Энергоэффективность

(Energy Efficiency)

Энергоэффективность — эффективное, рациональное использование энергии.

Программа повышения энергоэффективности и энергосбережения. Энергоэффективность зданий.

Содержание Энергоэффективность - это, определение Энергоэффективность в мире        Энергоэффективность в России               Департамент энергоэффективности РФ               Политика энергоэффективности в РЖД        Энергоэффективность в странах Евросоюза               Энергоэффективное отопление метро в Минске. Строительство и здания        Энергосберегающий небоскреб Устройства        Тепловой насос        Энергоэффективный уличный фонарь         Система охлаждения зданий в пустыне

Энергоэффективность - это, определение

Энергоэффективность - это комплекс организационных, экономических и технологических мер, направленных на повышение значения рационального использования энергетических ресурсов в производственной, бытовой и научно-технической сферах.

Энергоэффективность — это эффективное (рациональное) использование энергии, или «пятый вид топлива» — использование меньшего количества энергии для обеспечения установленного уровня потребления энергии в зданиях либо при технологических процессах на производстве. Эта отрасль знаний находится на стыке инженерии, экономики, юриспруденции и социологии.

Для населения — это значительное сокращение коммунальных расходов, для страны — экономия ресурсов, повышение производительности промышленности и конкурентноспособности, для экологии — ограничение выбросапарниковых газов в атмосферу, для энергетических компаний — снижение издержек на топливо и необоснованных трат на строительство.

В отличие от экономии энергии (сбережение, сохранение энергии), главным образом направленного на уменьшение энергопотребления, энергоэффективность (полезность энергопотребления) — полезное (эффективное) расходование энергии. Для оценки энергоэффективности для продукции или технологического процесса используется показатель энергетической эффективности, который оценивает потребление или потери энергетических ресурсов.

Энергоэффективность в мире

Начиная с 1970-х гг. многие страны внедряли политику и программы по повышению энергоэффективности. Сегодня на промышленный сектор приходится почти 40% годового мирового потребления первичных энергоресурсов и примерно такая же доля мировых выбросов углекислого газа. Принят международный стандарт ISO 50001, который регулирует в том числе энергоэффективность.

       Энергоэффективность в России

Россия занимает третье место в мире по совокупному объёму энергопотребления (после США и Китая) и её экономика отличается высоким уровнем энергоёмкости (количество энергии на единицу ВВП). По объёмам энергопотребления в стране первое место занимает обрабатывающая промышленность, на втором месте — жилищный сектор, около 25% у каждого.

Энергоэффективность и энергосбережение входят в 5 стратегических направлений приоритетного технологического развития, обозначенных генсекам СССР Д. А. Медведевым на заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики Российской Федерации 18 июня.

Одна из важнейших стратегических задач страны, которую поставил президент в своём указе — сократить к 2020 году энергоёмкость отечественной экономики на 40%. Для её реализации необходимо создание совершенной системы управления энергоэффективностью и энергосбережением. В связи с этим Министерством энергетики РФ было принято решение о преобразовании подведомственного ФГУ «объединение предприятий „Росинформресурс“» в Российское энергетическое агентство, с возложением на него соответствующих функций.

Основными стимулами являются федеральные субсидии и льготы. Одним из лидеров среди регионов является Краснодарский край. Международные и федеральные банки IBRD и ВЭБ также реализуют свои проекты на территории Российской Федерации.

Энергоэффективность и энергосбережение входят в пять стратегических направлений приоритетного технологического развития Российской Федерации, названных президентом РФ, являются огромным резервом отечественной экономики. Энергосбережение – общенациональная задача, в процесс модернизации экономики Российской Федерации включены не только хозяйствующие субъекты, но и все общество в целом, общественные компании, политические партии, а вопросам экономии энергии и энергетической эффективности уделяется особое внимание.

В Российской Федерации один из самых больших в мире технический потенциал повышения энергетической эффективности – более 40% от уровня потребления энергии в стране: в абсолютных объемах – это 403 млн т.у.т. Использование этого резерва возможно только за счет комплексной политики.

