Энергосберегающие технологии и материалы

Содержание Введение 2 1. Акту альность энергосбережения в РФ на современном этапе 3 2. Энер госберегающие технологии 4 Заклю чение 14 Списо к используемой литературы 15 Введение В последнее двадцатилетие энергетика обеспечивала р ост благосостояния в мире примерно в равных долях за счет увеличения про изводства энергоресурсов и улучшения их использования и в развитых стр анах меры по энергосбережению давала 60-65% экономического роста . В результате энергоемкость национального дохода уменьшилась за этот период в мире на 18% и в развитых странах – на 21-27% . Не случайно коренное повышение эне ргетической эффективности экономики (системных мер по энергосбережени ю ) является центральной задачей Эне ргетической стратегии России . Энер гетическая стратегия предусматривает интенсивную реализацию организ ационных и технологических мер экономии топлива и энергии, т.е. проведения целенаправленной энергосбер егающей политики . Для этого Россия р асполагает большим потенциалом организационного и технологического э нергосбережения . Реализация освое нных в отечественной и мировой практике организационных и технологиче ских мер по экономии энергоресурсов способна к 2020 году уменьшить их расхо д в стране на 40-48% или на 360-430 млн . т . у . т . в год . Около трети потенциала энергосбережения имеют отрасли ТЭК, др угая треть сосредоточена в остальных отраслях промышленности и в строи тельстве, свыше четверти – в коммунально-бытовом секторе, 6-7% - на транспорте и 3% - в сельском хозяйстве . 1. Актуальн ость энергосбережения в РФ на современном этапе Энергоресурсосбережение является одной из самых сер ьезных задач XXI века . От результатов решения этой проблемы зависит место нашего общества в ряду развитых в эк ономическом отношении стран и уровень жизни граждан . Россия не только располагает всеми необходимыми прир одными ресурсами и интеллектуальным потенциалом для успешного решения своих энергетических проблем, но и объективно является ресурсной базой для европейских и азиатских государств, экспортируя нефть, нефтепродук ты и природный газ в объемах, стратегически значимых для стран-импортеро в . Однако избыточность топливно-эне ргетических ресурсов в нашей стране совершенно не должна предусматрив ать энергорасточительность, т.к только энергоэффективное хозяйствование при открытой рын очной экономике является важнейшим фактором конкурентоспособности ро ссийских товаров и услуг . Перед общ еством поставлена очень амбициозная задача - добиться удвоения валового внутреннего продукта (ВВП ) за 10 лет, но решить эту задачу, не изменив ради кально отношение к энергоресурсосбережению, не снизив энергоемкость п роизводства, не удастся . Энергосбережение должно быть отнесено к стратегическим задачам госуда рства, являясь одновременно и основным методом обеспечения энергетиче ской безопасности, и единственным реальным способом сохранения высоки х доходов от экспорта углеводородного сырья . Требуемые для внутреннего развития энергоресурсы можно получить не то лько за счет увеличения добычи сырья в труднодоступных районах и строит ельства новых энергообъектов но и, с меньшими затратами, за счет энергос бережения непосредственно в центрах потребления энергоресурсов - больших и малых поселениях . Стратегическая цель энергосбережения одна и следует из его определени я - это повышение энергоэффективнос ти во всех отраслях, во всех поселениях и в стране в целом . И задача - определить, какими мерами и насколько можно осуществить это по вышение . Цели энергосбережения совпадают и с другими целями муниципальных обра зований, таких как улучшение экологической ситуации, повышение экономи чности систем энергоснабжения и др . Снижение потребления позволяет обеспечивать подключение новых потреб ителей при минимальных капитальных затратах на развитие инфраструктур ы и снимает проблемы выделения земельных участков под новое строительс тво объектов генерации, отчуждение санитарно-защитных зон и т.д., что в целом положительно сказывается на градостроительном развитии . Решение задач повышения энергоэффективности на сегодняшнем этапе, ког да существует большой резерв малозатратных мероприятий, также совпада ет с большинством стратегических целей государства и хозяйствующих су бъектов . 