РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НОРМ РАСХОДА ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В СТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Инж. ЛОЗОВСКИЙ А. А., канд. техн. наук, доц. ЗЕМЛЯКОВ Г. В.
Белорусский национальный технический университет
Проблема энергосбережения в строительном производстве сложная и требует для своего решения системного подхода, позволяющего выработать комплексные энергосберегающие мероприятия, направленные на снижение расхода топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в процессе выполнения строительных работ. Нормирование расхода ТЭР в строительном производстве является одним из ключевых этапов разработки энергосберегающих организационно-технологических решений, которые позволяют регулировать энергосбережение в строительном производстве, повысить эффективность использования ТЭР и перевести энергопотребление в строительных организациях на нормативную базу. Под нормированием расхода ТЭР в строительном производстве понимается установление плановой меры потребления энергоресурсов при выполнении строительно-монтажных работ. Согласно Закону Республики Беларусь от 15 июля 1998 г. № 190-З «Об энергосбережении» основная задача нормирования расхода ТЭР в строительном производстве заключается в создании необходимых условий для рационального расходования энергоресурсов и наиболее эффективного их использования за счет применения в производстве и при планировании строительно-монтажных процессов технически и экономически прогрессивных норм расхода ТЭР. Предлагаемые методы расчета норм расхода ТЭР базируются на постановлении Комитета по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь от 19.11.2002 № 9 «Об утверждении Положения о нормировании расхода топлива, тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве Республики Беларусь».
Под нормой расхода ТЭР в строительном производстве можно понимать количество энергоресурсов, необходимое для создания едини-
цы доброкачественной продукции в условиях эффективной технологии и организации строительного производства. Индивидуальная норма расхода ТЭР - мера планового количества потребления ТЭР одним энергопотребителем на производство единицы продукции (работы), устанавливаемая по типам определенных энергопотребителей применительно к прогнозируемым объемам и условиям производства продукции (работ). Индивидуальная норма является технологической, служит для расчета групповой нормы расхода и определяется расчетами, экспериментально подтвержденными нормативно-техническими характеристиками энергопотребителей, с учетом достигнутых показателей энергопотребления и планируемого энергосбережения. Индивидуальная технологическая норма определяет расход ТЭР на основные производственные нужды - создание либо выполнение конкретного вида продукции (работ). В тех случаях, когда отдельные вспомогательные производственно-эксплуатационные нужды (создание требуемых параметров микроклимата, обеспечение мер по охране труда, пожарной безопасности, производственной санитарии и т. д.) являются составной частью технологического процесса, расходы энергоресурсов на них относятся к технологическим расходам.
Известные методики расчета норм расхода энергоресурсов позволяют определить только нормативный расход ТЭР для отдельных энергопотребителей (машин и механизмов), выраженный в конкретных физических единицах. Для удобства и простоты применения рассчитанных норм и их анализа при выполнении однородных строительных работ в различных условиях строительного производства предлагается использовать универсальную размерность, выраженную в количестве условного топлива, отнесенного к стоимости строительно-
монтажных работ. Такая размерность позволяет рассчитать групповые, технологические и общепроизводственные нормы, где учитывается расход различных видов ТЭР: электро- и тепловой энергии, всех видов топлива и пр. Перевод отдельных видов энергоресурсов к условному топливу производится с помощью соответствующих коэффициентов.
С учетом сказанного индивидуальная технологическая норма расхода ТЭР при производстве определенного вида продукции (работ) Нт рассчитывается по формуле
Нт —
От
V
(1)
где Отэр - количество расходуемого ТЭР при производстве продукции (работ), кг у. т.; V -объем произведенной продукции (работ), условная единица стоимости строительно-монтажных работ в базисных ценах 2006 г. (УЕ СМР).
При определении индивидуальных технологических норм с применением различных типов энергопотребителей рекомендуется использовать предлагаемые методы.
Для группы энергопотребителей с силовыми агрегатами типа двигателей внутреннего сгорания количество расходуемых ТЭР зависит от удельного расхода топлива, характеристик и технического состояния мощности двигателя и степени ее использования, времени работы двигателя и энергопотребителя в целом. Расход ТЭР в этом случае можно определить [1]:
Qт д7 дв Кто Квд Кмд Ктм Ки ^вр кт
к
От дв [дхол + (днор дхол ) Кмд ^ ^вр к Кикт, (3)
(2)
Кв
где д7 - удельный расход 7-го вида топлива при номинальной мощности двигателя энергопотребителя; N дв - номинальная мощность двигателя энергопотребителя; Кто - коэффициент, учитывающий расход ТЭР на ежесменное техническое обслуживание, на набор двигателем номинальной мощности (Кто = 1,03 для всех машин); Квд - коэффициент использования двигателя по времени; Кмд - то же по мощности; Ктм - коэффициент, учитывающий измене-
ние расхода ТЭР в зависимости от степени использования мощности двигателя; Ки - коэффициент, учитывающий износ энергопотребителя; д хол, днорм - величины расхода топлива на 1 л. с. номинальной мощности в 1 ч при холостой и нормальной нагрузках работы двигателя соответственно, кг у. т./ч; Кв - коэффициент использования времени работы энергопотребителя; t вр - время работы энергопотребителя, ч; кт - коэффициент перевода соответствующего вида топлива в условное топливо.
