С каждым годом вопросы энергоэффективности становятся всё более и более актуальными. Энергетические ресурсы истощаются, экологическое законодательство становится всё более и более строгим, а лишние операционные расходы делают предприятия неконкурентоспособными.

Формирование государственной политики в вопросах энергосберегающих технологий началось с принятия в 1992 году постановления Правительства РФ «О неотложных мерах по энергосбережению в области добычи, производства, транспортировки и использования нефти, газа и нефтепродуктов» (№371 от 01.06.1992). Тогда же Правительством РФ была одобрена «Концепция энергетической политики России», а в 1996 году вступил в силу Федеральный закон №28-ФЗ «Об энергосбережении».

В 2007 году в целях модернизации и технологического развития российской экономики и повышения её конкурентоспособности был принят Указ Президента РФ о приоритетных направлениях развития науки, технологий и техники в РФ, куда включены энергоэффективность и энергосбережение [1]. В 2009 году принят закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [2]. Принятие нового закона создало правовую основу для комплексной работы в области энергоэффективности.

Энергетическая политика России основывается на энергосберегающих технологиях. Выделяется три основных направления энергосбережения: полезное использование (утилизация) энергетических потерь, модернизация оборудования с целью уменьшения потерь энергии, интенсивное энергосбережение [3].

Внедрением энергосберегающих технологий озабочены все страны, что выражается в научных исследованиях и реальном внедрении полученных результатов. В России, в связи с большим разнообразием климатических зон, начали решаться задачи, связанные с внедрением энергоэффективных технологий. Одной из форм реализации энергетической политики является стимулирование использования энергоэффективных технологий. Оно выражается в льготном налогообложении инвестиций в основной капитал и новые исследования и технологии. Государственные программы поддержки такой политики финансируются из бюджета страны. Так, в государственной программе «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года» планировалось снизить энергоёмкость ВВП на 13,5 %. Планировалось выводить из эксплуатации старые неэффективные мощности, оборудование, установки, внедрять инновационные технологии и прогрессивное оборудование. Программу предполагалось реализовывать в два этапа: 2011-2015 и 2016-2020 годы. На первом этапе планировалось перейти на энергоэффективный путь развития экономики, на втором — обеспечить её движение по нему [4].

Повышение энергоэффективности зданий и сооружений за счёт дестратификации . 6/2016. Фото 1

В Российской Федерации выделяется три основных направления энергосбережения: полезное использование (утилизация) энергетических потерь, модернизация оборудования с целью уменьшения потерь энергии, интенсивное энергосбережение

Эта государственная программа в 2011 году была заменена и вступила в действие другая — «Энергоэффективность и развитие энергетики».

Госпрограмма включает в себя семь подпрограмм. Среди них «Развитие и модернизация электроэнергетики», «Развитие нефтяной отрасли», «Развитие газовой отрасли» и др. Как указано на сайте Правительства РФ, её реализация к 2020 году позволит, в частности, снизить энергоёмкость ВВП на 13,5 % (по сравнению с 2007 годом); увеличить среднюю глубину переработки нефти на уровне не ниже 85 %; снизить выбросы парниковых газов на 393 млн тонн экв. СО2. Этап системных преобразований, запланированный на 2011-2020 годы и направленный на реализацию принятых федеральных целевых программ (ФЦП) регионального развития Российской Федерации, предполагает ежегодное финансирование из федерального бюджета в объёме до 80 млрд рублей и увеличение доли внебюджетных источников в общем объёме финансирования до 90 % [4]. Эти ФЦП регионального развития основаны на следующих принципах: взаимосвязи и преемственности программ, ресурсосбережения, инфраструктурного обеспечения.

Несмотря на большое количество государственных программ, они не всегда приводят к реализации на конкретных объектах строительства энергоэффективных решений. Рассмотрим один из вариантов снижения теплопотерь, а значит — и эксплуатационных расходов на уже построенных или ещё проектируемых высотных зданиях с однообъёмными помещениями.

В силу физических особенностей более нагретый воздух всегда стремится вверх, этот процесс вызывает появление такого явления, как стратификация — рост температуры воздуха по мере увеличения высоты внутри помещения. Обычно градиент (grad) такой стратификации составляет порядка 1 °С/м. Что говорит нам о следующем: если мы имеем однообъёмное помещение высотой 15 м, то перепад температур между рабочей зоной (отметка +2.000) и кровлей (отметка +15.000) может достигать 13 °С (рис. 1), если не применять способы по борьбе со стратификацией.

