого потребления теплоты на отопление. При этом поддержание параметров воздуха в здании должно происходить за счет внутренних выделений теплоты и высоких параметров тепловой изоляции;
• Использование узлов учёта тепловой энергии;
• Снижение температуры внутреннего воздуха в помещениях в нерабочее время.

В целом же меню «технических решений» по модернизации систем теплоснабжения очень обширно и далеко не ограничивается вышеизложенным списком. Ниже приведен пример перечня мер из «Программы модернизации систем теплоснабжения» комплексной программы развития и модернизации жилищно-коммунального комплекса целого региона, включающего 22 муниципальных образования; 126 городских и сельских поселений; более чем 200 отдельных систем теплоснабжения.

Основные мероприятия программы разбиты на шесть укрупненных групп:

• Проведение предпроектных обследований объектов теплоснабжения;
• Строительство новых котельных;
• Модернизация и реконструкция котельных и ЦТП;
• Модернизация и строительство тепловых сетей;
• Внедрение ресурсосберегающих технологий;
• Для максимизации эффекта программы её реализуют в комплексе с модернизацией системы теплозащиты жилых и общественных зданий, совершенствованием их инженерных систем, мерами по утеплению квартир, оснащению их приборами учёта и эффективной водоразборной арматурой.

Экономия воды

• установка приборов учёта потребления воды;
• использование воды только когда это действительно необходимо;
• установка сливных унитазных бачков, имеющих выбор интенсивности слива воды;
• установка автоматических регуляторов расхода воды, аэраторов с регуляторами 6 л\мин для крана и регуляторов 10л\мин для душа
• сбор и использование дождевой воды

Экономия газа

• подбор оптимальной мощности газового котла и насоса;
• утепление помещений, оптимальный подбор эффективных радиаторов отопления в помещениях, где используется обогрев газовым котлом;
• использование на газовых плитах посуды с широким плоским дном, закрывающейся крышкой, желательно прозрачной, подогрев в чайнике только необходимого количества воды;
• переход, по возможности, на максимально широкое использование иных, более дешёвых заменителей газа.

Экономия моторного топлива

• использование электромобилей, автомобилей с гибридным приводом или на газовом топливе;
• плавные старты и торможения при движении на автомобиле;
• покупка автомобилей с низким расходом топлива;
• своевременная регулировка работы двигателя внутреннего сгорания;
• эффективный и комфортный общественный транспорт.

Эффективность и экономический расчет

При реализации мероприятий энергосбережения и повышения энергоэффективности различают:

• начальные инвестиции (или увеличение, прирост инвестиций из-за выбора более эффективного оборудования). Например, замена окон в существующем доме на пластиковые стеклопакеты - инвестиции в энергосбережение, а отказ от установки обычных светильников в пользу светодиодных в строящемся доме - увеличение инвестиций в энергосбережение (в доле превышения стоимости светодиодных светильников над обычными);
• единовременные затраты на проведение энергоаудита (энергообследования);
• единовременные затраты на приобретение и монтаж приборов учёта и систем автоматического контроля, удаленного снятия показаний приборов учёта;
• текущие расходы на премирование (поощрение) ответственных за энергосбережение.

Как правило, эффекты от мероприятий энергосбережения рассчитывают:

• как стоимость сэкономленных энергоресурсов или доля стоимости от потребляемых энергоресурсов, в т. ч. на единицу продукции;
• как количество тонн условного топлива (т. у. т.) сэкономленных энергоресурсов или доля от величины потребляемых энергоресурсов в т. у. т.;
• в натуральном выражении (кВт. ч., Гкал и т. д.);
• как снижение доли энергоресурсов в ВВП в стоимостном выражении, либо в натуральных единицах (т. у. т., кВт. ч.) на 1 руб. ВВП

Эффекты от мероприятий энергосбережения можно разделить на несколько групп:

• экономические эффекты у потребителей (снижение стоимости приобретаемых энергоресурсов);
• эффекты повышения конкурентоспособности (снижение потребления энергоресурсов на единицу производимой продукции, энергоэффективность производимой продукции при её использовании);
• эффекты для электрической, тепловой, газовой сети (снижение пиковых нагрузок приводит к снижению риска аварий, повышению качества энергии, снижению потерь энергии, минимизации инвестиций в расширение сети, и, как следствие, снижению сетевых тарифов);
• рыночные эффекты (например, снижение потребления электроэнергии, особенно в пиковые часы, приводит к снижению цен на энергию и мощность на оптовом рынке электроэнергии - особенно важным является снижение потребления электроэнергии населением на освещение в вечернем пике);
• эффекты, связанные с особенностями регулирования (например, снижение потребления электроэнергии населением уменьшает нагрузку перекрёстного субсидирования на промышленность - в настоящее время в России население платит за электроэнергию ниже её себестоимости, дополнительная финансовая нагрузка включается в тарифы для промышленности);
• экологические эффекты (например, снижение потребления электрической и тепловой энергии в зимнее время приводит к разгрузке наиболее дорогих и "грязных" электростанций и котельных, работающих на мазуте и низкокачественном угле.);
• связанные эффекты (внимание к проблемам энергосбережения приводит к повышению озабоченности проблемами общей эффективности системы - технологии, организации, логистики на производстве, системы взаимоотношений, платежей и ответственности в ЖКХ, отношения к домашнему бюджету у граждан).

Обычно началу реализации мероприятий по энергосбережению предшествует проведение энергоаудита.

Факторы сдерживающие энергосбережение

• Одним из препятствий к повсеместному осуществлению энергосбережения в быту на постсоветском пространстве является отсутствие массовой бытовой культуры энергосбережения вследствие длительного советского периода низких цен на энергоносители в прошлом.
• В современный период широко распространена практика применения для населения низких тарифов социальной направленности на многие виды ресурсов (электроэнергия, газ, горячее и холодное водоснабжение, центральное отопление) снижающая заинтересованность потребителей в экономии энергоресурсов.
• Низкая доля расчетов по индивидуальным приборам учёта и применение фиксированных нормативов. Например, при расчёте оплаты без приборов учёта по установленному нормативу у потребителя возникает противоположный сбережению мотив к расточительству. При фиксированном тарифе каждая лишняя потреблённая единица ресурса (кубометр газа или горячей воды) удешевляет потребителю удельную стоимость ресурса.
• Незаинтересованность сбытовых организаций в повсеместном внедрении приборов учёта. Расчёт потребления энергии и других ресурсов по приборам учёта (счётчики газа, горячей и холодной воды, тепла) в большинстве случаев невыгоден для сбытовых организаций.
• Дороговизна индивидуальной установки приборов учета для социально незащищённых категорий потребителей. Приобретение и монтаж индивидуальных приборов учёта в большинстве случаев осуществляется за счёт конечного потребителя. Стоимость работ по индивидуальной установке приборов учёта многократно превышает себестоимость аналогичных работ при массовой организованной установке счётчиков силами ресурсоснабжающих организаций.

Опыт строительства энергопассивных зданий

К уже построенным домам нулевого энергопотребления относятся: дом для инвалидов в Ярвенпяа (2124 м²), студенческое общежитие в Куопио (2124 м²), односемейный дом в Мянтюхарью (154 м²). В Хювинкяа будет построен односемейный дом на 160 м² в 2013 году. Дома с почти нулевым потреблением возведены в Якобстаде (односемейный 165 м²) и в Лахти (дом пенсионеров 16500 м²)

В 2015 году компания Ruukki завершила строительство одного из первых в мире объектов коммерческой недвижимости с почти нулевым уровнем энергопотребления. Этим экспериментальным объектом стало здание исследовательского центра Университета прикладных наук Финляндии (г. Хямеенлинне).