Для энергопотребителей, оборудованных электродвигателями, количество расходуемых ТЭР зависит от мощности электродвигателя и степени ее использования, а также времени работы двигателя [1]
е! _ дв Кмд Кпот Квд , 1
э _ К К tвр
(4)
где Кпот - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети и ее расход на вспомогательные нужды, определяется расчетом. При ориентировочных расчетах значение Кпот = = 1,05-1,10; Кпдн - коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке двигателя; Кп - поправочный коэффициент, учитывающий влияние мощности и степени загрузки двигателя; кэ - коэффициент перевода электроэнергии в условное топливо.
Количество ТЭР при выполнении электросварочных работ электродуговой сваркой можно определить следующим образом [1]:
Оэ —
вэ Уд ЩЛ1Ш ь
кэ.
П Он
(5)
где вэ - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии при холостом ходе сварочного аппарата,
вэ _ Ь
(1 -КП)КХ0Л • 103 КпУд I
(6)
Кп - коэффициент использования сварочного поста; Кхол - мощность холостого хода сварочного аппарата, кВт; I - сила тока, А; уд - номинальное напряжение дуги (среднее напряжение горения дуги), В; для автоматической сварки значение уд принимается в соответствии со справочно-техническими данными о режимах
сварки; mм - вес наплавляемого металла на 1 м шва, кг; 1ш - длина шва, м; п - КПД сварочной машины; ан - коэффициент наплавки, г/(а-ч).
Для приближенных расчетов значение
Рэ Уд
п ан
можно принимать равным: 6,5 - при ручной сварке постоянным током; 4,5 - при ручной сварке переменным током; 3,0-3,5 - при автоматической сварке переменным током под слоем флюса.
Расчет количества ТЭР при выполнении электросварочных работ электрической точечной сваркой можно определить по формуле
Q =
Уход/с СРЭф
3,6 -106
tCB Пт кЭ
(7)
где vXoл - напряжение холостого хода по ступеням во втором контуре сварочной машины, В; для приближенных расчетов значение vXOл = 3; 1С - сила сварочного тока, А,
j = (j - j
с \А 1 ± ход) ?
V2
(8)
I\ - наибольший начальный первичный ток для данной ступени сварочной машины, А; /хол -ток в первичной обмотке трансформатора на холостом ходу для данной ступени сварочной машины, А; V\ - первичное напряжение, В; v2 -вторичное напряжение, В; cos ф - коэффициент мощности сварочного аппарата; пт - количество свариваемых точек; t св - время сваривания одной точки, с.
Время сваривания зависит от геометрических размеров свариваемых изделий и приводится в справочно-технической литературе. В случае отсутствия справочных данных для определения значения t^ рекомендуется использовать следующие формулы для сваривания арматуры:
• периодического профиля диаметром менее 25 мм
34 490
(9)
гладкого профиля диаметром менее 25 мм
34 490 ,з,78.
(10)
• периодического профиля диаметром более 25 мм
218-106
j3,5.
(11)
гладкого профиля диаметром более 25 мм
82,3 -106
j3,92
(12)
Количество ТЭР при прогреве бетонных и железобетонных конструкций зависит от марки бетона, коэффициента армирования, теплоемкости бетона и цемента, начальной температуры и скорости ее подъема, продолжительности изотермического прогрева и пр. Энергозатраты в данном случае можно определить по формуле
Т - Т
Qэ =^раз"^ + К^пркэ, (13)
т
где ^раз - удельная мощность, необходимая для подъема температуры 1 м смеси до расчетного значения, кВт; Ыпр - то же 1 м3 бетонной смеси в период изотермического прогрева, кВт. ^раз и ^пр определяются по формулам:
раз
* = Q
*раз 864
N = -^лр 45 864:
(14)
(15)
где Qраз - количество теплоты, необходимое для подъема температуры 1 м3 смеси до расчетного значения, Дж (ккал); Qпр - то же для прогрева
1 м3 смеси, Дж (ккал).
