Повышение энергетической эффективности бюджетных учреждений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: finsoft@mail.ru

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

УДК 620.9 (470.21)

А. М. Клюкин, Н. М. Кузнецов, С. Н. Трибуналов

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЮДЖЕТНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ

Аннотация

Собраны и проанализированы сведения об объёме используемых энергетических ресурсов, о показателях энергетической эффективности. Произведена оценка возможной экономии энергетических ресурсов. Предложен перечень мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.

Ключевые слова:

энергоэффективность, энергетическое обследование, электропотребление, теплопотребление, затраты на энергоресурсы, энергосберегающие мероприятия.

A. М. Klyukin, N. M. Kuznetsov, S. N. Tribunalov

IMPROVING THE ENERGY EFFICIENCY OF BUDGETARY INSTITUTIONS

Abstract

Information about the volume of energy resources and the indicators of energy performance are collected and analyzed. Evaluation of possible energy savings produced. The list of measures on energy saving and increasing energy efficiency is proposed.

Keywords:

епегду efficiency, energy audit, power consumption, heat consumption, energy costs, energy-saving measures.

Бюджетные учреждения вправе заключать энергосервисные договоры, предметом которых является осуществление исполнителем мероприятий, направленных на энергосбережение и повышение энергетической

эффективности энергетических ресурсов.

Энергоэффективными являются мероприятия, направленные на снижение потребления объектом топливно-энергетических ресурсов. Особенно актуальными в бюджетной сфере являются следующие мероприятия: реконструкция индивидуальных тепловых пунктов с автоматическим

регулированием подачи тепловой энергии; установка тепловых экранов за батареями, промывка, гидравлическая наладка систем отопления [1, 2], установка термоклапанов на радиаторы отопления; замена ртутных ламп и светильников на натриевые или светодиодные для уличного освещения и светодиодных для внутреннего освещения; автоматическое регулирование

74

электрического освещения путем использования датчиков освещенности помещений и движения; установка частотно-регулируемого электропривода на насосы водоснабжения [3] и приточно-вытяжную вентиляцию.

У организации должен быть энергетический паспорт [4], составленный по результатам энергетического обследования [5, 6]. В отчете энергоаудитора [7] должны быть рекомендуемые мероприятия, и для каждого мероприятия указаны примерные требуемые инвестиции, сроки окупаемости и т.д. В первую очередь руководителю организации следует обратить внимание на эффективные мероприятия с короткими сроками окупаемости. Такие мероприятия представляют больший интерес для энергосервисной компании и инвестора.

Муниципальная автономная организация дополнительного образования «Детско-юношеская спортивная школа» (МАОДО «ДЮСШ») является бюджетной организацией. Здание относится к II группе зданий: здания капитальные со стенами из штучных камней или крупноблочные; колонны или столбы железобетонные либо кирпичные; перекрытия железобетонные или каменные, своды по металлическим балкам. Срок службы таких зданий составляет 150 лет. Фактический физический износ здания на момент обследования составляет 49 лет, физический износ составляет 33 %. Для функционирования учреждения используются следующие виды энергоресурсов: электрическая энергия, тепловая энергия, водопроводная вода.

Для оценки финансовых затрат на потребленные энергоресурсы (электроэнергия, тепловая энергия, водопроводная вода) был проведен анализ оплаченных счетов учреждения за 2010-2014 гг. Сводные данные по энергопотреблению и финансовым затратам представлены в табл.1. На рис.1 представлена динамика изменения потребления энергетических ресурсов (электроэнергии, тепловой энергии) с 2010 по 2014 гг., в тоннах условного топлива. Сведения о доле финансовых затрат по различным видам энергетических ресурсов представлены в таблице 2.

Таблица 1

Сводные данные по энергопотреблению и финансовым затратам

Показатель Единицы измерений 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г.