В настоящее время в сфере экономии энергии и энергетической эффективности существует три основополагающих базовых документа: “Энергетическая стратегия на период до 2030 года”, Федеральный закон “об экономии энергии и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации” и Государственная программа “экономии энергии и повышения энергетической эффективности на период до 2020 года”.

Федеральный закон “об экономии энергии и повышении энергетической эффективности” – базовый документ, определяющий государственную политику в области экономии энергии. Закон направлен на решение вопросов экономии энергии и повышения энергоэффективности в области ЖКХ.

Для фирмы эффективной работы ЖКХ предусмотрено введение энергетических паспортов, определен комплекс мер, обеспечивающих для потребителей право и возможность экономить ресурсы, сделав выбор в пользу энергоэффективных товаров и услуг. В качестве первого шага вводится запрет на производство, импортирование и продажу ламп накаливания мощностью 100 Вт и более, с 2013 г. – ламп 75 В т и более, с 2014 г. – 25 Вт и более.

Второй блок закона объединяет набор инструментов, стимулирующих энергосбережение в госсекторе, в том числе обязанность бюджетных организаций снижать объемы потребления энергоресурсов не менее чем на 3% ежегодно в течение 5 лет, и за бюджетной компанией сохраняются средства, сэкономленные благодаря проведению мероприятий по энергосбережению и энергоэффективности, а также возможность их перераспределения, в том числе и в фонд оплаты труда.

Законом также установлена обязанность разработки программ по энергосбережению и повышению энергоэффективности для государственных компаний, бюджетных организаций и учреждений, а также для регионов и муниципалитетов, причем это увязано с бюджетным процессом.

Следующий важный аспект – отношение между государством и бизнесом. Для стимулирования перехода бизнеса на энергоэффективную политику установлены экономические рычаги, в том числе предоставление льгот по налогам, а также возмещение процентов по займам на реализацию проектов в области экономии энергии и повышения энергоэффективности.

Большая роль в повышении энергоэффективности отводится субъектам России, которые уже сегодня наделены соответствующими полномочиями. В каждом регионе, в каждом муниципальном образовании должна быть своя программа экономии энергии с четкими, понятными целевыми показателями и системой оценки.

              Департамент энергоэффективности РФ

Департамент государственного регулирования тарифов, инфрастуктурных реформ и энергоэффективности является самостоятельным структурным подразделением центрального аппарата Министерства экономического развития России, основными направлениями деятельности которого являются:

Повышение энергетической эффективности

Энергоэффективность экономики Российской Федерации значительно ниже уровня энергоэффективности развитых стран.Президент России Д.А.Медведев поставил задачу по снижению уровня энергоемкости ВВП на 40% к 2020 г. по отношению к уровню 2007 г. С учетом климатических особенностей и индустриальной структуры российской экономики эта задача является амбициозной и требует масштабной и слаженной работы всего Правительства России. Министерства экономического развития Российской Федерации Министерству экономического развития координирует эту работу, разрабатывает совместно с другими Министерствами и ведомствами основную часть нормативной правовой базы, сопровождает деятельность рабочей группы «Энергоэфективность» при Комиссии по технологическому развитию и модернизации Российской экономики при президенте России.

Тарифно-ценовая политика в отраслях естественных монополистов

Министерство экономического развития России совместно с отраслевыми Министерствами и Федеральной службой по тарифам осуществляет выработку и реализацию единых подходов при регулировании цен (тарифов) на услуги естественных монополистов. Целью государственного тарифно-ценового регулирования инфраструктурных секторов является обеспечение потребителей товарами и услугами субъектов естественных монополистов и организаций коммунального комплекса установленного качества по доступной цене.

Реструктуризация секторов естественных монополистов

Министерство экономического развития Российской Федерации совместно с отраслевыми Министерствами осуществляет преобразования в секторах естественных монополистов, направленные на снижение инфраструктурных барьеров развития экономики, стимулирование повышения эффективности таких секторов и развитие конкуренции.