Рассчитаем Qраз и Qпр следующим образом:
браз = коп Ч0У&т + RMn
T + T
-1 к > -1 н
- T
-L НТ
бпр = RMn (T - TH ),
(16)
(17)
где коп - коэффициент, учитывающий затраты теплоты на нагрев опалубки; для деревянной опалубки к оп = 1,1; - теплоемкость бетонной смеси, Дж (ккал)/(кг-°С); у - плотность бетон-
ной смеси, т/м3; Я - коэффициент теплоотдачи опалубки и ограждений, Дж (ккал)-м2-ч/°С. Для деревянной опалубки толщиной 25 и 40 мм Я = = 3,1-3,5 и Я = 2,3-2,5 соответственно; Мп -модуль поверхности прогреваемой конструкции; Тк - требуемая температура прогрева смеси, °С; Тн - начальная температура смеси, °С;
- скорость подъема температуры, °С/ч; Тнв -
температура наружного воздуха, °С; tпр - время изотермического прогрева смеси, ч.
Для всех формул значения коэффициентов следует принимать по справочно-технической литературе, в случае отсутствия необходимых данных - провести нормативные исследования, по результатам которых можно определить недостающие значения коэффициентов либо экспериментально зафиксировать количество израсходованных ТЭР и объем продукции (работы). При определении норм нужно учитывать тот факт, что на расход ТЭР в строительном производстве оказывает непосредственное влияние ряд факторов: метеорологических, территориальных, технологических и пр. Разработанная методика энергетического обследования строительно-монтажных процессов - энергоаудит - позволяет выявить эти факторы, выполнить их анализ и оценку влияния на уровень энергопотребления [3]. Установлено, что в зависимости от различных сочетаний влияющих факторов расход ТЭР в строительном производстве может увеличиваться от 6-10 % до 150-200 %, а для некоторых видов «мокрых» работ до 800-1000 %. Для учета таких воздействий в рассмотренные формулы при определении индивидуальных технологических норм предлагается вводить поправочный коэффициент Кп, значение которого определяется по результатам энергоаудита. Уточненное значение индивидуальной нормы расхода ТЭР Н вычислим по формуле
нп — Нт Кп. (18)
После расчета и внедрения норм необходимо регулярно выполнять их проверку и корректировку. Для этой цели рекомендуется использовать методику мониторинга расхода ТЭР в строительном производстве.
В Ы В О Д Ы
Рассмотренные методы определения индивидуальных технологических норм расхода ТЭР для основных видов энергопотребителей, участвующих в строительно-монтажных процессах, являются основой методики нормирования расхода ТЭР при выполнении строительно-монтажных работ [4]. Разработанная авторами методика нормирования расхода ТЭР в строительном производстве позволяет установить объективную меру потребления энергоресурсов как для отдельных строительно-монтажных работ, так и для строительного производства в целом, включающего расход ТЭР на технологические и вспомогательные нужды. Впервые предложено нормы расхода ТЭР выражать в условных единицах (кг у. т./УЕ СМР), что позволяет проводить анализ энергоемкости однородных строительных работ, выполняемых различными технологиями.
Впервые для выявления, учета и оценки факторов, влияющих на норму расхода ТЭР, предложена разработанная авторами методика энергетического обследования строительно-монтажных процессов - энергоаудит, в состав которой входит методика мониторинга расхода энергоресурсов в строительном производстве. Мониторинг ряда строительных объектов показал, что случаи нерационального расхода ТЭР в строительном производстве не единичны. Для снижения энергоемкости строительно-монтажных работ, повышения уровня энергосбережения предлагается внедрить нормирование расхода энергоресурсов в строительном производстве, установить строгий контроль за выполнением норм и ввести систему штрафов и поощрений для материальной стимуляции экономии ТЭР.
Рассчитанная по представленной методике индивидуальная технологическая норма при производстве земляных работ (отрывка котлована экскаватором ЭО 3323А) составляет 0,2445 кг у. т./УЕ СМР, а результаты мониторинга показывают, что фактический расход равен 0,2834 кг у. т./УЕ СМР, что превышает норму на 16 % [2, 3]. Аналогичным образом была установлена норма для обратной засып-
ки траншей фундаментов бульдозером ДЗ-42Г Нт = 0,3874 кг у. т./УЕ СМР, а фактический расход ТЭР по результатам мониторинга составил 0,4384 кг у. т./УЕ СМР, что превышает норму на 13 % (приложение 1).
Для осуществления мониторинга расхода ТЭР, энергоаудита строительно-монтажных процессов, нормирования расхода энергоресурсов и контроля за соблюдением установленных норм, а также организации энергосбережения в строительном производстве необходимо создать независимое специализированное научно-исследовательское подразделение (лабораторию для выполнения указанной работы на договорных началах со строительными организациями).
