Энергосбережение

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 (например, в зданиях типа Пассивный дом в 10 раз) снизить самые крупные статьи расхода энергии — на отопление, горячее водоснабжение и кондиционирование.

В РФ для обозначения степени энергоэкономичности зданий им присваивают класс энергоэффективности, обозначаемый A++, A+, A, B+, B, C+, C, C-, D, E. При определении класса энергоэкономичности учитываются расходы только сравнительно дешёвой тепловой энергии в отопительный период и не учитываются расходы более дорогой электрической энергии на кондиционирование (охлаждение и обогрев) в летний и переходный периоды. Таким образом, подобная система обозначений не может объективно характеризовать общую степень энергоэффективности здания.

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

Одним из наиболее эффективных и простых 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), а 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 зимой через южные окна было максимальное поступление лучистой солнечной энергии, а летом поступление тепла через восточные и западные окна было минимальным[4]. Следует избегать Г-образной, П-образной или т. п. планировки зданий, особенно высотных. Если проектируемое здание имеет в плане форму, близкую к квадратной, то основную 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 окон одного здания другим зданием 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 смежные участки, что особенно актуально для окон вторых этажей). Не допускается посадка деревьев (особенно хвойных пород) с густой кроной вблизи от южных и северных окон.

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

• энергоэффективная форма дома, обеспечивающая минимальную площадь наружных стен по отношению к площади пола.
• проектирование и строительство многоэтажных зданий с применением ширококорпусных планировочных решений — 16÷18 метров ширины зданий вместо 10÷12 метров;
• оптимальная площадь остекления;
• наличие тамбуров на входах;
• эффективные солнцезащитные козырьки от летнего перегрева, который ухудшает комфорт и приводит к затратам электроэнергии на кондиционирование.

• 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.), внешние стены играют роль аккумулятора тепловой энергии при неравномерном по времени поступлении тепла (солнечное тепло, тепло от печного отопления, электроотопление с помощью льготных ночных тарифов и т.п.), улучшаются условия эксплуатации материала внешних стен и т. д.

• использование оконных систем с высоким уровнем теплозащиты: энергосберегающие 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 рам и тёплые дистанционные рамки стеклопакетов.

• обеспечение воздухообмена с минимальными потерями тепла/прохлады в холодный/жаркий периоды года 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 4—5 единиц тепловой энергии на каждую единицу затраченной электроэнергии. Ещё более энергоэффективно прямое пассивное кондиционирование без участия теплового насоса.
• 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 теплом выделяемым конденсатором холодильника и внешним блоком кондиционера.
• дополнительная экономия тепловой и электрической энергии за счёт использования автоматизированной системы управления всеми техническими устройствами в здании (система «Умный дом»).

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)[5]

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).

В марте 2018 года построен первый в Кыргызстане многоквартирный жилой дом в Бишкеке с автономной системой отопления и электроснабжения[6]. Тепло и электроэнергия для жильцов бесплатны в рамках установленных нормативов.

Несмотря на активное внедрение энергосберегающих источников света, расход электроэнергии на освещение остаётся значительным. Применение более эффективных источников света нередко приводит не столько к экономии электроэнергии, сколько к избыточной освещённости и антропогенному световому загрязнению окружающей среды. Ключевыми мероприятиями оптимизации потребления электроэнергии на освещение являются:

• максимально рациональное использование дневного света (рациональное размещение и оптимальная площадь окон, применение оптимального режима бодрствования, максимально совпадающего со световым днём, использование световодов для освещения внутренних помещений);
• повышение отражающей способности интерьера и экстерьера (светлые наружные стены рядом стоящих зданий повышают освещённость в помещениях в дневное время за счёт отражения естественного света в окна);
• оптимальное размещение световых источников (местное освещение, направленное освещение);
• использование осветительных приборов только по необходимости, перевод освещения в дежурный режим когда оно меньше требуется (например, уличное освещение с 23-00 до 6-00 часов);
• повышение светоотдачи существующих источников (замена люстр, плафонов, удаление грязи с плафонов, применение более эффективных отражателей);
• 

  Светодиодные лампы с цоколем Е40 предназначены для установки в стандартные светильники уличного освещения для рационального использования энергоресурсов
  замена неэффективных ламп накаливания и содержащих опасную ртуть люминесцентных ламп на более энергоэффективные, безопасные и долговечные светодиодные лампы;
• 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).