2. Энергосбер егающие технологии Одним из действенных способов уменьшить влияние чело века на природу является увеличение эффективности использования энерг ии - эне ргосберегающие технологии . В самом деле, современная энергетика, осн ованная в первую очередь на использовании ископаемых видов топлива (неф ть, газ, уголь ), оказывает наиболее ма ссивное воздействие на окружающую среду . Начиная от добычи, переработки и транспортировки энергоресур сов и заканчивая их сжиганием для получения тепла и электроэнергии - все это весьма пагубно отражается на э кологическом балансе планеты . Основная роль в увеличении эффективности использования энергии принад лежит современным энергосберегающим технологиям . После энергетического кризиса 70-х г одов XX века именно они стали приоритетными в развитии экономики Западно й Европы, а после начала рыночных реформ - и в нашей стране . При этом и х внедрение, помимо очевидных экологических плюсов, несет вполне реальн ые выгоды - уменьшение расходов, свя занных с энергетическими затратами . Энергосбережение сейчас становит ся одним из приоритетов политики любой компании, работающей в сфере прои зводства или сервиса . И дело здесь д аже не столько в экологических требованиях, сколько во вполне прагматич еском экономическом факторе . По данным специалистов, доля энергозатрат в себестоимости продукции в Р оссии достигает 30-40%, что значительно выше, чем, например, в западноевропейс ких странах . Одной из основных причи н такого положения являются устаревшие энергорасто чительные технологии , оборудование и приборы . Очевидно, что снижение таких издержек и п рименение энергосберегающих технологий позволяет повысить конкурент оспособность бизнеса . В России до 75% всей потребляемой электроэнергии на производствах исполь зуется для приведения в действие всевозможных электроприводов . Как правило, на большинстве отечественн ых предприятий установлены электродвигатели с большим запасом по мощн ости в расчете на максимальную производительность оборудования, несмо тря на то, что часы пиковой нагрузки составляют всего 15-20% общего времени ег о работы . В результате электродвига телям с постоянной скоростью вращения требуется значительно (до 60% ) больше энергии, чем это необходимо . По данным европейских экспертов, стоимость электроэнергии, потребляем ой ежегодно средним двигателем в промышленности, почти в 5 раз превосход ит его собственную стоимость . В связ и с этим очевидна необходимость применения энергосберегающих технолог ий и оптимизации оборудования с использованием электроприводов . Комплексно подойти к решению этой проблемы предлагает, например, японск ий концерн Omron, специализирующийся на выпуске продукции для автоматизаци и технологических и производственных процессов . В частности, хорошо себя зарекомендовали частотно-регулируемые электр оприводы со встроенными функциями оптимизации энер гопотребления . Суть заключается в гибком изменении частоты их вращения в зависимости от реальной нагрузк и, что позволяет сэкономить до 30-50% потребляемой электроэнергии . При этом зачастую не требуется замена станд артного электродвигателя, что особенно актуально при модернизации про изводств . Режим энергосбережения особенно актуален для механизмов, которые часть времени работают с пониженной на грузкой, - конвейеры, насосы, вентиля торы и т.п. Кроме снижен ия расхода электроэнергии, экономический эффект от применения частотн о-регулируемых электроприводов достигается путем увеличения ресурса р аботы электротехнического и механического оборудования, что становитс я дополнительным плюсом . Такие энергосберегающие электроприводы и средства автоматизации могут быть внедрены на большинстве п ромышленных предприятий и в сфере ЖКХ : от лифтов и вентиляционных установок до автоматизации предпр иятий, где нерациональный расход электроэнергии связан с наличием мора льно и физически устаревшего оборудования . По различным источникам, в европейских странах до 80% запускаемы х в эксплуатацию электроприводов уже являются регулируемыми . В нашей стране пока их доля гораздо ниже, а не обходимость использования энергосберегающих технологий все более акт уальна . Существуют и другие пути рациональнее использовать электроэнергию, пр ичем не только на производстве, но и в быту . Так, уже давно известны "умные" системы освещения, широко внедря емые в странах Западной Европы, США и особенно в Японии . Интерес к ним не удивителен, учитывая, что, в зависимос ти от назначения помещений, на освещение может расходоваться до 60% общего электропотребления жилых и офисных зданий . По расчетам специалистов российской компании "Светэк", разраба тывающей такие решения в нашей стране, энергосберегающие системы освещ ения позволяют снизить затраты на освещение до 8-10 раз ! Энергосберегающий эффект основан на том, что свет включается