              Политика энергоэффективности в РЖД

ОАО «РЖД» является одним из крупнейших потребителей электричества: организация ежегодно использует более 40 млрд кВт-ч электричества, или порядка 4% общероссийского потребления. Основной объем уходит, конечно, на электрическую тягу поездов (более 35 млрд кВт-ч). Такой крупный приобретатель не мог остаться в стороне от федеральных мер по повышению энергоэффективности, закрепленных, в частности, в «Энергетической стратегии Российской Федерации до 2030 года».

Направления политики энергоэффективности в РЖД определяются «Энергетической стратегией холдинга „РЖД“ на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года», разработанной в рамках «Стратегии развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030». Стратегия предусматривает два этапа: 2011—2015 гг. — этап модернизации железнодорожного транспорта; 2016—2030 гг. — этап динамичного расширения железнодорожной сети (планируется строительство 20,5 тыс. км новых железнодорожных линий, 25% из которых будут грузообразующими, прокладываемыми в малонаселенных, не имеющих энергетики регионах).

В рамках стратегии, холдинг предполагает активно участвовать, в том числе в разработке законодательных актов государства в области новаций и развития энергетики в интересах железнодорожного транспорта.

Повышение энергетической эффективности основной деятельности ОАО «РЖД» планируется за счет: применения энергоэффективных технологий управления перевозочным процессом, перехода на использование высокоэкономичных средств световой сигнализации и освещения, в первую очередь на основе светодиодной техники и интеллектуальных систем управления освещением, совершенствования систем управления энергетическими ресурсами на основе баз данных энергетических обследований, паспортизации и приборного учета за расходованием энергоресурсов, внедрения энергоэффективных технологий на объектах инфраструктуры.

Программа уже показала себя в действии. По данным РЖД, в 2011 году было внедрено более 4 тысяч ресурсосберегающих технических средств на сумму 2,7 млрд руб. За 12 месяцев 2011 года от реализации мероприятий ресурсосбережения в 2009 -2010 гг. достигнут экономический эффект на общую сумму около 1,2 млрд рублей. Данные показатели смогли быть достигнуты за счет экономии топливно-энергетических ресурсов, материалоемкости технологических процессов и повышения эффективности труда.

В период 2003—2010 гг. меры по повышению энергоэффективности уже привели к положительному результату: при увеличении на 16,2% объемов перевозочной работы по отношению к 2003 году, баланс потребления ресурсов уменьшился на 6,3%, а снижение энергоемкости производственной деятельности составило 19,3%.

Целевые показатели в среднесрочной и долгосрочной перспективах являются не менее амбициозными. Так,ОАО «РЖД» планирует рост объема перевозок пассажирского и грузового транспорта к 2030 году в среднем на 52,3%, а увеличение объемов потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и воды на 32,1%.

Прогнозируется, что экономия ТЭР ОАО «РЖД» в 2015 и 2030 гг. по отношению к 2010 году составит соответственно: электричества — 1,8 и 5,5 млрд кВт-ч; дизтоплива — 248 и 740 тыс. т; топочного мазута — 95 и 182 тыс. т; угля — 0,7 и 1,4 млн т; бензина — 15,0 и 32,5 тыс. т; тепловой энергии, приобретаемой на стороне, — 0,56 и 1,2 тыс. Гкал. В связи с этим должны снизится издержки на приобретение ТЭР в 2015 году на 9,9 млрд рублей, в 2020 году — на 16,9 млрд рублей, в 2030 году — на 27,4 млрд рублей в ценах 2010 года.

       Энергоэффективность в странах Евросоюза

В общем объёме конечного потребления энергии в государствах Евро союз доля промышленности составляет 28,8%, доля транспорта — 31%, сферы услуг — 47%. С учётом того, что около 1/3 объёма энергопотребления тратится на жилищный сектор, в 2002 году была принята Директива Евро союза по энергетическим показателям зданий, где определялись обязательные стандарты энергоэффективности зданий. Эти стандарты постоянно пересматриваются в сторону ужесточения, стимулируя разработку новых технологий (разработок).