Основными мероприятиями являются:

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

• использование газовых варочных плит вместо электрических там, где это возможно.
• 

  Электроплита
  использование более экономичного варочного оборудования: мультиварки, индукционные электроплиты, скороварки и т. п.
• использование посуды с широким плоским дном, полностью покрывающим поверхность конфорки электроплиты.

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

Схема классического холодильника (холодильной установки)

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

• оптимальный подбор мощности холодильной установки;
• качественные теплоизоляция корпуса (стенок) и уплотнитель двери холодильника;
• 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 до температуры снаружи;
• 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 допускается ставить холодильник близко к источникам тепла и подвергать солнечным лучам.

Для кондиционирования:

• необходимо корректно подбирать тип кондиционирования (пассивный, испарительный, мобильный, оконный, сплит-система, VRV/VRF-система, система чиллер-фанкойл) в зависимости от климата, требуемой мощности и типа помещения;
• в сухом и жарком климате необходимо использовать более экономичные кондиционеры испарительного типа (с прямым или непрямым испарением) вместо компрессионных;
• применение пассивного кондиционирования при возможности прямого отвода тепла в подземные воду и грунт;
• при кондиционировании компрессионным кондиционером окна и двери должны быть закрыты — иначе кондиционер будет охлаждать улицу или коридор;
• чистить воздушные фильтры и теплообменники, не допускать их сильного загрязнения;
• необходимо настроить режим автоматического поддержания оптимальной температуры, не охлаждая, по возможности, комнату ниже комфортных 22—24 градусов;
• рассмотреть возможность отказа от установки и использования кондиционеров, в том числе и с эстетической точки зрения (внешние блоки кондиционеров, висящие на фасадах домов);
• теплоизоляция и солнцезащита помещения.

Наибольшее энергопотребление из бытовых приборов имеют устройства, имеющие в своей конструкции нагревательные элементы (стиральные машины, обогревательные приборы, электрочайники и т. п.), а также другие устройства с высокой потребляемой мощностью (пылесосы, кондиционеры). При покупке электроприборов следует обращать внимание на потребляемую мощность и классы энергоэффективности.

• 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, так как не выключаются полностью, а переводятся в «спящий» режим «stand-by/off»);

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

• использование эффективный теплоизоляционных материалов при строительстве и модернизации зданий. В средней полосе России 100—200 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[7].

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[8].

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.

• 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.

• 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;
• перевод отопления, по возможности, на максимально широкое использование иных, более дешёвых видов энергии.

• рациональное использование автотранспорта с целью минимизации непроизводительного пробега со слабой загрузкой;
• совершенствование организации дорожного движения и дорожно-транспортной инфраструктуры, внедрение современных информационных технологий для оптимизации и рационализации пассажирских и грузовых перевозок;
• 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.

Из всех потребляемых энергоресурсов на машиностроительных предприятиях около 30 % расходуется на чисто технологические процессы и около 70 % - на ТЭЦ, котельные, вентиляцию, освещение, выработку сжатого воздуха, внутризаводской транспорт и прочие вспомогательные нужды. Энергоемкими производствами в машиностроении являются: кузнечное, литейное, термическое и гальванопокрытий. Показателями эффективности использования энергоресурсов на предприятии машиностроительного комплекса являются:

1. Энергоемкость продукции р_{эн п} ( кг у.тУруб.).;

2. Электроемкость продукции Р_{эл п} (кВт ч/руб.);

3. Теплоемкость продукции р_{т п} (ГДж/руб. или Гкал/руб.);

4. Топливоемкость продукции Р_{ТОШ1 п} (кг у.т./руб.).

На машиностроительных предприятиях с большим количеством металлообрабатывающих станков значительной экономии электроэнергии можно добиться следующими мероприятиями:

1. Уменьшением припусков и изменением формы заготовок с приближением их к форме готового изделия;

2. Изменением способов обработки изделий;

3. Применением многошпиндельных станков вместо сверления отверстий;

4. Выполнением фрезерных работ с установкой на одном станке нескольких фрез;

5. Увеличением загрузки или заменой недогруженных электродвигателей двигателями меньшей мощности;

6. Изменением параметров резания.[9]