Автор статьи
Член Экспертного комитета
НП СРО «Гильдия Энергоаудиторов»
Александр Николаевич Артюшин

Энергосбережение и энергоаудит систем теплоснабжения

1. Основные задачи энергоаудита систем теплоснабжения

В Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2020 года определены задачи по повышению энергетической эффективности, позволяющие, с учетом возможностей энергетического комплекса, обеспечить развитие экономики в соответствии с принятыми нормативными правовыми актами Российской Федерации.

Решение задач энергоэффективности систем теплоснабжения включает в себя:

1. оптимизацию расходов топливно-энергетических ресурсов;
2. определение роста сокращения затрат на основе использования потенциала и установления приоритетов развития топливно-энергетического комплекса;
3. формирование мер и механизмов энергетического комплекса с учетом прогнозируемых результатов ее реализации;
4. определение путей достижения качественно нового состояния топливно-энергетического комплекса;
5. улучшение режимов работы технологического и энергетического оборудования;
6. определение требований к организации и совершенствованию системы учета и контроля расхода энергоресурсов и энергоносителей;
7. оптимизация структуры энергетического баланса для систем - «источник – тепловая сеть – потребитель» путем выбора оптимальных направлений, способов и размеров использования подведенных и вторичных энергоресурсов;
8. использование современных технологий и энергетического оборудования при оптимизации режимов работы систем теплоснабжения.

Для обеспечения надежности и эффективности работ систем теплоснабжения и постепенного перевода на энергоэффективный режим работы необходимо определить мероприятия поэтапного внедрения  автоматизации управления в системе «источник – тепловая сеть – потребитель» и переход на количественно-качественное регулирование всех систем.

Для обеспечения рационального и эффективного использования топливно-энергетических ресурсов необходимо осуществлять периодический контроль эффективности работы тепловых энергоустановок.

Для этого необходимо обеспечить:

1. учет топливно-энергетических ресурсов;
2. разработку нормативных энергетических характеристик тепловых энергоустановок;
3. контроль и анализ соблюдения нормативных энергетических характеристик и оценку технического состояния тепловых энергоустановок;
4. анализ энергоэффективности проводимых организационно-технических мероприятий;
5. ведение установленной государственной статической отчетности;
6. сбалансированность графика отпуска и потребления топливно-энергетических ресурсов.

При этом на тепловых энергоустановках необходимо установить:

1. требуемую точность измерения расходов тепловой энергии, теплоносителей и технологических параметров работы;
2. учет по установленным формам показателей работы оборудования, основанный на показаниях контрольно-измерительных приборов и информационно-измерительных систем.

Для определения стратегии по учету топливно-энергетических ресурсов должны быть решены следующие задачи:

1. разработка нормативно-правовой базы реформирования систем теплоснабжения;
2. оптимизация схем систем теплоснабжения;
3. создание условий и отработка механизмов функционирования систем теплоснабжения;
4. формирование систем раздельного учета затрат по видам тепловых нагрузок;
5. создание единой системы контроля и регулирования.

2. Результаты энергетического обследования

Составление энергобалансов в системе теплоснабжения

Составление и анализ энергетических балансов потребителей энергоресурсов является одним из важнейших элементов в комплексе работ, связанных с решением задач по экономии топлива и энергии в промышленности, ЖКХ, организаций и учреждений. Составление и анализ энергобалансов направлено на решение следующих основных задач:

• оценка фактического состояния и эффективности энергоиспользования на предприятии, выявление причины возникновения и определение потерь энергоресурсов и энергоносителей;
• выявление и оценка резервов экономии топлива и энергии и разработка плана мероприятий, направленных на снижение их потерь;
• улучшение режимов работы технологического и энергетического оборудования;
• определение рациональных размеров энергопотребления в производственных процессах и установках;
• разработки норм расхода топлива и энергии на производство продукции и совершенствование методики нормирования;
• определение требований к организации и совершенствованию системы учета и контроля расхода энергоресурсов и энергоносителей;
• получение исходной информации для решения вопросов создания нового оборудования и совершенствования технологических процессов с целью снижения энергетических затрат;
• оптимизация структуры энергетического баланса предприятия путем выбора оптимальных направлений, способов и размеров использования подведенных и вторичных энергоресурсов.

Выявление неэффективного использования топливно-энергетических ресурсов и сверхнормативных потерь на пути от поставщика тепловой энергии до потребителя, определение КПД системы «источник – тепловая сеть – потребитель», проводится в соответствии со схемой производства и потребления тепловой энергии (Рисунок 1).

Процесс осуществляется, по возможности, с использованием специализированного программного обеспечения и предусматривает составление энергетического баланса топливно-энергетических ресурсов в системе «источник – тепловая сеть – потребитель», которое проводится в следующем порядке:

• производится расчет нормативных потерь тепловой энергии во всех элементах тепловых сетей и зданий и в целом системы «источник – тепловая сеть – потребитель»;
• определяются сверхнормативные потери тепловой энергии в различных элементах систем энергоснабжения;
• составляются фактические балансы выработки, отпуска и потребления тепловой энергии в системе «источник – тепловая сеть – потребитель»;
• анализируется динамика расхода тепловой энергии, с выявлением сверхнормативных потерь, и определяется структура потребления тепловой энергии в процентном соотношении.