Форма (бланк) м(
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Каширин, Н. В. Задачник по техническому нормированию в строительстве. - Ч. 1: Техническое нормирование затрат труда, времени использования машин, расхода материалов и энергоресурсов / Н. В. Каширин. - М.: Высш. шк., 1968. - 204 с.
2. Лозовский, А. А. Мониторинг расхода ТЭР в строительном производстве / А. А. Лозовский // Архитектура и строительство. - 2010. - № 5. - С. 74-76.
3. Лозовский, А. А. Энергоаудит в строительном производстве / А. А. Лозовский // Строительная наука и техника. - 2010. - № 5 (32). - С. 71-73.
4. Лозовский, А. А. Нормирование расхода ТЭР в строительном производстве / А. А. Лозовский, Г. В. Земляков // Строительная наука и техника. - 2010. - № 5 (38). -С. 12-17.
Поступила 28.10.2011 Приложение 1
Таблица 1
лнга расхода ТЭР
Объект Блокированный жилой дом на десять квартир по ГП № 4.1 в поселке «Солнечный» Минского района МРЭ
№ Дата Время наблюдения
наблюдения Смена Начало Окончание Продолжительность
4 12.09.08 1 8 ч 00 мин 17 ч 00 мин 8 ч
Вид СМР Объем СМР Стоимость СМР
Разработка грунта в отвал 168 м3 306,931 УЕ СМР
Вид расхода ТЭР Технологические нужды
Земляные работы
Энергопотребитель Время работы Кол-во ТЭР Примечание
Одноковшовый экскаватор с обратной лопатой ЭО 3323 N
Единица измерения
ч кг кг у. т. %
Производственные затраты Под полной загрузкой 2,55 - - 37,4
Под неполной загрузкой 0,55 - - 7,7
При работе вхолостую 3,10 - - 42,6
Итого 6,20 - - 87,7
Потери Лишняя работа 1,55 - - 11,0
Непредвиденная работа 0,10 - - 1,3
Итого 1,65 - - 12,3
Всего 7,85 60 87 100,0
Удельный расход ТЭР 0,2834 кг у. т УЕ СМР
Объект Блокированный жилой дом на десять квартир по ГП № 4.1 в поселке «Солнечный» Минского района МРЭ
№ Дата Время наблюдения
наблюдения Смена Начало Окончание Продолжительность
5 30.04.09 1 8 ч 00 мин 17 ч 00 мин 8 ч
Вид СМР Объем СМР Стоимость СМР
Обратная засыпка котлована 450 м3 158,747 УЕ СМР
Вид расхода ТЭР Технологические нужды
Земляные работы
Энергопотребитель Время работы Кол-во ТЭР Примечание
Бульдозер ДЗ-42Г N
Единицы измерения
ч кг кг у. т. %
Производственные затраты Под полной загрузкой 1,73 - - 30,6
Под неполной загрузкой 0,35 - - 13,7
При работе вхолостую 2,08 - - 42,0
Итого 4,16 - - 86,3
Потери Лишняя работа 1,55 - - 9,7
Непредвиденная работа 0,10 - - 3,9
Итого 1,65 - - 13,6
Всего 5,81 48 69,6 100,0
Удельный расход ТЭР 0,4384 кг у.т УЕ СМР
Таблица 2
Расчет индивидуальной технологической нормы для отрывки котлована экскаватором ЭО 3323А
Наименование (марка) энер-гопотре-бителя Характеристика силового агрегата энергопотребителя Коэффициент Время работы энергопотребителя 1, ч Кол-во ТЭР б, кг у. т. Объем продукции (работ), V, УЕ СМР Индивидуальная технологическая норма расхода ТЭР Нт, кг у. т. УЕ СМР
Nм.дв, кВт qнорм, кг-диз. т. кВт-ч Кто Кмд Квд Ктм Ки Кт
Экскаватор ЭО 3323А 55,00 0,24 1,03 0,50 0,90 1,14 1,05 1,45 8,00 84,24 344,568 0,2445
Таблица 3
Расчет индивидуальной технологической нормы для обратной засыпки котлована бульдозером ДЗ-42Г
Наименование (марка) энергопотребителя Характеристика силового агрегата энергопотребителя Коэффициент Время работы энергопотребителя ^ ч Кол-во ТЭР б, кг у. т. Объем продукции (работ), V, УЕ СМР Индивидуальная технологическая норма расхода ТЭР Нт, кг у. т. УЕ СМР
Nм.дв, кВт qнорм, кг-диз. т. кВт-ч Кто Кмд Квд Ктм Ки Кт
Бульдозер ДЗ-42Г 66,00 0,24 1,03 0,40 0,86 1,28 1,05 1,45 8,00 86,77 224,006 0,3874