Законодательство РФ в области энергосбережения

Начало процессу формирования принципов и механизмов государственной политики в области энергосбережения РФ было положено выходом в свет постановления Правительства Российской Федерации «О неотложных мерах по энергосбережению в области добычи, производства, транспортировки и использования нефти, газа и нефтепродуктов» (№ 371 от 01.06.92 г.) и одобрением в этом же году Правительством РФ Концепции энергетической политики России.

В апреле 1996 года был принят Федеральный закон № 28-ФЗ «Об энергосбережении».

Новый Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2009 года определяет основные требования к энергетической эффективности предприятий, организаций, в т. ч. бюджетных и осуществляющих регулируемые виды деятельности, требования в отношении отдельных видов товаров и оборудования, зданий, в т. ч. многоквартирных домов, определяет условия энергосервисных контрактов, правила создания и функционирования саморегулируемых организаций энергоаудиторов, вводит штрафы за невыполнение отдельных требований и нормативов энергоэффективности.

Распоряжение Правительства РФ от 01.12.2009 № 1830-р "Об утверждении плана мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в Российской Федерации" определяет перечень мероприятий, нормативных актов, принимаемых министерствами и ведомствами, а также сроки принятия данных актов во исполнение ФЗ-261 "Об энергосбережении..."

Сегодня энергоэффективность и энергосбережение входят в 5 стратегических направлений приоритетного технологического развития, названных президентом РФ Дмитрием Медведевым на заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России, которая состоялась 18 июня 2009 года.

Эта тема была продолжена президентом на расширенном заседании президиума Госсовета 2 июля 2009 года в Архангельске. Среди основных проблем, обозначенных Медведевым, — низкая энергоэффективность во всех сферах, особенно в бюджетном секторе, ЖКХ, влияние цен энергоносителей на себестоимость продукции и её конкурентоспособность.

Одна из важнейших стратегических задач страны, поставленной президентом (Указ № 889 от 4 июня 2008 года «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики»)— снижение энергоёмкости отечественной экономики (ВВП) на 40% к 2020 году. Для её реализации необходимо создание совершенной системы управления энергоэффективностью и энергосбережением. В связи с этим Министерством энергетики РФ было принято решение о преобразовании подведомственного ФГУ «Объединение» Росинформресурс» в Российское энергетическое агентство, с возложением на него соответствующих функций.

Приказ Министерства энергетики РФ от 19 апреля 2010 г. № 182"Об утверждении требований к энергетическому паспорту, составленном по результатам обязательного энергетического обследования, и энергетическому паспорту, составленному на основании проектной документации, и правил направления копии энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования"

Воплотить в жизнь постановления правительства не удалось:

• В РФ до сих пор есть и продолжают строиться многоквартирные и частные здания практически без утепления, либо с минимальным утеплением, которые не соответствуют современным требованиям энергосбережения, например таким, какие приняты в ЕС.
• Многие города продолжают использовать неэффективный и дорогой мазут в качестве сырья для отопления.
• Продолжается использование лампочек накаливания вместо энергосберегающих.

См. также

• Энергопотребление (также: TDP)
• Энергоэффективность
• Энергоаудит
• Пассивный дом
• Энергосберегающая лампа
• Световое загрязнение
• Энергосервисный контракт
• Центр по энергосбережению
• «Энергобезопасность и энергосбережение» (журнал)
• «Энергосбережение» (журнал)

Ссылки

• Федеральный закон об энергосбережении и повышении энергетической эффективности
• Федеральный закон об энергосбережении и повышении энергетической эффективности (от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ) (система Гарант)

Литература

• Богуславский Л. Д., Ливчак В. И., Титов В. П. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. — М.: Стройиздат, 1990. — 624 с. — ISBN 5-274-01052-0.
• Богуславский Л. Д. Экономика теплоснабжения и вентиляции. — М.: Стройиздат, 1988.
• Богуславский Л. Д. Экономическая эффективность оптимизации уровня теплозащиты зданий. — М.: Стройиздат, 1981.