Энергосервисные организации Европейский союз применяют линейку из 27 различных энергоэффективных технологий. Самым быстрорастущим сегментом является освещение — 22 % всех проектов связаны с заменой осветительного оборудования на энергоэффективное и мерами по управлению освещением. Кроме них внедряются системы энергоменеджмента (СЭнМ), исследуются поведенческие аспекты, применяется управление котлами, повышение их эффективности и оптимизация их режимов, внедрение изоляционных материалов, фотогальваники и др.

              Энергоэффективное отопление метро в Минске.

Строить и эксплуатировать станции метро возможно без подключения к теплосетям, используя сам метрополитен как источник для обогрева станционных помещений. На заседании Научно-технического совета по строительству объектов метро и транспортной инфраструктуры специалисты ОАО "Минскметропроект" представили новую технологию отопления, которая уже несколько лет успешно применяется в Белоруссии.

Столичная подземка на сегодняшний день перегревается за счет выделения тепла от подвижных составов и от самих пассажиров. Кроме того, тепло поступает от осветительных приборов, а также от станционного, энергетического и вентиляционного оборудования.

По расчетам специалистов «Минскметропроекта» на примере одной из конечных станций метро на юге Москвы в холодный период года необходимо удалять избыточное тепло в размере 3,5 МВт с помощью тоннельной вентиляции. В то же время для отопления помещений из внешних инженерных сетей станция получает 1 МВт тепловой энергии.

Возникает логичный вопрос: зачем, имея источник тепла, дополнительно закупать тепловую энергию? Почему нельзя использовать «бросовое» тепло на технологические нужды?Специалисты «Минскметропроекта» предлагают передавать тепловую энергию из мест с избытками в места с недостатками с помощью современных тепловых насосов.

Белорусские эксперты уверяют: применение системы автономного теплоснабжения на станциях метро, где круглый год имеется переизбыток тепла, позволит сократить энергопотребление. Кроме того, значительно снижаются расхода на строительство дополнительных подземных станционных помещений, в которых располагаются сети теплоснабжения.

Независимость от городских тепловых сетей - еще один очевидный плюс от использования автономной системы теплоснабжения.По поручению заместителя руководителя Департамента строительства Владимира Швецова минские коллеги проработают технико-экономические расчеты применения инновационной технологии на примере теплоснабжения двух станций столичной подземки и представят на следующее заседание совета.

Строительство и здания

В развитых странах на строительство и эксплуатацию расходуется около половины всей энергии, в развивающихся странах — примерно треть. Это объясняется большим количеством в развитых странах бытовой техники. В Российской Федерации на быт тратится около 40–45% всей вырабатываемой энергии. Издержки на отопление в жилых зданиях на территории Российской Федерации составляют 350–380 кВт•ч/мІ в год (в 5–7 раз выше, чем в странах Евросоюз), а в некоторых типах зданий они достигают 680 кВт•ч/мІ в год. Расстояния и изношенность теплосетей сетей приводят к потерям в 40–50% от всей вырабатываемой энергии, направляемой на отопление зданий. Альтернативными источниками энергии в зданиях сегодня являются тепловые насосы,солнечные коллекторы и батареи, ветровые генераторы.

В 2012 году введён в действие первый национальный российский стандарт СТО НОСТРОЙ 2.35.4–2011 «”Зеленое строительство”. Здания жилые и общественные. Рейтинговая система оценки устойчивости среды обитания». Наиболее известными в мире стандартами такого рода являются: LEED, BREEAM и DGNB.

       Энергосберегающий небоскреб

На днях архитекторская фирма UNStudio представила новый проект строительства высотного комплекса в Сингапуре, состоящего из двух объединенных между собой небоскребов, один из которых предназначен для коммерческого использования, а в другом будут размещены жилые апартаменты.

Новый комплекс под названием V on Shenton («Пять на Шентоне») будет расположен в центральном деловом районе Сингапура (Central Business District, CBD) на месте знаменитого 40-этажного небоскреба UIC Building и станет частью реконструкции города в рамках программы предоставления доступного жилья городским жителям. Здание имеет энергосберегающую конструкцию и может похвастаться множество новейших энергоффективных технологий, но главной отличительной особенностью является его фасад, состоящий из гексагональных панелей и внешне напоминающий соты из улья.

