Потенциал энергосбережения бюджетных организаций

В. А. Бегалов, канд. техн. наук, директор, ГБУ Свердловской области «Институт энергосбережения»

А. В. Попов, начальник отдела, ГБУ Свердловской области «Институт энергосбережения»

Е. А. Семынина, ведущий специалист, ГБУ Свердловской области «Институт энергосбережения»

В Свердловской области насчитывается порядка 9000 бюджетных организаций, финансируемых как из областного, так и из муниципальных бюджетов. В среднем на оплату энергетических ресурсов, потреб-ляемых этими организациями, расходуется порядка 10 млрд руб. в год. В связи с актуальностью вопроса одним из основных направлений деятельности ГБУ СО «Институт энергосбережения» стали энергетические обследования бюджетных учреждений с разработкой мероприятий по снижению энергопотребления.

Опыт проведения более чем 50 энергетических обследований различных объектов, зданий и сооружений, а также инженерных систем показал, что практически на любом объекте, независимо от его назначения и возраста, можно разработать и внедрить мероприятия, позволяющие сократить энергопотребление в среднем на 23–25%.

Системы теплоснабжения

Самые распространенные мероприятия в системах теплоснабжения – это восстановление неработающих приточных вентиляционных установок, промывка и гидравлическая регулировка системы теплоснабжения, установка системы автоматического регулирования тепловой энергии (САРТ), позволяющая снижать теплопотребление до 15%, установка приборов коммерческого учета и контроля текущих параметров теплоносителя. В некоторых случаях удается находить мероприятия, практически не требующие инвестиций, но приносящие серьезную экономию. Так, например, для современного спортивного комплекса с бассейном выявлено организационное мероприятие, позволяющее экономить более 1 млн руб. в год, с практически нулевыми капитальными затратами.

Ограждающие конструкции

В связи с общей тенденцией повышения энергетической эффективности, которая присуща и строительной отрасли, достаточно популярным становится тепловизионное обследование зданий, выявляющее дефекты теплоизоляции и позволяющее добиться существенной экономии при проведении строительной экспертизы.

Результаты тепловизионного обследования ряда зданий различных серий и различного назначения 1980‑х годов постройки показали явное несоответствие теплотехнических характеристик ограждающих конструкций не только современным требованиям, но и требованиям нормативных документов 1980‑х годов (рис. 1, 2). Специалистами разработаны и предложены мероприятия по санации таких зданий.

Рисунок 1. Термограмма одного из объектов 1980-х годов постройки

Рисунок 2. Типичное состояние ограждающих конструкций зданий бюджетных организаций Свердловской области 1980-х годов постройки

Электрохозяйство

Большое количество обследований систем электроснабжения и электропотреб-ления бюджетных организаций, в том числе в сфере образования (школы, детские сады) и здравоохранения (больницы, поликлиники), позволяют сделать ряд заключений о состоянии электрохозяйства в указанных учреждениях. По результатам аудита с применением современных точных инструментальных измерений параметров питающей сети и потребителей электроэнергии, были разработаны мероприятия для снижения потребления электроэнергии и повышения ее качества.

В большинстве случаев оборудование распределительных щитов, электропроводка эксплуатируются 20–30 и более лет. Из-за старения оборудования и изоляции резко возрастает вероятность аварий, включая пожароопасные короткие замыкания, увеличиваются потери электроэнергии.

В системе освещения зданий велик процент использования ламп накаливания, на которые приходится до 60% электроэнергии, расходуемой на нужды освещения. Замена ламп накаливания на энергосберегающие позволяет снизить потребление энергии с 60% до 10–12%.

Используемые достаточно экономичные люминесцентные лампы управляются с помощью дроссельных пускорегулирующих аппаратов (ПРА), которые сами потребляют существенное количество электроэнергии и снижают cos j. В зданиях с большим количеством светильников с дроссельными ПРА cos j падает до 0,7–0,8. Использование электронных ПРА вместо дроссельных:

• снижает потребление электроэнергии люминесцентными светильниками на 15–20%;
• срок службы лампы увеличивается в 1,5 раза;
• cos j возрастает до 0,97–0,98.

В больницах и школах большинство потребителей электроэнергии однофазны. При неравномерном распределении однофазных нагрузок по фазам возникает несимметрия фазных токов, которая приводит к возникновению токов, иногда значительных, в нулевом проводе (в контуре заземления) и создает дополнительные потери электроэнергии.

Особо следует остановиться на искажении формы тока существенно нелинейными приемниками (источниками света, полупроводниковыми преобразователями и пр.). Изменение формы напряжения и тока провоцирует появление в сети, кроме основной гармоники (50 Гц), суммы определенного количества высших гармоник, кратных основной (например, 5‑я – 250 Гц,7‑я – 350 Гц). Проблемы, создаваемые высшими гармониками:

• повышенные потери в двигателе переменного тока, вызывающие его дополнительный нагрев;
• ускоренное старение изоляционных материалов;
• дополнительная вибрация в двигателях переменного тока;
• повышенные потери в обмотках и магнитопроводе трансформатора;
• перегрев конденсаторов и увеличение тока через них, что снижает срок службы конденсатора.

Сравним форму токов и спектр гармоник (гистограмма), полученных на работающем МРТ (рис. 3а), и системы освещения здания, где использованы люминесцентные лампы (рис. 3б). Как видно, амплитуды 3‑й, 5‑й и 7‑й гармоник составляют 10–12% от амплитуды 1‑й (основной) гармоники, что недопустимо по ГОСТу.

Рисунок 3. Форма токов и спектр гармоник (гистограмма): а) работающего магнитно-резонансного томографа, б) системы освещения здания, где использованы люминесцентные лампы

Если мощность потребителя, искажающего форму тока, невелика, влияние высших гармоник на соседние связанные сети также невелико из-за демпфирующего действия питающего трансформатора. В противном случае в связанных сетях возможны перегрев и выход из строя трансформаторов; изменение напряжения; сбои в работе систем контроля; ошибки срабатывания автоматических выключателей и пр., что снижает срок службы оборудования. В медицинских учреждениях, например, наличие высших гармоник приводит к частым поломкам и выходу из строя различных достаточно дорогих медицинских приборов и аппаратов.

В любом случае, для подавления и потребления высших гармоник необходимо устанавливать фильтры, состоящие из резистора, реактора и конденсатора.

Опыт проведения более чем 50 энергетических обследований различных объектов, зданий и сооружений, а также инженерных систем показал, что практически на любом объекте, независимо от его назначения и возраста, можно разработать и внедрить мероприятия, позволяющие сократить энергопотребление в среднем на 23–25%.