Электроэнергия тыс. кВт-ч 21.82 22.46 20.72 18.27 17.46

млн руб. 0.075 0.102 0.086 0.082 0.076

т у.т. 7.52 7.74 7.14 6.29 6.01

Тепловая энергия Гкал 329.40 307.30 332.20 307.86 328.74

млн руб. 0.634 0.674 0.758 0.793 0.907

т у.т. 48.95 45.66 49.36 45.75 48.85

Итого т у.т. 56.47 53.40 56.50 52.04 54.86

Итого млн руб. 0.709 0.776 0.844 0.875 0.983

Водопотребление тыс. м3 0.159 0.156 0.168 0.129 0.245

млн руб. 0.00163 0.0019 0.0023 0.0018 0.0036

Водоотведение тыс. м3 0.651 0.565 0.339 0.276 0.425

млн руб. 0.0069 0.007 0.0042 0.0038 0.0057

Суммарные затраты млн руб. 0.71753 0.7849 0.8505 0.8806 0.9923

75

Проведенный анализ данных финансовых затрат по оплате коммунальных услуг показывает, что суммарные затраты в 2014 г. составили около 1 млн руб., в том числе, млн руб.: на оплату электрической энергии приходится 0.076 (7.7 %); на оплату теплоэнергии - 0.907 (91.4 %); на оплату за услуги водоснабжения и водоотведения приходится 0.0093 (0.9 %). Существенная доля финансовых затрат приходится на потребление тепловой энергии. Это обусловлено тем, что в структуре потребленных энергоресурсов, приведенных к единому энергетическому эквиваленту (тонна условного топлива), основная доля принадлежит теплоэнергии. Кроме этого на структуре финансовых затрат сказывается высокий рост тарифов на энергоресурсы. За рассматриваемый период тариф на холодную воду и теплоэнергию вырос более чем в 1.4 раза, а на электроэнергию и водоотведение почти на четверть.

2010 2011 2012 2013 2014

■ эл.энергия ■ теплоэнергия

ч________________________________________________________________/

Рис.1. Потребление энергетических ресурсов

Таблица 2

Сведения о доле финансовых затрат по различным видам энергетических ресурсов, %

Ресурс 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г.

Электрическая энергия 10.5 13.0 10.1 9.3 7.7

Тепловая энергия 88.4 85.9 89.1 90.1 91.4

Водопотребление 1.1 1.1 0.8 0.6 0.9

Сравнительный анализ предоставленных данных по годам показывает, что за пятилетний период доля затрат по оплате электрической энергии снизилась до 7.7 % по сравнению с 2010 г. (10.5 %). Вместе с тем, на 3.3 % возросла доля затрат по оплате тепловой энергии. Потребление холодной воды и водоотведение осталось на уровне 1 %. Из вышесказанного следует, что приоритетным направлением по энергосбережению и экономии финансовых

76

средств является разработка мероприятий по экономии тепловой и электрической энергии.

Источником снабжения электроэнергией здания МАОДО «ДЮСШ» является трехфазный ввод 0.4 кВ от кабельной линии электропередач трансформаторной подстанции ТП-45. Разрешённая к использованию мощность, согласно приложению к Договору № 48 от 09.01.2014, составляет 20 кВт. Распределяющее устройство размещено в металлическом шкафу под лестницей 1 этажа (рис.2). В шкафу размещен узел учета, состоящий из счетчика СЕ-303/3(5-100)/230/400 1.0 класса точности, подключенного через

трансформаторы тока 100/5 (рис.3). Показания счетчиков ежемесячно снимаются и представляются в энергоснабжающую организацию, которая выставляет счета к оплате за потребленную электроэнергию.

Рис.2. Распределительное устройство Рис.3. Счетчик электрической энергии 0.4 кВ

На основании данных по расчетам с поставщиком электрической энергии на рис.4 представлен график помесячного потребления электроэнергии зданием. Неравномерность потребления электрической энергии определяется различной световой продолжительностью дней в различные месяцы года. Оплата счетов за электроэнергию в базовом году производилась своевременно в установленные договором сроки. Разрешённая к использованию мощность достаточна для обеспечения внутренних нужд помещений.

Данные об электропотреблении и финансовых затратах в 2010-2014 гг. представлены в табл.3 и на рис.4.

Таблица 3

Сведения об электропотреблении и финансовых затратах

Показатели 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г.

77

Электрическая энергия, тыс. кВтч 21.82 22.46 20.72 18.27 17.46

Фактическая оплата (с учетом НДС), млн руб. 0.075 0.102 0.086 0.082 0.076

2010г. 2011г. 2012г. 2013г. 2014г.

□ янв. Пфевр. Шмарт Папр. 1май йиюнь В июль Павг. Всент. Покт. Шнояб. Пдек.

^ л

Рис.4. График помесячного потребления электроэнергии

Рис.5. Электропотребление и затраты по оплате электроэнергии

Для освещения помещений здания в основном используются люминесцентные лампы типа ЛБ 18 и ЛБ-40. Коридоры и лестничные площадки в основном освещаются люминесцентными лампами. Подсобные и технические помещения освещаются лампами накаливания. Естественное освещение рабочих помещений выполнено оконными проемами (соответствующими требованиям норм СНиП 23-05-95). В среднем работает около 95 % установленных ламп. Согласно действующим нормам СНиП 23-05-95 горизонтальная освещенность в рабочих кабинетах, на высоте 0,8 м от пола, от светильников общего освещения должна быть не менее - 200 лк. Удельная мощность осветительных приборов для помещений составляет 12.6 Вт/м2, то есть удельная мощность