Впрочем, эти панели не только обеспечивают эстетическую привлекательность комплекса, но и выполняют чисто практическую функцию – максимизируют естественное освещение и минимизируют поступление тепла во внутренние помещения, тем самым способствуя значительному сокращению энергозатрат. Ну а пышные горизонтальные сады, «разделяющие» здания на три части, станут отличным местом для отдыха и прогулок, а также сделают окружающий воздух свежее и чище.

Комплекс V на Shenton представляет собой два отдельно стоящих здания, соединенные между собой обширным холлом на первом этаже, который вмещает в себя входной портал и большой ресторан. 23-этажное офисное здание по высоте соответствует масштабу окружающих зданий, в то время как 53-этажная жилая башня резко отличается от остальной части города. Весь восьмой этаж будет занимать первый небесный сад, еще два таких же сада, очищающих воздух, будут расположены в жилой части комплекса.

Интересно с архитектурной точки зрения выполнены и углы зданий – имеющие скругленную форму, они покрыты изогнутыми стеклянными панелями, которые оптимизируют поступление солнечного света внутрь зданий, но при этом защищают его от перегрева. Объемные стены балконов жилых апартаментов, в точности повторяя форму гексагональных панелей, создают дополнительный визуальный эффект глубины конструкции. Завершение строительства офисного/жилого комплекса V на Shenton намечено на 2016 год.

Устройства

Энергосберегающие и энергоэффективные устройства — это, в частности, системы подачи тепла, вентиляции, электричества при нахождении человека в помещении и прекращающие данную подачу в его отсутствии. Беспроводные сенсорные сети (БСН) могут быть использованы для контроля за эффективным использованием энергии.

Меры по повышению энергоэффективности принимаются с вводом энергосберегающих ламп, счётчиков многотарифного учёта, методов автоматизации, с применением архитектурных решений.

       Тепловой насос

Тепловой насос - это устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к приобретателю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель — теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Как и холодильная машина, тепловой насос потребляет энергию на реализацию термодинамического цикла (привод компрессора). Коэффициент преобразования теплового насоса — отношение теплопроизводительности к электропотреблению — зависит от уровня температур в испарителе и конденсаторе. Температурный уровень теплоснабжения от тепловых насосов в настоящее время может варьироваться от 35 °C до 62 °C. Что позволяет использовать практически любую систему отопления. Экономия энергетических ресурсов достигает 70 %. Промышленность технически развитых стран выпускает широкий ассортимент парокомпрессионных тепловых насосов тепловой мощностью от 5 до 1000 кВт.

Концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером Уильямом Томсоном (Лордом Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером (Peter Ritter von Rittinger). Петера Риттера фон Риттингера считают изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году. Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах ХХ столетия, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер (Robert C. Webber) экспериментировал с морозильной камерой.

Однажды Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе камеры и понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем, как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды. В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал своё изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и с помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его отопления.

Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал своё тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому. В следующем году Вебер продал свою старую угольную печь.

В 40-х годах тепловой насос был известен благодаря своей чрезвычайной эффективности, но реальная потребность в нём возникла в период Арабского нефтяного эмбарго в 70-х годах, когда, несмотря на низкие цены на энергоносители, появился интерес к энергосбережению.

В процессе работы компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина.

По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности большее количество энергии источника низкопотенциального тепла, не стремясь добиться его сильного охлаждения. В самом деле, при этом растёт эффективность теплового насоса, поскольку при слабом охлаждении источника тепла не происходит значительного роста разницы температур. По этой причине тепловые насосы делают так, чтобы масса низкотемпературного источника тепла была значительно большей, чем нагреваемая масса. Для этого, также, необходимо увеличивать площади теплообмена, чтобы перепад температур между источником тепла и холодным рабочим телом, а также между горячим рабочим телом и отапливаемой средой был поменьше. Это снижает издержки энергии на отопление, но приводит к росту габаритов и стоимости оборудования.

