КУДА УХОДИТ ТЕПЛО?

Поскольку отопительный период в на­шей стране, особенно в отдельных регионах, достаточно продолжитель­ный, огромное количество тепловой энергии се­годня расходуется крайне расточительно. Рассмотрим для примера диаграмму энергопотребления в расчетный зимний период (пара­метры «Б», Тнар = - 39 °С)одного из бизнес-центров класса А, построенного в 2007 году в Новосибир­ске (рис.1). Выделенные коричневым диаграм­мы — установочная мощность электрооборудования БЦ (учитываются освещение, офисная техника, лифтовое хозяйство, двигатели венти­ляторов, насосы, технология кухни и прочее, — все, кроме противопожарного оборудования). Остальные три сектора — тепловая мощность (отопление, ГВС, вентиляция).

Сразу бросается в глаза, что тепловая на­грузка систем вентиляции составляет 66 % всех энергоресурсов объекта! И это неудивительно — в здании запроектированы и установлены пря­моточные приточные установки, а кратность воздухообмена составляет порядка трех в час, что для административного здания вполне нор­мально.

К сожалению, в большинстве других объек­тов, построенных в Сибири за последние годы, сектор тепловых ресурсов для вентиляции так­же огромен. Сегодня крайне необходимо обратить вни­мание на внедрение технологий эффективной утилизации теплоты вытяжного воздуха — и особенно в Сибири с ее холодным климатом. Снизить теплопотребление систем вентиля­ции достаточно просто. Более того, капиталь­ные затраты инвестора из-за эффективных энергосберегающих мер, как правило, не увеличиваются.

ЭНЕРГОРАСТОЧИТЕЛЬНЫЕ ЗДАНИЯ

Чтобы понять действительную ситуацию с энергосбережением в Сибири, мы проанали­зировали 35 проектов новых объектов стро­ительства общей площадью 850 000 м2 — в основном это торговые центры, администра­тивные (офисные) здания, производственные предприятия, складские комплексы (рис. 2, 3).

Приведены диаграммы теплопотребления некоторых существующих типовых объектов (рис. 4). В качестве сравниваемых параметров взяты тепловая (установочная) мощность, которая рассчитывается при наружной темпера­туре воздуха -39 °С, а также эксплуатационные затраты за год по потребленному теплу. Рас­четная мощность включает в себя 3 тепловые нагрузки: горячее водоснабжение (ГВС), ото­пление и вентиляцию. Они сведены в диаграм­мы. Имеющиеся в проектах тепловые завесы учтены в разделе «Отопление». Доля тепла для калориферов систем вентиляции, как видим на рисунке, отнюдь не малая.

Hа рис. 5 приведена такая же диаграмма. Доля сэкономленного тепла достигает 50%, но только при условии эффективной утилизации теплоты отработанного воздуха либо при ис­пользовании тепла от технологического обору­дования на производственных предприятиях. Сектор голубого цвета на диаграмме — это на­глядное сокращение тепловых мощностей.

Второй сравниваемый параметр — это сум­марная потребленная тепловая энергия за ото­пительный сезон (эксплуатационные расходы). Подробнее имеет смысл остановиться на двух объектах. Один из них — это здание Технопар­ка в Новосибирске (рис. 4, 5). (Странно видеть такой неэффективный объект, учитывая, что Новосибирску поручено быть инновационной площадкой, в том числе и по энергосбереже­нию.) Второй объект — деревообрабатывающее предприятие (рис. 6). Возникает закономерный вопрос: откуда взялась такая нагрузка от си­системы отопления?

Нередко встречаются проекты с ярко вы­раженным дисбалансом по приточному и удаляемому воздуху. К примеру, в помещении местные отсосы забирают 200 000 куб.м/час, а приток спроектирован только наполовину, и в целом на заводе отмечается 30-процентная не­хватка воздуха. К чему это приведет в морозы? Ответ прост — люди будут замерзать и постоянно болеть, так как в местах расположения ворот и проемов будут сильные сквозняки. Есть при­мер, когда отсутствующая приточная вентиля­ция привела к частичному обрушению крыши и к разморозке системы отопления трехэтажного АБК.

К счастью, некоторые проектировщики се­годня задумываются о том, как увеличить ути­лизацию тепла (рис. 6). Однако делается в этом направлении слишком мало. 2 % экономии для предприятия, где есть мощное оборудование га­зовой сушки щепы, а температуры выбросов от­работанного воздуха доходят до +200 °С, — это слишком мало. В целом на заводах с техноло­гией, использующей дополнительные энергоносители (газ, торф, кокс и прочее), всегда есть большое количество горячих технологических выбросов, которые несложно использовать для нужд отопления и вентиляции.