78

осветительных приборов не превышает значений, установленных нормативами. Управление освещением помещений - местное, с помощью выключателей, расположенных у дверей; освещение в коридорах включено постоянно по режиму работы учреждения; окна в помещениях имеют среднее загрязнение и по своим проектным показателям обеспечивают достаточные уровни освещенности в светлое время суток. Опыт эксплуатации датчиков движения показывает, что они позволяют сэкономить 70-80 % электрической энергии, затрачиваемой на освещение в здании. Датчики движения устанавливаются в административных и производственных зданиях. Целесообразна их установка в тех помещениях, где человек находится непродолжительное время (коридоры, лестницы, кладовые комнаты и т.д.). Суммарная осветительная мощность, где необходимо установить датчики движения, составляет 240 Вт. На основании экспериментальных данных время работы освещения при наличии датчика снижается на 40 %. Экономия электроэнергии составит 912 кВт ч. При тарифе за электроэнергию 4.5 руб. годовая экономия в денежном выражении составит 4100 руб.

Теплоснабжение помещений производится по договору на поставку тепловой энергии в горячей воде № 103-ХЭСК от 27.12.13. Отпуск тепловой энергии по договору составляет 342 Гкал/год с максимумом тепловой нагрузки на отопление 0.140 Гкал/ч, на ГВС 0,019 Гкал/ч. Теплоснабжение (отопление) здания спортивной школы осуществляется по двухтрубной тепловой сети. Границей раздела тепловых сетей по эксплуатационной ответственности сторон являются отключающие задвижки в тепловой камере 1-ТК-68. Присоединение тепловой сети к системе теплоснабжения осуществлено через индивидуальный тепловой пункт (ИТП), размещенный в подвальном помещении здания. Индивидуальный тепловой пункт оснащен коммерческим узлом учета тепловой энергии (рис.6). Система теплоснабжения здания - открытая, зависимая с разбором на горячее водоснабжение. В качестве отопительных приборов в основном используются регистры из металлических труб, в некоторых -чугунные и алюминиевые радиаторы (рис.7). Системы регулирования теплопотребления по зданию отсутствуют.

79

Рис.6. Узел учета тепловой энергии а

б

в

Рис.7. Радиаторы отопления: а - трубные; б - чугунные; в - алюминиевые

Система теплоснабжения обеспечивает тепловой энергией систему отопления и горячее водоснабжение помещений, осуществляя подачу нагретого теплоносителя. В качестве теплоносителя используется нагретая вода.

80

На основании предоставленных данных по расчетам с поставщиком тепловой энергии на рис.8 представлен график помесячного потребления тепловой энергии зданием за 2010-2014 гг. Система теплоснабжения позволяет эксплуатировать учреждение при различных температурах окружающего воздуха в полном объёме. При дальнейшей модернизации системы можно рекомендовать установку автоматизированного индивидуального теплового пункта.

Гкал

2010 2011 2012 2013 2014

□ янв. ■февр. Шмарт Шапр. Имей Шиюнь Ииюль Шавг. !сент. Шокт. Шнояб. Шдек.

Рис.8. График помесячного потребления тепловой энергии Годовая потребность в тепловой энергии помещений МАОДО «ДЮСШ» на отопление и ГВС составляет 342 Гкал. В выставленных счетах от теплоснабжающей организации за потребленную тепловую энергию деление на отопление и горячее водоснабжение не производится.

Суммарное потребление тепловой энергии учреждением и финансовые затраты на тепловую энергию представлены в табл.4 и на рис.9.

Таблица 4

Данные о потреблении тепловой энергии и затратах за 2010-2014 гг.

Показатели 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г.

Тепловая энергия, Гкал 329.40 307.30 332.20 307.86 328.74

Фактическая оплата (с учетом НДС), млн руб. 0.634 0.674 0.758 0.793 0.907

Сравнительный анализ теплопотребления за пятилетний период показывает, что потребление тепловой энергии в среднем установилось на уровне 320 Гкал в год, а незначительные отклонения 3.8-5 % в отдельные годы, по всей видимости, связаны с особенностью отопительного периода - более холодной и продолжительной зимой. Анализ теплопотребления в здании показал, что для эффективного использования энергоресурсов и возможности регулирования потребления тепловой энергии в системе отопления необходимо установить автоматизированный тепловой пункт с датчиками наружного и внутреннего воздуха. По соответствующей программе регулятор может осуществлять понижение температуры воздуха в помещениях в ночные часы и выходные дни, что наиболее актуально для зданий бюджетной сферы. Автоматизированное управление отопительной нагрузкой позволяет получить экономию в осенне-весенний период, когда распространенной проблемой

81

является наличие перетопов, связанное с особенностями центрального качественного регулирования тепловой нагрузки на источниках теплоснабжения.

Рис.9. Динамика потребления тепловой энергии за 2010-2014 гг.