Нормативные расходы тепловой энергии определяются на основании удельных нормативных отопительных характеристик и строительных характеристик зданий.

Сверхнормативные потери тепловой энергии определяются как непроизводительные расходы энергии и характеризуют резервы экономии энергии, которые определяются путем выявления источников потерь тепла в ходе инструментального обследования.

Для составления энергетического баланса топливно-энергетических ресурсов «источник – тепловая сеть – потребитель» используется следующая схема производства и потребления тепловой энергии (Рисунок. 1).

Рис. 1. Схема производства и потребления тепловой энергии
«Источник» – «Потребитель»

Данная схема составляет три сектора обследования системы теплоснабжения «источник – тепловая сеть – потребитель» и включает:

• обследование источника тепловой энергии;
• обследование тепловой сети от источника тепловой энергии до потребителя;
• обследование потребителя тепловой энергии.

Для уточнения полученных расчетных данных баланса потребления энергетических ресурсов необходимо произвести оценку существующих потоков энергоресурсов.

Существует несколько способов оценки различных энергетических потоков:

• использование любых существующих счетчиков;
• применение специального переносного оборудования для проведения энергоаудитов;
• использование паспортных данных используемого оборудования;
• оценка максимальных потоков по диаметрам трубопроводов.

Балансы производства и потребления тепловой энергии.

В основные задачи анализа энергобаланса входит:

• оценка фактического состояния энергоиспользования;
• выявление причин и значений потерь энергоресурсов;
• улучшение работы технологического и энергетического оборудования;
• определение требований к организации и совершенствованию системы учета и контроля потребления различных видов энергоресурсов.

Составление баланса системы теплоснабжения «источник – тепловая сеть – потребитель» производится по схеме производства и потребления тепловой энергии (см. рисунок 1) решением системы уравнений:

Данную систему уравнений можно представить уравнением энергетического баланса в следующем виде:

где  – небаланс системы «источник – тепловая сеть – потребитель»;
Qзд    – потребление тепловой энергии зданиями;
Qп.п – тепловые потери в сетях потребителя;
Qтр   – тепловые потери в магистральных тепловых сетях;
Qсн    – потери тепла на собственные нужды котельной;
Qнр    – непроизводительные  расходы тепла в котельной;
– нормативные потери тепла в котельной;
Qсв    – сверхнормативные потери при выработке тепла в котельной.

Небаланс системы «источник – тепловая сеть – потребитель» согласно уравнению, приведенному выше, может быть определен по формуле:

Небаланс системы теплоснабжения при тщательном обследовании определяется погрешностью измерительных приборов, определению длин трубопроводов, а также характера утепления зданий в системе «источник – тепловая сеть – потребитель» и может составлять порядка 2-3% общего теплопотребления.
Определить эффективность системы теплоснабжения можно через КПД системы «источник – тепловая сеть – потребитель» по формуле:

где Qзд – фактическое теплопотребление зданиями за отопительный период, Гкал;
Qтопл – количество первичного топлива, необходимого для обеспечения фактического теплопотребления зданий за отопительный период, Гкал.

Резерв экономии теплоэнергетических ресурсов Qрез, Гкал, в первом приближении можно оценить по формуле:

где  – нормативный КПД системы – определяется с учетом нормативных потерь в системе «источник – тепловая сеть – потребитель».

По результатам обследований систем теплоснабжения составляются четыре вида балансов. Составление энергетического баланса системы теплоснабжения можно представить графически в следующем виде, приведенном на рис. 2.

Рисунок 2. Топливно-энергетический баланс системы «источник – тепловая сеть – потребитель»

Фактический тепловой баланс составляется по показаниям приборов и содержит три основные части:

• потребление тепловой энергии зданиями
• потери в тепловой сети
• потери на источнике тепла.

Фактически, необходимый тепловой баланс соответствует первой части, если тепловая энергия потребляемая зданиями равна расчетной (необходимой).

Суть данного баланса в том, что в нем получаемая потребителями энергия принимается по нормативу, потери в сети и на источнике тепла принимаются действительными.

Такой баланс необходим для того, чтобы реально оценить пользу от мероприятий по повышению энергоэффективности.

Особенно это актуально в случаях, когда потребители недополучают по тем или иным причинам энергию, а потери выше нормы.

Нормализованный тепловой балансподразумевает потребление энергии зданиями, потери в сетях и на источнике тепла соответствующие нормативам.

Сравнение фактически необходимого и нормализованного балансов позволяет определить минимальное снижение потерь при восстановлении нормативных свойств системы теплоснабжения.

