Повышение энергоэффективности  общественного здания в Москве

В. А. Константинов, советник отдела инноваций в энергетической отрасли Департамента топливно-энергетического хозяйства г. Москвы (ДепТЭХ)

Стремительный рост и развитие современных мегаполисов, к которым относится Москва, вызывает увеличение потребления энергетических ресурсов и воды. С ростом энергопотребления увеличивается нагрузка на все элементы инфраструктуры по генерации и транспортировке электрической и тепловой энергий и воды, а также происходит расходование невосполняемых природных ресурсов.

Это вызывает необходимость компенсирования общего увеличения потребления ресурсов, вызванного развитием города, за счет внедрения современных энергосберегающих технологий в уже существующих зданиях и сооружениях, а также за счет повышения их энергетической эффективности.

Снижение потребления энергоресурсов на объектах Москвы является одной из важнейших задач, сформулированных в Государственной целевой программе «Энергосбережение в городе Москве на 2011, 2012–2016 годы и на перспективу до 2020 года»¹ (далее Программа). Одним из основных разработчиков Программы был Департамент топливно-энергетического хозяйства города Москвы (далее ДепТЭХ).

Пилотный проект ДепТЭХ

Руководством ДепТЭХ для достижения целевых показателей, установленных Программой, было принято решение о внедрении комплекса энерго-сберегающих мероприятий на здании департамента, позволяющих достигнуть экономии энергетических ресурсов не менее чем в 3% от фактических значений базового 2010 года.

Часть оборудования, устанавливаемого в ходе реализации энергосберегающих мероприятий на здании ДепТЭХ, внедряется в административных зданиях подобного типа впервые, поэтому реализованный проект можно рассматривать в качестве пилотного. В случае получения положительных результатов при эксплуатации рассматривается возможность тиражирования опыта на других объектах бюджетной сферы Москвы.

Энергоаудит здания ДепТЭХ

Для выбора энергосберегающих мероприятий, позволяющих получить максимальный эффект и имеющих сравнительно низкие сроки окупаемости, было принято решение о проведении энергетического обследования здания ДепТЭХ. Результатом стало составление энергетического паспорта организации и отчета, содержащего рекомендации по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.

В рамках энергетического обследования проведены визуальные осмотры и инструментальные измерения, показывающие реальное состояние оборудования вводно-распределительных устройств, электрической сети и системы освещения, теплового пункта, систем теплоснабжения и отопления здания, водопроводов горячего и холодного водоснабжения, запорной арматуры. Также было проведено тепловизионное обследование ограждающих конструкций здания.

Реализованные энерго-сберегающие мероприятия

По результатам энергетического обследования были выделены три вида ресурсов, для экономии которых необходимо было разработать и внедрить энергосберегающие мероприятия. Такими ресурсами являются электрическая и тепловая энергии, холодная (горячая) вода. Для каждого из перечисленных ресурсов были определены энерго-сберегающие мероприятия, проведены проектные работы.

Экономия тепловой энергии

Энергосберегающими мероприятиями, направленными на экономию тепловой энергии, явились модернизация теплового пункта здания с установкой автоматизированного узла управления системой отопления и установка балансировочных клапанов стояков системы отопления. Для здания была применена схема № 9 автоматизированного узла управления. Блок управления автоматизированного узла учитывает значения температуры внешнего воздуха, снижает расходы теплоносителя в нерабочее время, в выходные и праздничные дни.

Полученная экономия тепловой энергии, расходуемой на отопление здания, составила от 15 до 25% относительно значений базового 2010 года в январе–марте 2012 года.

Дополнительно к экономии тепловой энергии внедренное оборудование позволяет обеспечить необходимый гидравлический режим в системе отопления, организовать управление насосами смешения, повысить эффективность транспортировки теплоносителя, оперативно перекрывать отдельный стояк в случае аварии (утечки теплоносителя) и минимизировать затраты на сервисное обслуживание и настройку системы отопления.

Экономия электрической энергии

Экономия электрической энергии была достигнута благодаря комплексным действиям по модернизации части системы освещения здания. Помимо этого совместно с проектированием типовых энергосберегающих мероприятий была предложена и разработана система по использованию альтернативных источников энергии, а именно предусмотрена установка по генерации электрической энергии на основе солнечных панелей.

Первая часть мероприятий заключалась в замене существующих ламп и светильников на светодиодные. Эти работы проведены в местах установки светильников аварийного и дежурного освещения, на резервной лестнице и в санитарных узлах здания.

Вторая часть мероприятий заключалась в замене электромагнитной пускорегулирующей аппаратуры в люминесцентных светильниках коридоров здания на электронную аппаратуру. Применяемая электронная аппаратура позволяет осуществлять плавную регулировку уровня освещенности (диммирование) в диапазоне от 1 до 100% от максимального.

