Для инструментальных замеров при проведении энергоаудита зданий используются следующие приборы: пирометр С-9Л, ультразвуковой расходомер жидкости «Postaflow MK-IIR», толщиномер SONAG E2, тепломер, приборы для определения подвижности воздуха и относительной влажности, токоизмерительные клещи Ц 4505, тестер М890G, люксметр Ю-116. К основным приборам, перечисленным выше, для проведения аудитов промышленных объектов добавляется электронный анализатор горения типа КМ 9006 «Quintox», позволяющий определять концентрации основных газообразных загрязнителей, коэффициент избытка воздуха, КПД котла, печей, топочных устройств.
Для эффективного решения задач снижения (а в некоторых случаях исключения) платы за потери в подводящих теплоту системах необходимо организовать постоянный учет и контроль расхода энергоносителей. Как показывают обследования, счетчики коммерческого учета тепловой энергии и воды установлены не во всех исследуемых объектах либо не на всех вводах. При значительной территории, прилегающей к объекту, больших объемах зданий рекомендуется на всех вводах в здание, объектах, сдаваемых в аренду, устанавливать счетчики технического учета.
Анализ результатов энергоаудитов, проведенных в действующих отопительных котельных малой теплопроизводительности, показал, что они нуждаются в замене, т. к. в большинстве случаев котлы и вспомогательное оборудование выработали свой ресурс.
Об электрохозяйстве систем теплоснабжения. В структурах теплоснабжения чаще бытует мнение о первостепенности задач теплоснабжения потребителей, что местами привело к игнорированию нарастающих проблем в электрохозяйстве объектов теплоснабжения и к роспуску квалифицированного электротехнического персонала. Этому способствует несовершенство нормативно-правовой базы целого комплекса проблем и застойное представления об электропотреблении объектов теплоснабжения.
Наиболее распространённые меры повышения эффективности использования электроэнергии, получившие широкое распространение в последние годы, это её экономия на замене освещения, установке устройств частотно-регулируемого привода и автоматизации технологических процессов. Следует отметить, что доля освещения в балансе потребления электроэнергии очень мала (до 5%), устройства ЧРП не всегда себя оправдывают, а автоматизация требует квалифицированного обслуживания. Поэтому, чаще приходится сталкиваться с ситуацией, когда персонал следит только за своевременным отключением освещения, ЧРП выходит из рабочего режима и персонал осуществляет переключения на прямое питание электродвигателей, в АСУТП не используется все возможности, АСКУЭ не введено в эксплуатацию или носит формальный вид, об управлении нагрузками и переключениями групп представление отсутствует.
Как ни парадоксально, но в системах теплоснабжения потенциал нерационального использования электрической мощности можно оценить в треть объёма всего её потребления, т.е. более 30 %, из которых на электродвигатели приходится 22 %, на освещение - до 3 % и выше, в управлении электроснабжением - 7-10 %.
В тоже время, следует заметить, что снижение удельного потребления электроэнергии и мощности и нормализация электроснабжения сопровождаются снижением тепловых потерь, выраженных экономией топлива в котельных и на источниках генерации электроэнергии. Полезный эффект может дать комплекс организационных мероприятий по совершенствованию учёта потребления топлива, электроэнергии и отпуску тепла.
Отдельные методы, требуют согласованного взаимодействия структур теплоснабжения, электроснабжения и администрации городов, районов.
Реализация метода «энергетической сетки» для компенсации реактивной мощности в энергосистеме непосредственно увязана с тарифным планом района потребителя и подразумевает использование электрических вводов котельных и ЦТП в качестве масштабной сетки, покрывающей весь город или район, как правило, находящихся в управлении одной или ограниченного состава структур энергоснабжения. Но задачи компенсации реактивной мощности целесообразно рассматривать одновременно с задачами высвобождения электрической мощности.