Для потребителя данный перепад означает следующее: на каждый метр высоты здания он имеет дополнительные теплопотери за счёт роста температуры внутреннего воздуха. Конечно, можно понижать температуру внутри помещения, но вместе с этим понизится температура в рабочей зоне, что недопустимо по требованиям СП 60.13330.2012 [5]. Поэтому нужно бороться с этим явлением другими способами, например, установкой отдельных дестратификаторов, что удобно для уже построенных зданий, или использованием совмещённой с системой дестратификации системы вентиляции, что более экономично для вновь проектируемых зданий и сооружений.

Повышение энергоэффективности зданий и сооружений за счёт дестратификации . 6/2016. Фото 2

Совмещённая децентрализованная система отопления, вентиляции и дестратификации при её внедрении в процессе проектирования позволяет разом решить большое количество сложностей, с которыми сталкивается современный проектировщик: повышение энергоэффективности, упрощение проектирования и унификация оборудования

Совмещённая децентрализованная система отопления, вентиляции и дестратификации при её внедрении в процессе проектирования зданий и сооружений позволяет разом решить большое количество сложностей, с которыми сталкивается современный проектировщик:

  • повышение энергоэффективности за счёт снижения стратификации;
  • упрощение проектирования за счёт отсутствия необходимости заниматься разводкой воздуховодов;
  • унификация оборудования и применяемых решений — для ускорения проектирования, монтажа и пусконаладки.

Так что же даёт применение данных систем для конечного пользователя? За счёт применения специализированного оборудования можно добиться сокращения градиента с 1 °С/м до 0,2-0,3 °С/м. До начала работы данного оборудования тепловая диаграмма показана на рис. 2. В рабочей зоне температура составляет +14...+16 °C, а под потолком — до +30 °C.

Совмещённая с отоплением система дестратификации нашла широкое применение при инженерном обустройстве высотных складов и промышленных зданий, так как позволяет решить целый комплекс задач: раздача тёплого воздуха, отопление помещения, воздухораспределение, а также снижение операционных расходов на отопление

На рис. 3 показано, как тепловая диаграмма помещения преображается после непродолжительного времени работы дестратификатора.

Можно заметить, что в рабочей зоне температура поддерживается на комфортном уровне и даже немного увеличивается, но в пределах допустимых отклонений, а под потолком температура резко уменьшается до +23 °C, что значительно сказывается на теплопотерях через ограждающие конструкции. Рассмотрим, чему же равен эффект от применения данных технологий и в каких регионах РФ есть смысл их применять.

Для расчёта рассмотрим склад хранения продукции со следующими параметрами: длина L = 120 м; ширина S = 80 м; высота H = 14 м; поддерживаемая температура в рабочей зоне Трз = 16 °C; приведённое термическое сопротивление стен Rст = 2,5 м2·К/Вт; термическое сопротивление кровли Rкр = 3 м2·К/Вт. Параметры термического сопротивления взяты для производственных зданий с сухим и нормальным режимом работы согласно СП 50.13330.2012 [6].

Города постройки сооружения выбраны следующие: Белгород, Екатеринбург, Иркутск, Калининград.

Повышение энергоэффективности зданий и сооружений за счёт дестратификации . 6/2016. Фото 3

Несколько важных практических выводов: однообъёмные высотные здания подвержены явлению стратификации; стратификация значительно влияет на значения тепловых потерь зданий и сооружений; чем выше здание, тем более значительный вклад в теплопотери вносит явление стратификации; чем продолжительнее отопительный сезон, тем больше экономия за счёт применения системы дестратификации в абсолютном выражении; применение дестратификационного оборудования позволяет экономить свыше 20 % тепловой энергии

Имея эти исходные данные, получаем следующие производные величины.

Повышение энергоэффективности зданий и сооружений за счёт дестратификации . 6/2016. Фото 4

Выполнив все необходимые расчёты, сведём полученные для разных городов данные [7] в табл. 1.

Совмещённая с отоплением система дестратификации нашла широкое применение при инженерном обустройстве высотных складов и промышленных зданий, так как позволяет решить сразу целый комплекс задач: раздача тёплого воздуха, отопление помещения, воздухораспределение, а также снижение операционных расходов на отопление.

Выводы

Приведённые в данной статье примеры, расчёты и заключения позволяют сделать несколько важных практических выводов:

  • однообъёмные высотные здания подвержены явлению стратификации;
  • стратификация значительно влияет на значения тепловых потерь зданий и сооружений;
  • чем выше здание, тем более значительный вклад в теплопотери вносит явление стратификации;
  • чем продолжительнее отопительный сезон, тем больше экономия за счёт применения системы дестратификации в абсолютном выражении;
  • применение дестратификационного оборудования позволяет экономить свыше 20 % тепловой энергии.

Повышение энергоэффективности зданий и сооружений за счёт дестратификации . 6/2016. Фото 5