Следует отметить, что если потребление тепловой энергии зданиями выше нормы, то при нормализации потребления общие потери снизятся в большей степени.

Энергоэффективный тепловой баланс является перспективным и строится для того, чтобы оценить возможный потенциал энергосбережения при внедрении энергоэффективных энергосберегающих мероприятий.

Разработка документов по результатам энергетического обследования.

По результатам энергетического обследования предусматривается разработка следующих документов: отчета, содержащего перечень общедоступных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, программы энергосбережения и энергетического паспорта.
При составлении отчета необходимо придерживаться следующих правил:

• отчет должен содержать полную информацию о проделанной работе;
• в отчете должно быть отражено состояние энергетического оборудования: систем производства, передачи и потребления тепловой энергии;
• в отчете должна быть дана оценка эффективности использования ТЭР, раскрыты причины выявленных нарушений в их использовании, выявлены имеющиеся резервы экономии;
• отчет должен содержать перечень рекомендуемых мероприятий по энергосбережению с указанием ориентировочной стоимости и срока окупаемости каждого мероприятия;
• в отчете должны быть приведены расчеты и указаны все источники полученной информации (ГОСТ, СниП, справочники и т.п.)

Основным инструментом управления энергосбережением в части проведения энергоаудита является составление программы энергосбережения, предусматривающее разработку, принятие и исполнение данной программы. Программа энергосбережения должна быть направлена на повышение энергоэффективности и осуществление контроля потребления энергоресурсов, совершенствование системы нормирования, разработку системы мониторинга внедряемых мероприятий по энергосбережению, стимулирование мер по снижению энергоемкости, формирование условий и механизмов, способствующих появлению и реализации проектов в области энергосбережения.

Основные цели Программы – повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов за счет реализации энергосберегающих мероприятий и снижение энергоемкости ВВП.

Для достижения целей Программы предполагается решение ряда задач:

• обеспечение устойчивого процесса повышения энергоэффективности, в том числе, за счет внедрения механизмов стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности, реализации энергосберегающих проектов, активизирующих деятельность по реализации потенциала энергосбережения;
• повышение эффективности энергетического комплекса;
• развитие перспективных направлений энергетики, разработка и реализация системных проектов повышения энергетической эффективности.

Основные Программные мероприятия должны представлять собой систему мер, которые необходимо сгруппировать по сферам реализации, скоординировать по срокам и ответственным исполнителям и обеспечить комплексный подход и координацию работ всех участников Программы с целью достижения намеченных результатов.

Реализация комплекса мероприятий с целью повышения энергоэффективности систем теплоснабжения предусматривает действия по следующим направлениям:

• Создание АИИС УЭ
• Создание ЦСОД
• Установка ЧРП
• Установка АСУ ТП на оборудовании
• Замена или модернизация компрессоров или систем воздухоснабжения
• Модернизация вентсистем
• Замена или модернизация отопительных систем
• Замена или модернизация систем водоснабжения
• Замена или модернизация систем хладоснабжения
• Химводоочистка (ХВО)
• Утепление ограждающих конструкций зданий и сооружений

Энергетический паспорт, составленный по результатам энергетического обследования, должен содержать информацию:

• об оснащенности приборами учета используемых энергетических ресурсов;
• об объеме используемых энергетических ресурсов и о его изменении;
• о показателях энергетической эффективности;
• о величине потерь переданных энергетических ресурсов (для организаций, осуществляющих передачу энергетических ресурсов);
• о потенциале энергосбережения, в том числе об оценке возможной экономии энергетических ресурсов в натуральном выражении;
• о перечне типовых мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.

Для реализации Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» необходимо организовать работу по координации и управлению энергетической эффективностью, побудить интерес к проведению энергоэффективных мероприятий у всех участников процесса производства, передачи и потребления энергоресурсов.

Главной задачей всех участников процесса энергоснабжения и энергопотребления является комплексное использование всех рычагов управления для перехода на энергоэффективный путь развития.

Учет топливно-энергетических ресурсов, их экономия, нормирование и лимитирование, оптимизация топливно-энергетического баланса и тарифное регулирование позволят снизить затраты в топливно-энергетическом комплексе, в том числе на производстве, в коммунальной энергетике, в социальной сфере и бюджетных учреждениях.

Поддержание статуса стратегического направления по эффективному использованию топлива и энергии, внедрение идеологии бережного отношения к энергетическим ресурсам создадут конкурентные преимущества для устойчивого социально-экономического развития Российской экономики.

Реализация закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» имеет благоприятные экологические последствия. Благодаря энергосбережению в промышленности, бюджетном секторе, социальной сфере и коммунальном хозяйстве достигается значительный экологический эффект за счет экономии природных ресурсов и снижения уровня загрязнения окружающей среды в результате уменьшения объемов переработки первичных энергетических ресурсов.

Социально-экономическая эффективность реализации закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» выражается в повышении качества жизни населения.