Превалирующими способами высвобождения мощности являются замена насосов и электродвигателей на энергоэффективные, замена освещения на энергосберегающее и установка автоматических компенсации реактивной мощности (КРМ), что выполняется в завершающий момент, а сами эти мероприятия должны сопровождаться дополнительным комплексом мер и процедур. Так как современные объекты оборудуются приборами учета, частотными преобразователями и устройствами плавного пуска, технологическими контроллерами, диспетчерскими блоками, компьютеризированными АСУТП и АСКУЭ, автоматикой горения, современной осветительной аппаратурой, и пр., электронная база которых требует электропитания высокого качества, сбалансированной нагрузки фаз, выровненного напряжения и чистых гармоник, компенсаторы реактивной мощности целесообразно дооснащать электрическими фильтрами.
Перераспределение финансовых потоков и реформы электроэнергетики повлекли к перераспределению нагрузок и мощностей, что в большинстве случаев создало серьёзные проблемы:
- режимы работы источников промышленного теплоснабжения не соответствует режимам теплопотребления коммунальной энергетики, и как следствие, это привело к нарушениям температурных графиков, дисбалансу сетей гидравлическому и тепловому;
- тепло, выработанное на ТЭЦ не находит своего потребителя, и как следствие, подлежит сбросу, дисбаланс в выработки электроэнергии и тепла на ТЭЦ привёл к перерасходам топлива и увеличению удельных расходов на выработку электроэнергии, к снижению КПД и качественных показателей ресурсов выработки, к росту тарифов как на электроэнергию, так и на тепло ТЭЦ;
- рост объёмов потребления тепловой энергии в системах централизованного теплоснабжения потребовал строительства новых котельных и увеличения производительности существующих мощностей, и как следствие, это привело к росту потребления топлива и электроэнергии на выработку тепла;
- отказ от децентрализации систем теплоснабжения, даже частичный, привёл к укрупнению тепловых сетей и росту потерь тепла и теплоносителя в них;
- изменение схем тепловых сетей (как правило, сети коммунальных предприятий не связаны с сетями ТЭЦ АО-Энерго) и присоединение новых тепловых источников повлекло перераспределение нагрузок и укрупнение сетей, что потребовало повышение насосной мощности на циркуляцию теплоносителя, а значит увеличение потребления электроэнергии на производство и передачу тепла.
Стоимость ТЭР перекладывается на стоимость услуг и продукции потребления и отражается на их качестве. Само производство продукции в нашей стране довольно энергоёмко, и по ряду отраслей в несколько раз превышает энергоёмкость аналогичной продукции других стран, что снижает её инвестиционную привлекательность и конкурентоспособность, а значит и приток денег в город или регион.
Создавшаяся ситуация в структурах теплоснабжения на сегодня потворствует неудержимому росту потребления топлива и электроэнергии, как в количественных, так и в удельных величинах. Эта тенденция усугубляется ростом потребления газа и снижением возможности использования других ресурсов. В свою очередь, на поставку газа затрачивается та же электроэнергия и топливо, и т.д.
Как известно, в структурах теплоснабжения оценка деятельности предприятий и тарификация производятся по удельным показателям расхода топлива, а вот удельные расходы электроэнергии и показатели мощности практически не нормируются и не отслеживаются. Этот факт является существенной недоработкой нормативной базы, тогда как удельные показатели потребления электроэнергии и электрической мощности могут служить значимыми индикаторами систем теплоснабжения, снижение которых и будет определяющим критерием оценки эффективности систем энергоснабжения. Поэтому, разработка и введение удельных электрических регуляторов и ограничений по коэффициентам использования электрической мощности сегодня целесообразно, обосновано и необходимо.
О насосном хозяйстве систем теплоснабжения. В поле особого внимания попадают насосы, необходимость оценки эффективности которых обоснована высокой долей потребления электроэнергии и мощности в электрическом балансе объектов теплоснабжения (до 85% и выше), и, как следствие, существенной долей финансовых затрат в структуре платежей.
Часто имеют место расхождения между фактическими характеристиками насосов и их учётными данными, не всегда соответствующим маркировке насосов. Если учесть, что технологии производства корпусов насосов, рабочих колёс, электродвигателей, уплотнений и пр. постоянно совершенствуются, то очевидно, что насосы 60-80-х годов прошлого века, никак не могут иметь более высокие показатели энергоэффективности, нежели современные насосы. Причин такого состояния в расхождении данных о насосах может быть много: ошибочная комплектация насосных пар при поставке и монтаже, неверная учётная запись, естественный износ, замена электродвигателя, некачественный ремонт и обслуживание, некачественное изготовление насосов и двигателей, срезка рабочего колеса, неверный подбор патрубков и т.д.