Третья часть мероприятий заключалась в установке системы управления освещением в ряде помещений здания. Так, в санитарных узлах и на лестницах здания управление освещением осуществляется по датчикам движения, в коридорах здания – по датчикам движения и таймеру, в котором реализован индивидуальный механизм отключения светильника, позволяющий реализовать режим «следящего света» (когда светильники включаются перед идущим по коридору человеком и последовательно гаснут через некоторое время).

На каждом этаже здания ДепТЭХ установлена панель с сенсорным жидкокристаллическим экраном, позволяющая производить настройку системы для каждого этажа отдельно.

Полученная экономия электрической энергии, расходуемой на освещение внутренних помещений здания, составила от 3,5 до 6,5% относительно значений базового 2010 года в январе–марте 2012 года.

Дополнительно к экономии электрической энергии внедренное оборудование позволяет повысить комфорт пользования освещением, увеличить срок службы люминесцентных ламп за счет плавного пуска, соблюдать предписанные нормативной документацией уровни освещенности в соответствующих помещениях.

Четвертой частью комплекса мероприятий, направленных на экономию электрической энергии, является внедрение системы генерации электрической энергии на основе солнечной энергии. Солнечные панели установлены на южном скате кровли здания ДепТЭХ, а элементы системы управления и аккумуляторные батареи – в чердачном помещении здания.

Система генерации оснащена двумя инверторами – сетевым максимальной мощностью 3,5 кВт и автономным полезной мощностью 6,0 кВт. Когда уровень освещенности снаружи здания позволяет солнечным панелям вырабатывать электрический ток, сетевой инвертор подает напряжение в общую электрическую сеть здания, в то же время происходит заряд аккумуляторных батарей.

В случае отключения питания в общей электрической сети здания происходит переключение на питание от аккумуляторных батарей части потребителей, а именно аварийного и дежурного освещения, сервера системы диспетчеризации.

Экономия воды

Энергосберегающим мероприятием, направленным на экономию воды, стала установка в санитарных узлах здания водосберегающих сенсорных смесителей на фотоэлементах.

Сенсорные смесители существенно поднимают уровень комфорта, практичности и гигиеничности. В их корпус встроен специальный датчик, который реагирует на движение в определенной области. Экономия заключается в том, что исключается возможность бесконтрольного вытекания воды из смесителя и в отсутствии расхода воды во время регулировки ее температуры.

Система диспетчеризации

Для мониторинга расхода энергетических ресурсов была спроектирована система диспетчеризации, позволяющая отслеживать расход ресурсов в реальном времени, архивировать и хранить данные и формировать отчеты о состоянии инженерных систем здания.

Для обеспечения работы системы диспетчеризации устаревшие приборы учета воды, тепловой и электрической энергий были заменены на современные, которые позволяют осуществить их подключение к информационной магистрали.

Система представляет собой сервер с установленным программным обеспечением. Данные от приборов учета и другого оборудования поступают по кабелю, проложенному до места установки сервера системы диспетчеризации на втором этаже здания ДепТЭХ в помещении серверной.

Система диспетчеризации осуществляет следующие функции:

• сбор, архивацию и хранение информации от узлов учета энергетических ресурсов,
• управление системой освещения,
• мониторинг системы генерации, а также системы общегородского электроснабжения здания,
• мониторинг параметров автоматизированного узла управления системой отопления и водоснабжения здания.

Для удобства мониторинга данных был реализован интуитивно понятный интерфейс, который обеспечивает быстрое восприятие параметров работы систем.

Система диспетчеризации осуществляет ведение базы данных, куда производится запись всех параметров, получаемых системой. Запись параметров происходит один раз в 30 мин. На основании значений, записанных в базе данных, можно формировать отчеты, а также просматривать графики изменения параметров во времени.

Кроме того, система диспетчеризации позволяет отображать неисправности и ошибки, возникающие в привязанных к ней системах, что облегчает процесс диагностики и эксплуатации.

Планы на будущее

Перечисленные мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, выполненные на здании ДепТЭХ, являются первой очередью реализации комплекса мероприятий, рекомендованных по результатам энергетического обследования.

При анализе данных, собранных системой диспетчеризации в процессе эксплуатации, выявлены новые возможности для экономии. Так, например, в текущем году руководство ДепТЭХ планирует провести замену водопроводной арматуры, установку водосберегающих унитазов, устранение щелей в стыках дверей и окон здания, модернизацию системы вентиляции.

Внедрение планируемых мероприятий в дополнение к уже реализованным позволит достичь высокого уровня энергетической эффективности здания ДепТЭХ, снизить потребление энергетических ресурсов, а также повысить уровень комфорта пребывания для персонала и посетителей.

¹ Постановление Правительства Москвы от 14 сентября 2011 года № 429–ПП «Об утверждении Государственной программы города Москвы "Энергосбережение в городе Москве на 2011, 2012–2016 годы и на перспективу до 2020 года"».