На приведенных примерах видно, насколько энергорасточительны спроектированные и по­строенные объекты.

Между тем в России успешно эксплуатиру­ются вентиляционные установки, которые, в частности, эффективно утилизируют низкопо­тенциальное тепло, то есть вытяжной воздух с температурой около +20 °С при наружных тем­пературах ниже - 40 °С (на севере России). КПД возврата теплоты у эффективной установки мо­жет достигать 80 %. Подобные технологии дав­но отработаны, стандартны и надежны. Один из аспектов надежности заключается в следую­щем: приточный воздух после секции утилиза­ции поступает на вход догревающего водяного калорифера с температурами заведомо выше 0 °С, как правило +4...+12 °С. В нашей практике не было ни одного случая разморозки водяных калориферов в таких системах.

В ЧЕМ ПРИЧИНЫ?

Проектные и монтажные организации нео­хотно применяют технологии энергосбережения в системах вентиляции. Что же тормозит их внедрение?

Во-первых, многие ссылаются на их дорого­визну. Однако на практике почти на всех возводи­мых объектах (в 90 %) мероприятия по энергос­бережению оказываются дешевле, чем затраты на строительство котельной. Почти всегда энер­гоэффективные мероприятия выгодны с перво­го дня эксплуатации!

Во-вторых, некоторые проектировщики и заказчики опасаются, что теплосберегающие вентиляционные установки окажутся неработоспособными в условиях Сибири. Но это не так. Некоторым действующим объектам, построен­ным с учетом таких технологий энергосбереже­ния, уже более 5 лет. Даже при зимней темпера­туре -45 °С техника работала без нареканий! Случаи «замерзания» пластинчатых, ротор­ных и других типов утилизаторов теплоты слу­чаются. И вот по каким причинам:

Неправильно учтены параметры климата в помещении (необходим другой тип утилизации или выход на другие физические параме­тры воздушной среды, такие как предподогрев, осушка).

Неверно произведены расчетный баланс объемов воздуха по притоку и вытяжке и рас­считаны рабочие температуры.

Происходят нарушения в работе автомати­ки. Очевидно, что несовершенная автоматика не сможет нормально управлять узлами уста­новки и защищать их в различных режимах ра­боты. Хорошее, самое современное и качествен­ное оборудование не будет нормально работать с посредственной автоматикой.

Ошибки производителя оборудования в рас­четах и подборе отдельных комплектующих и узлов. В России, к сожалению, есть поставщики и производители, которые не гнушаются предо­ставлять заказчикам «липовые» или «нарисо­ванные» характеристики в технических специ­фикациях на отдельные узлы и вентагрегаты в целом. К примеру, уровень звукового давле­ния на напорном патрубке вентилятора может быть указан в 70 дБ вместо реальных 90 дБ. На стадии изучения «бумажек» с такими данными можно и ничего не заподозрить. Единственный выход — не только досконально знать разные типы и устройство оборудования и отдельных узлов, но и иметь информацию о различных поставщиках/производителях, и избегать недо­бросовестных продавцов.

Таким образом, малейший нюанс может по­ставить крест на полноценной работе сложной установки, состоящей из различных секций об­работки воздуха.

Технологии энергосбережения в системах вентиляции не внедряются и еще по одной при­чине. Проектировщики зачастую не являются хозяевами своих инвестиций, а потому их не заботит судьба объекта, его эксплуатация и на­дежность. Очень много «расточительных» объ­ектов, как ни прискорбно, сегодня строятся на федеральные деньги.

Актуальна и проблема информационного го­лода. Многие специалисты сегодня даже не зна­ют, что эффективное энергосбережение возмож­но в суровых условиях новосибирской зимы. Отсутствует полноценная программа обучения молодых специалистов. Выпускники профиль­ных вузов после 6 лет обучения не знают отличия между разными принципами утилизации теплоты, не понимают границ применимости, не владеют азами автоматического регулиро­вания процессов обработки воздуха. Задача по­строить процесс на I-D диаграмме звучит для молодого специалиста «как приговор». Еще печальнее тот факт, что на курсах повышения квалификации до сих пор нет подобной развер­нутой программы, не освещаются даже принци­пы энергосбережения. Информационный голод ведет к проектированию неэффективных объ­ектов.