Проблема привязки теплового насоса к источнику низкопотенциального тепла, имеющего большую массу может быть решена[источник не указан 1556 дней. введением в тепловой насос системы массопереноса, например, системы прокачки воды. Так устроена система центрального отопления Стокгольма.

Даже современные парогазотурбинные установки на электростанциях выделяют большое количество тепла, что и используется в когенерации. Тем не менее, при использовании электростанций, которые не генерируют попутное тепло (солнечные батареи, ветряные электростанции, топливные элементы) применение тепловых насосов имеет смысл, так как такое преобразование электрической энергии в тепловую более эффективно, чем использование обычных электронагревательных приборов.

В действительности приходится учитывать накладные на товар расходы по передаче, преобразованию и распределению электричества (то есть услуги электрических сетей). В результате[источник не указан 838 дней] отпускная цена электроэнергии в 3-5 раз превышает его себестоимость, что приводит к финансовой неэффективности использования тепловых насосов по сравнению с газовыми котлами при доступном Природном газе. Однако, недоступность углеводородных ресурсов во многих районах приводит к необходимости выбора между обычным преобразованием электрической энергии в тепловую и с помощью теплового насоса, который в данной ситуации имеет свои преимущества.

Типы тепловых насосов

Схема компрессионного теплового насоса.

1) конденсатор, 2) дроссель, 3) испаритель, 4) компрессор.

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электричества), в то время как абсорбционные тепловые насосы могут также использовать тепло в качестве источника энергии (с помощью электричества или топлива).

В зависимости от источника отбора тепла тепловые насосы подразделяются на:

1) Геотермальные (используют тепло земли, наземных либо подземных грунтовых вод

а) замкнутого типа

горизонтальные

Горизонтальный геотермальный тепловой насос

Коллектор размещается кольцами или извилисто в горизонтальных траншеях ниже глубины промерзания грунта (обычно от 1,20 м и более). Такой способ является наиболее экономически эффективным для жилых объектов при условии отсутствия дефицита земельной площади под контур.

вертикальные

Коллектор размещается вертикально в скважины глубиной до 200 м. Этот способ применятся в случаях, когда площадь земельного участка не позволяет разместить контур горизонтально или существует угроза повреждения ландшафта.

водные

Коллектор размещается извилисто либо кольцами в водоеме (озере, пруду, реке) ниже глубины промерзания. Это наиболее дешевый вариант, но есть требования по минимальной глубине и объёму воды в водоеме для конкретного региона.

б) открытого типа

Подобная система использует в качестве теплообменной жидкости воду, циркулирующую непосредственно через систему геотермального теплового насоса в рамках открытого цикла, то есть вода после прохождения по системе возвращается в землю. Этот вариант возможно реализовать на практике лишь при наличии достаточного количества относительно чистой воды и при условии, что такой способ использования грунтовых вод не запрещён законодательством.

2) Воздушные (источником отбора тепла является воздух)

3) Использующие производное (вторичное) тепло (например, тепло трубопровода центрального отопления). Подобный вариант является наиболее целесообразным для промышленных объектов, где есть источники паразитного тепла, которое требует утилизации.

Типы промышленных моделей

Тепловой насос «солевой раствор — вода»

По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на восемь типов: «грунт—вода», «вода—вода», «воздух—вода», «грунт—воздух», «вода—воздух», «воздух—воздух» «фреон—вода», «фреон—воздух». Тепловые насосы могут использовать тепло выпускаемого из помещения воздуха, при этом подогревать приточный воздух - рекуператоры.