автоматически, именно когда он нужен . Выключатель имеет оптический датчик и микр офон . Днем, при высоком уровне освещ енности, освещение отключено . При на ступлении сумерек происходит активация микрофона . Если в радиусе до 5 м возникает шум (например, шаги или звук открываемой двери ), свет автоматически включается и горит, пока человек находится в помещении . Разумеется, такие системы освещения были бы не полными без использования энергосберегающих ламп . Их можно разделить на две группы по сферам использован ия : мощные энергосберегающие ламп ы больших размеров, предназначенные для освещения офисов, торговых площ адок, кафе, и компактные лампы со стандартными цоколями для использовани я в квартирах . Экономия электроэнер гии с применением таких ламп достигает 80%, не говоря уже о том, что по сравне нию с обычными лампами их время жизни во много раз больше . К числу наиболее "прожорливого" оборудования, используемого в жилых и оф исных помещениях, относится практически вся климатическая техника, пре жде всего, кондиционеры . Разумеется , борьба за энергоэффективность не могла пройти мимо этой категории быто вых устройств . Признанными авторитетами в области снижения энергоёмкости систем вентиляции и кондиционировани я являются компании Hoval (Лихтенштейн ) и Dantherm (Дания ). В своей продукции примен яют новейшие технологии и конструкторские разработки, позволяющие уме ньшить энергозатраты при сохранении высокой производительности . Например, отличительной особенностью агрегатов производства Hoval являет ся использование патентованного воздухораспределителя, обеспечивающ его формирование приточной струи с дальнобойностью от 3,5 до 18 м за счёт автоматически регулируемого положени я лопаток, закручивающих воздушный поток . Основным преимуществом такой конструкции является высокая эн ергетическая эффективность благодаря улучшенным показателям организ ации воздухообмена, рециркуляции воздуха и рекуперации тепла . По оценкам специалистов, в России более трети всех энергоресурсов стран ы расходуется на отопление жилых, офисных и производ ственных зданий . Поэтому все вышепе речисленные технологии и методы энергосбережения будут малоэффективны без борьбы с непродуктивными по терями тепла . Какими же путями можно повысить энергоэффективность в коммунальной сф ере ? По мнению специалистов компани и ROCKWOOL, мирового лидера в области производства негорючей теплоизоляции, сл едует выделить три основных направления энергосбережения . Во-первых, это снижение потерь на этапе выработки и транспортировки тепл а - то есть повышение эффективности работы ТЭС, модерни зация ЦТП с заменой неэкономичного оборудования, применение долговечн ых теплоизоляционных материалов при прокладке и модернизации тепловых сетей . Во-вторых, повышение энергоэффективности зданий за счет комплексного п рименения теплоизоляционных решений для наружных ограждающих констру кций (в первую очередь, фасадов и кровель ). В частности, штукатурные системы утепления фасадов ROCKFACADE позволя ют сократить теплопотери через внешние стены не менее чем в два раза . И, в-третьих, использование радиаторов отопления с автоматической регуляцией и систем вентиляции с фун кции рекуперации тепла . Какими же путями можно повысить энергоэффективность в коммунальной сф ере ? По мнению специалистов компани и ROCKWOOL, мирового лидера в области производства негорючей теплоизоляции, сл едует выделить три основных направления энергосбережения . Во-первых, это снижение потерь на этапе выра ботки и транспортировки тепла - то е сть повышение эффективности работы ТЭС, модернизация ЦТП с заменой неэк ономичного оборудования, применение долговечных теплоизоляционных ма териалов при прокладке и модернизации тепловых сетей . Во-вторых, повышение энергоэффективности зданий за с чет комплексного применения теплоизоляционных решений для наружных ог раждающих конструкций (в первую очередь, фасадов и кровель ). В частности, штукатурные системы утепления фасадов ROCKFACADE позволяют сократить теплопотери через внешние стены не мене е чем в два раза . И, в-третьих, использ ование радиаторов отопления с автоматической регуляцией и систем вент иляции с функции рекуперации тепла . В последние годы все энергоэффективные технологии объединяются в конц епцию так называемого пассивного дома, то есть жилища, максимально друже любного окружающей среде . В Западно й Европе сейчас строятся пассивные дома с энергопотреблением не более 15 Квт, ч/м3 год, что более чем в 10 раз экономичнее типовой отечественной "хруще вки" . Можно сказать, что такие здания - это будущее мирового строительств а, ведь они фактически отапливаются за счет тепла, выделяемого людьми и э лектроприборами . По словам Игоря Юсуфова, главы Минэнерго России, потенциал энергосбереж ения составляет не менее 400 миллионов тонн условного топлива в год или 30-40% в сего энергопотребления страны . В эк ологическом исчислении это сотни миллионов тонн углекислого газа, кото рые не попадут в атмосферу . Таким образом, энергосберегающие технологии позволяют решить сразу несколько задач : сэкономить существенную часть энергоресурсов, решить проблемы отечественного ЖКХ, повысить эффективность производства и ум еньшить нагрузку на окружающую среду . Энергосберегающие материалы Сегодня в России, да и во всем мире, наблюдается спрос н а энергосберегающие материалы, обусловленный ростом цен на энергоноси тели . Используются различные матер иалы для утепления стен, кровли и перекрытий . Рассмотрим основные из них . Минераловатные материалы – это теплоизоляционные материалы, которые изготовлены из камня и шлаков . Данны е материалы представляют собой вату, сырьем для которой служат базальто вые породы, известняк, доломит и прочие . Шлаковату производят из отработки изделий цветной и черной ме таллургии . Данные материалы облада ют рядом неоспоримых качеств – высокая тепло и звукоизоляция, устойчив ость к воздействию влаги, тепла, жидкостей . Они негорючие, легки, экологичны . Монтаж таких материалов довольно прост, так как они легко подда ются изменению форм и размеров . Мате риалы на основе минеральной ваты используются в противопожарных систе мах . Данные изделия часто используются при создании фасадных систем утепле ния как обычная мокрая штукатурка, а так же могут служить в качестве навесного теплоизоляционного слоя в фас адах и стенах . Применяются минераль новатные материалы при утеплении как внутренних, так и внешних стен . Материалы для теплоизоляции из стекловаты имеют схожие свойства с мине ралован н ыми изделиями, но имеется и ряд р азличий . Из-за того, что волокна стек ла более длинные и толстые, стекловата более упругая и прочная, она легко поддается деформации и принимает более ощутимые формы . Данный вид изоляции так же обладает высоким и звукоизоляционными свойствами . И зделия из стекловолокна не подвержены влиянию агрессивных сред, химиче ских веществ и микроорганизмов, поэтому срок их службы практически неог раничен . Стекловата так же негорюча . Стекловата хорошо подойдет для вну треннего утепления любых конструкций . Стекловолокно это более упругий и эластичный материал, чем стекловата . Он так же обладает всеми положитель ными качествами стекловаты . На осно ве стекловолокна был создан утеплительный материал Izover KT11, который может б ыть использован для широкого применения в различных типах зданий . Данным материалом можно утеплять как ки рпичные и деревянные, так и бетонные стены . Упаковка данного материала позволяет его транспортировку и х ранения без особых проблем . Еще одним современным теплоизоляционным материалом является пенополи стирол экструдированный . Плиты из п енополистирола обладают низкой теплопроводностью, причем довольно выс окой плотностью . Данный факт позвол яет применять этот материал не только в качестве утеплителя, но и как кон структивный материал, из которого может быть составлены часть стены или потолка . Так же пенополистирол обла дает низкой гигроскопичностью, то есть не впитывает влагу . Пенополистирол, который выпускается под торговой маркой URSA, трудновоспл аменяем и обладает хорошими звукоизоляционными качествами . Вспененный полиэтилен используется для тепло-, гидро - и звукоизоляции строительных и промышленных объекто в . Продукция выпускается в виде руло нов, матов, жгутов и полых труб стандартных толщин и диаметров . Например, изоляция для труб Стенофлекс-400 (Рос сия ) и Тубекс (Чехия ) представляет собой оболочки с продольным р азрезом, которые одеваются поверх труб и склеиваются специальным скотч ем, клеем или соединяются скобами . Э ти материалы легко режутся, поэтому с помощью специальных шаблонов можн о, даже не имея специальных навыков, без особого труда сделать изоляцию н а колена, вентили, ответвления . Пено полиэтилены имеют хорошие показатели теплопроводности – 0,04 Вт/(м*К ), при температуре + 25°С . По группе горючести они относятся к группе Г2, т.