ПОРА ПЕРЕЙТИ ОТ СЛОВ К ДЕЛУ

С уверенностью можно сказать, что реально «в целях снижения к 2020 году энергоемкости валового внутреннего продукта (ВВП) России не менее, чем на 40 % по сравнению с 2007 годом, обеспечения рационального и экологически ответственного использования энергии и энерге­тических ресурсов» что-то предпринимается, но почему-то не там, где настоящие «слоны» энергопотребления. Единственное изменение, внесенное в нормативные документы несколь­ко лет назад, — новые требования к сопротивле­нию теплопередаче ограждающих конструкций зданий (СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зда­ний). Однако этот путь уже практически полно­стью себя исчерпал.

Некоторое время назад в проектную доку­ментацию был внесен обязательный раздел «Энергоэффективность объекта», в котором приводятся расчеты и обоснования теплопо-требления в проектируемом здании. Только вот парадокс — по теплозащите приводились выкладки, соответствующие последним стро­гим нормативам, затем обосновывался необхо­димый нагрев всего приточного воздуха с -39°С (Новосибирск) до +20°С, и закономерно получалась тепловая нагрузка калориферов в не­сколько раз большая, чем нужно на отопление всего здания. Далее производился расчет ГВС, после чего готовилось заключение, что здание не только «укладывается» в самый хороший класс энергоэффективности, но даже имеет не­большой запас.

Сегодня жизненно необходимы регламенти­рующие (обязательные всеми к исполнению) документы относительно всех инженерных обеспечений, разбитые по классам энерго­эффективности, а также прописанная ответ­ственность за неисполнение данных правил. Также необходимо ввести ранжирование по стоимости подключения к сетям, по оплате за энергоресурсы в зависимости от класса энергоэффективности объекта. Это будет стимулиро­вать стремление к наилучшему результату по энергосбережению. В Европе такой механизм запущен и достаточно эффективно работает, а потому практически полностью может быть использован и для нашей экономики.

Подводя итоги, можно с уверенностью ска­зать, что поиск оптимальных направлений по эффективному энергосбережению насущно не­обходим. Такие простые решения, как утили­зация тепла вытяжного воздуха, не только не увеличивают капитальные затраты, но даже их уменьшают. При этом, как показано на при­мере обследования 35 крупных и небольших объектах, можно на 40 % (!) уменьшить энерго­емкость новых зданий и сооружений. Имеются достаточно серьезные проработки и расчеты экономической выгоды от применения на объ­ектах теплонасосных установок. Потенциал экономии в этом случае уже более 50 %.

Сегодня все зависит от федеральной власти. За многочисленными разговорами на эту тему должны последовать вполне конкретные ме­роприятия. Необходимо утвердить подзакон­ные акты к Федеральному закону № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетиче­ской эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», где были бы четко прописаны нормативы по энергопотреблению, градация по энергоэффективности, в соответствии с которой необходимо утвердить различные тарифы на ресурсы. Также, считаю, нужно разрешить к проектированию и строительству 4 «буквы» энергоэффективности, а самый расточитель­ный объект обязать платить по соответствую­щему дорогому тарифу. Технические условия для самого энергоэффективного объекта, клас­са «А», можно сделать льготными. Это будет «пряником». Инвесторам станет выгодно эко­номить энергию. Роль «кнута» необходимо по­ручить Ростехнадзору, в регламентах которого должно быть четко прописано, какие объекты считать «вне закона», обязать их к выполнению мероприятий по модернизации, а также ука­зать, на какую «высоту» необходимо поднять планку эффективности для той или другой ин­женерной системы. Вот тогда можно будет ска­зать, что мероприятия по энергосбережению действительно стартовали.

Необходимо и усилить поиск других энер­гоэффективных решений. Например, в энергообеспечении это использование принципа тригенерации для полного эффективного ис­пользования углеводородов, в электроосвеще­нии — разработка недорогих эффективных све-тодиодов. Есть очень грамотные радикальные предложения — отказаться вообще от углево­дородов для производства электроэнергии и тепла и использовать тепло недр земли [5], по­тенциал энергии которой колоссальный. Выи­грали бы от этого все... Но, какой бы дешевой или «попутной» ни была энергия, относиться к ней нужно бережно, и ее потенциал использо­вать эффективно.

Алексей РУБЦОВ, генеральный директор ООО «Вент-Дизайн» (г. Новосибирск)

1. Экологическая безопасность жилища. ЛВОК, № 4. 2007.

2. Энергосбережение при строительстве и реконструкции жилых зданий в России.

3. Энергосбережение, № 5. 2001.

4. Энергосбережение в программе «Доступное жилье». Энергосбережение, №5.2008.

5. Гнатусь Н.А. Развитие петротермальной энергетики в России.

 

Журнал ЭнергоНадзор