Отбор тепла от воздуха

Эффективность и выбор определённого источника тепловой энергии сильно зависит от климатических условий, особенно, если источником отбора тепла является атмосферный воздух. По сути этот тип более известен в виде кондиционера. В жарких странах таких устройств десятки миллионов. Для северных стран наиболее актуален обогрев зимой. Системы «воздух-воздух» и «воздух-вода» используются и зимой при температурах до минус 25 градусов, некоторые модели продолжают работать до −40 градусов. Но их эффективность невысока, эффективность порядка 1.5 раза, а за отопительный сезон в среднем около 2.2 раза по сравнению с электрическими нагревателями. При сильных морозах используется дополнительное отопление. Такую систему называют бивалентной, когда мощности основной системы отопления тепловыми насосами недостаточно, включаются дополнительные источники теплоснабжения.

Отбор тепла от горной породы

Скальная порода требует бурения скважины на достаточную глубину (100 −200 метров) или нескольких таких скважин. В скважину опускается U-образный груз с двумя пластиковыми трубками, составляющими контур. Трубки заполняются антифризом. По экологическим соображениям это 30 % раствор этилового спирта. Скважина заполняется грунтовыми водами естественным путём, и вода проводит тепло от камня к теплоносителю. При недостаточной длине скважины или попытке получить от грунта сверхрасчётную мощность, эта вода и даже антифриз могут замёрзнуть что и ограничивает максимальную тепловую мощность таких систем. Именно температура возвращаемого антифриза и служит одним из показателей для схемы автоматики. Ориентировочно на 1 погонный метр скважины приходится 50-60 Вт тепловой мощности. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной около 170 м. Нецелесообразно бурить глубже 200 метров, дешевле сделать несколько скважин меньшей глубины через 10 — 20 метров друг от друга. Даже для маленького дома в 110—120 кв.м. при небольшом энергопотреблении срок окупаемости 10 — 15 лет.[10] Почти все имеющиеся на рынке установки работают и летом, при этом тепло (по сути солнечная энергия) отбирается из помещения и рассеивается в породе или грунтовых водах. В скандинавских странах со скальным грунтом гранит выполняет роль массивного радиатора, получающего тепло летом/днём и рассеивающего его обратно зимой/ночью. Также тепло постоянно приходит из недр Земли и от грунтовых вод.

Отбор тепла от грунта

Самые эффективные но и самые дорогие схемы предусматривают отбор тепла от грунта, чья температура не меняется в течение года уже на глубине нескольких метров, что делает установку практически независимой от погоды. По данным [источник не указан 897 дней] 2006 года в Швеции полмиллиона установок, в Финляндии 50 000, в Норвегии устанавливалось в год 70 000. При использовании в качестве источника тепла энергии грунта трубопровод, в котором циркулирует антифриз, зарывают в землю на 30-50 см ниже уровня промерзания грунта в данном регионе. На практике 0,7 — 1,2 метра[источник не указан 897 дней]. Минимальное рекомендуемое производителями расстояние между трубами коллектора — 1,5 метра, минимум — 1,2. Здесь не требуется бурение, но требуются более обширные земельные работы на большой площади, и трубопровод более подвержен риску повреждения. Эффективность такая же, как при отборе тепла из скважины. Специальной подготовки почвы не требуется. Но желательно использовать участок с влажным грунтом, если же он сухой, контур надо сделать длиннее. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 м трубопровода: в глине — 50-60 Вт, в песке — 30-40 Вт для умеренных широт, на севере значения меньше.[11] Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 350—450 м, для укладки которого потребуется участок земли площадью около 400 мІ (20х20 м). При правильном расчёте контур мало влияет на зелёные насаждения[источник не указан 897 дней.

Непосредственный теплообмен DX

Хладагент подаётся непосредственно к источнику земного тепла по медным трубкам — это обеспечивает высокую эффективность геотермальной отопительной системы.

Тепловой насос Daria WP использующий технологию DX непосредственного теплообмена

Испаритель устанавливают в грунт горизонтально ниже глубины промерзания или в скважины диаметром 40-60 мм пробуренные вертикально либо под уклоном (к примеру 45 град) до глубины 15-30 м. Благодаря такому инженерному решению устройство теплообменного контура производится на площади всего несколько квадратных метров, не требует установки промежуточного теплообменника и дополнительных расходов на работу циркуляционного насоса.