е. умеренногорючий по СНиПу 21-01-97* . Сопротивление диффузии пара (или паропрони цаемость ) – 4600, линейная температурн ая усадка - не более 1,5 %. Благодаря закрытой структуре ячеек, матери ал не боится воды : водопоглощение - менее 0,8% после 7 суток нахождения в во де . Вспененный полиэтилен обладает химической стойкостью к маслам, строительным материалам, биологически не разлагается . Рабочие температур ы этой изоляции – 50°С + 90°С, срок службы достигает 25 лет . Такая изоляция называется " отражающ ей ". Фольгированные материалы не тол ько позволяют облачить инженерные коммуникации в " эстетичную упаковку " , но и предотвратить тепловые потери, увеличить срок службы обо рудования . Основное отличие изоляции из вспененного каучука - это расширенный температурный диапазон (-200°С + 175°С ), более высокие показатели сопротивления ди ффузии пара (7000, а для некоторых модификаций - выше 10000 ) и четкое разделени е типов изоляции для конкретно выпол няемых задач : от криогенных установ ок до защиты паропроводов с температурой до + 175°С . Показатель теплопроводности синтетического каучука - 0,036 Вт/м*К при 0°С . Немаловажно, что данный тип изоляции имеет сертификат горю чести Г1 . Толщина стенок трубной изоляции из вспененного каучука представлена более широкой линей кой типоразмеров . Кроме того, изоляция труб со сверхнизкими температурами носителя возможн а только при помощи этого материала, т.к он характеризуется высоким показателем сопротивлени я проницаемости пара и специальными добавками, позволяющими отдельным маркам выдерживать температуру до – 200 °С . Использование материалов на вспененной основе дает комплексную защиту инженерных сетей . Исходя из парамет ров изоляционных материалов, можно оценить экономическую целесообразн ость использования того или иного типа изоляции в различных видах и нженерных систем . В системах горячего водоснабжения с температурой носителя до 90°С хорошо зарекомендовала себя изоляция на основе вспененного полиэтилена . Толщину стенок можно рассчитать при пом ощи компьютерных программ, предоставляемых производителями изоляции . При температуре носителя свыше 90°С необходимо использовать изоляцию на основе вспененного каучука, поскольку полиэтилен не способен долго выд ерживать такие температурные режимы без потери свойств . В системах холодного водоснабжения основной проблемой становится защи та труб от конденсата . С этим хорошо справляется каучуковая изоляция, но с экономической точки зрения удобн ее использовать изоляцию из пенополиэтилена с фольгированным слоем . Фольга служит отличным паробарьер ом . Для изоляции трубопроводов и воз духоводов систем кондиционирования применяется вспененный каучук или отражающая изоляция . Установка эти х материалов позволяет повысить эффективность системы, увеличить ее до лговечность и снизить уровень шума в соответствии с требованиями СНиП 23-03-2003 . В системах холодоснабжения и особенно в криогенных системах необходим о применение исключительно специализированных марок вспененного кауч ука, способных выдерживать низкие и сверхнизкие температуры . Это обусловлено их высоким сопротивлением диффузии водяного пара . Заключени е Организация энергосбережения в масштабах страны - задача чрезвычайно сложная . В России нет опыта осуществления столь знач ительных проектов при отсутствии жесткой властной вертикали . В то же время энергосбережение из популярно го лозунга постепенно превращается в насущную необходимость . Недостаток электрических мощностей и прир одного газа в периоды сильных похолоданий, глобальная борьба с выбросам и парниковых газов диктуют необходимость кардинального изменения отно шения к энергосбережению . В этот процесс должно быть вовлечено большинство органов власти, все орг анизации и граждане . Столь масштабн ая проблема может эффективно решаться в каждом муниципальном образова нии, регионе и в целом по России только программными методами с четким вы делением задач для каждого уровня . С татус Программ энергосбережения должен стать даже выше, чем у Программ р азвития коммунальной инфраструктуры, т.к развитие коммунальных систем может осущест вляться одновременно и путем энергосбережения, и созданием новых мощно стей . Снижение потребления энергор есурсов и увеличение мощности систем энергоснабжения - это взаимоувязанные процессы и должны расс матриваться при энергетическом планировании совместно . Список исп ользуемой литературы 1 . Кравченя Э .М., Козел Р .Н., Свирид И .П. О храна труда и энергосбережения . – М .: ТетраСистемс, 2008 . – 245 с . 2 . Свидерская О .В. Основы энергосбережения . Ответы на экзаменационные вопросы . – М .: Те траСистемс, 2008 . – 341 с . 3 . Федоров С .Н. Приоритетные направления для повышения эн ергоэффективности зданий // Энергос бережение, 2008 . - №5 . – с .2 3-25 .