Соотношение расчетного и фактического теплопотребления в 2014 базовом году показано на рис. 10.

Рис. 10. Расчетное и фактическое теплопотребление в базовом 2014 г., Гкал

Водоснабжение и водоотведение осуществляется по договору № 25 холодного водоснабжения и водоотведения от 25.12.13. с ОАО «Апатитыводоканал». В соответствии с Приложением № 1 к данному договору «Апатитыводоканал» обязуется обеспечить МАОДО «ДЮСШ» в базовом 2014 г. холодной водой в объеме 304 м3 и принять сточные воды в объеме 804 м3. Суммарное потребление воды (ХВС) за 2014 г. (базовый) составило 0.245 тыс. м3,

82

водоотведение - 0.425 тыс. м3. Суммарные финансовые затраты на

водоснабжение и водоотведение составили 9.3 тыс. руб. Сводные данные по водопотреблению и финансовые затраты за 2010-2014 гг. представлены на рис.11.

Рис.11. Динамика потребления и затраты на водопотребление

Водоснабжение для хозяйственно-бытовых нужд осуществляется централизованно. Источником водоснабжения служит городская водопроводная сеть. Ввод расположен в подвальном помещении. Подача воды обеспечивается за счет давления в наружной водопроводной сети. Основными потребителями воды являются санитарные узлы. В процессе обследования утечки сантехнического оборудования не обнаружены. Расчеты производятся по показаниям прибора учета. Направлением работы по экономии холодной воды является проведение профилактического осмотра и ремонта сантехнического оборудования на предмет утечек.

Автоматические сенсорные смесители служат для автоматического включения и отключения подачи воды, термостатического регулирования ее температуры и позволяют сэкономить до 50% горячей и холодной воды. Фактическое потребление горячей воды на смесительные устройства за год -180 м3. Фактическое потребление холодной воды на смесительные устройства за год - 245 м3. Коэффициент экономии автоматических сенсорных смесителей составляет 50 %. Годовая экономия горячей воды с установленными

автоматическими сенсорными смесителями составит 90 м3. Годовая экономия холодной воды с установленными автоматическими сенсорными смесителями составит 122.5 м3. При тарифе на горячую воду 15 руб/ м3 и на холодную воду 20 руб/ м3 годовая экономия в денежном выражении составит 3800 руб.

Выводы

Для совершенствования системы теплоснабжения здания муниципального бюджетного учреждения целесообразным является внедрение автоматизированного индивидуального теплового пункта с погодным регулированием, установка новых радиаторов отопления.

83

Литература

1. Кузнецов Н. М., Салина С. Ф. Опыт работы системы теплоснабжения г. Кировска и пути ее совершенствования / Энергетика Мурманской области в переходный период. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 1994. С. 126-135.

2. Кузнецов Н. М., Самсонов А. В., Бебихов Ю. В. Разработка метода моделирования рационализации систем тепло-водоснабжения северных городов с применением компьютерных технологий // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, Москва, 2012. № 1. С. 28-29.

3. Кузнецов Н. М., Колмаков А. А. Применение частотно-регулируемого электропривода на насосных станциях. Актуальные проблемы энергетики // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2008. Т. 70. С. 112-115.

4. Энергетический паспорт рег. № ЭП.834.063-0073-ОБ-04-15 потребителя топливно-энергетических ресурсов «Муниципальная автономная организация дополнительного образования «Детско-юношеская спортивная школа» // НП «ЕМОЭ», 2015. 52 с.

5. Кузнецов Н. М., Клюкин А. М., Трибуналов С. Н. Энергетическое

обследование - основа энергосбережения // Роль технических наук в развитии общества: Сб. статей Международной научно-практической

конференции. Уфа: Научный Центр "Аэтерна". 2014. С. 33-36.

6. Клюкин А. М., Кузнецов Н. М., Трибуналов С. Н. Энергетическое

обследование - основа эффективного управления энергопотреблением. // Труды Кольского научного центра. Энергетика, (28), вып. 10. 2015. С. 16-24.

7. Кузнецов Н. М., Клюкин А. М.. Трибуналов С. Н. Отчет по результатам энергетического обследования «Муниципальная автономная организация дополнительного образования «Детско-юношеская спортивная школа» // Апатиты, ФГБУН Кольский научный центр РАН, 2014. 43 с.

Сведения об авторах

Клюкин Александр Михайлович,

Заместитель директора Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21А

Эл. почта: kluk@ien.kolasc.net.ru

Кузнецов Николай Матвеевич,

Заведующий лабораторией энергетической эффективности и энергосбережения КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 14

Эл. почта: kuzn55@mail.ru

Трибуналов Сергей Николаевич,

Инженер лаборатории энергетической эффективности и энергосбережения КНЦ РАН.

Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 14

Эл. почта: leee51@mail.ru

84