Примерная стоимость отопления современного утеплённого дома площадью 120м2 Калининградская область 2012 год. (Годовое энергопотребление 20 000 кВт*ч)

       Энергоэффективный уличный фонарь

Концерн OSRAM разработал светодиодный модуль, предназначенный для декоративного освещения улиц и подсветки архитектурных объектов. На уличное освещение и архитектурную подсветку большинства муниципальных объектов приходится значительная часть общего объема городского энергопотребления.

Новый модуль светодиодных приборов последнего поколения Oslon SSL позволяет снизить, как минимум, на 60%, потребление энергии по сравнению со светильниками, ранее работавшими на ртутных газоразрядных лампах. Новинки позволяют преобразовать классические осветительные устройства в светодиодные. Конструкторский набор, состоящий из светодиодного модуля и опорного щитка, крепится специалистами непосредственно к осветительному устройству, а сотрудник коммунальной службы впоследствии может легко установить его в нужное место, без использования каких-либо дополнительных инструментов.

Простота процесса монтажа по легкости сравнима с обычной заменой электопатрона или лампы. Кроме того, срок службы таких источников света чрезвычайно долог. А это в свою очередь снижает расходы на эксплуатацию всей системы.

В отличие от традиционного наружного освещения, декоративное, с применением новых технологий (разработок), позволяет осуществлять комплексный централизованный контроль над освещением. Например, если на определенных участках улиц нет необходимости поддерживать постоянное освещение, то использование этом случае светодиодной системы может не только сэкономить электроэнергию, но избавить от лишнего света, мешающего по ночам местным жителям.

Внедрение современных контроллеров «интеллектуального управления освещением» способствует повышению энергоэффективности. Например, благодаря системе управления светом AstroDIM осветительные приборы гаснут самостоятельно, согласно запрограммированному режиму. Таким образом, в ночные и утренние часы освещение может быть переведено на более низкие объемы потребления электричества для дополнительной экономии энергоресурсов.

        Система охлаждения зданий в пустыне

Солнечные батареи и другие устойчивые источники энергии широко используются в качестве эффективного охлаждения и отопления в зданиях по всему миру, но для новых 25-этажных зданий в Абу-Даби использованы уникальные новации, чтобы помочь эффективно управлять температурой в зданиях.

Автоматизированные системы солнечных экранов были разработаны широко известным архитектурным бюро Aedas. Эти системы солнечных экранов расположены на периферии здания и открываются и закрываются в зависимости от интенсивности солнечного тепла. Системы солнечных экранов в зданиях Аль-Бахар имеют поразительное сходство больших экранов с треугольниками из оригами.

Солнечные экраны расположены на расстоянии двух метров от периферии здания на раме, которая похожа на машрабию - арабский эквивалент производящих тени сетей, которые занимают важное место в архитектуре Ближнего Востока. «Машрабия» покрывает большую часть внешнего фасада здания.

Зонтичные треугольники имеют волокно-стеклянное покрытие и запрограммированы на открытие и закрытие в зависимости от бликов солнца, чтобы способствовать затенению интерьера здания от нагрева. Когда солнце движется дальше вниз вдоль своей повседневной траектории и интенсивность его тепла уменьшается, треугольники отходят с его пути и устройства закрываются автоматически с приходом сумерек.

В результате эффективного функционирования гигантских экранов, инвестиционный совет Абу-Даби, которому принадлежат башни Аль-Бахар, как ожидается, резко уменьшит их зависимость от кондиционеров, в сравнении с их коллегами.

Другая сторона нововведения включает в себя сильно тонированные стекла и искусственное освещение интерьера. Фотоэлектрические элементы, расположенные на южной стороне крыши или башни, продолжают генерировать около пяти процентов общей потребности зданий в энергии. Именно они питают оборудование, открывающее и закрывающее систему затенения.

Проект, который планируется завершить в ближайшие несколько месяцев, совсем недавно получил престижную награду за новшества, присвоенную Советом по высотным зданиям и городской среде.

r-energo.ru

aenergy.ru - Всесторонняя поддержка развития рынка возобновляемых источников энергии и рынка технологий экономии энергии в РФ