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