В связи с чем, представляется целесообразным предлагать предприятиям теплоснабжения произвести инвентаризацию насосного хозяйства, сверить технические характеристики с маркировкой насосов и электродвигателей. Если вопрос инвентаризации разрешим, то выверка технических характеристик представляется более сложной процедурой, для которой может потребоваться организация режимно-наладочных испытаний (РНИ) основного насосного парка. При этом следует обратить внимание на режимы эксплуатации и расхождения паспортных данных насосов с фактическим КПД насосов, с мощностью установленных электродвигателей и коэффициентом использования электрической мощности, сверить измеренные данные гидравлической характеристики насосов с их паспортными данными.
Предлагаемые меры позволят не только точно оценить фактические параметры насосного оборудования, но и грамотно оптимизировать работу насосов и управление ими, сократить плату за электрическую мощность, а при необходимости - заменить электродвигатель, механическую часть или насосную пару в целом, либо принять иное решение.
Как показали результаты обследований, неверный учёт потребляемой мощности, часов наработки и коэффициента загрузки может серьёзно изменить картинку параметров заявленной электрической мощности объектов, учёт потребления мощности и электроэнергии, и особенно в неотопительный период, когда параметры факта отличаются от заявки не в 10-ки, а порой в 100-ни раз. По показателям режимных дней меры практически не принимаются. Критерии необходимости выполнения РНИ и диагностики насосов могут быть назначены в обязательном порядке, исходя из состава и структуры насосного парка, возможностей эксплуатирующего предприятия, особенностей организации ремонтов и технического обслуживания. РНИ могут быть выполнены и выборочно, если выявлены какие-либо признаки несоответствия.
Для технико-экономического анализа сопоставление насосов осуществлено на соответствии технических характеристик: за основу аналога приняты рабочая точка (равный напор) и производительность насоса, затем частота вращения вала, мощность на валу, КПД и мощность электропривода.
Многообразие моделей насосов и технологий разных производителей всегда осложняет любой процесс сравнения.
Следует учесть, что установленные насосы чаще имеют завышенную мощность - соответственно коэффициент загрузки у них должен быть ниже, чем у сопоставляемых. Итогом замещения насосов, следовательно, будет разгрузка электрической схемы, снижение реактивной составляющей, увеличение коэффициента электрической мощности в энергосистеме, повышение эффективности использования электроэнергии и снижение её потребления.
Ожидаемый фактический экономический эффект, в среднем должен быть выше в 1, 5 раза.
С учётом наличия эксплуатационных затрат и времени уточнённой наработки насосов за год сроки окупаемости замены ожидаются в 2, 0-2, 5 раза ниже, что в денежном выражении компенсируется затратами на монтажно-наладочные работы.
Сопоставив существующие и современные насосы с энергоэффективными двигателями, можно наглядно представить потери электроэнергии в процентном отношении. Если предположить, что электродвигатели в системах теплоснабжения потребляют до 85% электроэнергии и более, то потенциал экономии электроэнергии можно оценить пропорционально примерно около 22, 0 %..
Коэффициенты мощности в энергосистеме при использовании насосов с энергоэффективными электродвигателями, без учёта возможной компенсации реактивной мощности, достигают 0, 96 на уровне 0, 4 кВ и 0, 98 - на 10 кВ.
Эффективность использования площади котельных на отпуск 1 Гкал теплоты увеличивается при этом в 7, 9 раз, коэффициент использования топлива увеличивается в 1, 35 раз. Причем, средние годовые удельные расходы электроэнергии при этом не должны превысить 12 кВтч/Гкал на отпуск тепла и 11 кВтч/Гкал на выработку (для сравнения, часто встречаются котельные с показателями, превышающими 150 и 100 кВтч/Гкал соответственно). Затраты при реконструкции мощности на 1 Гкал отпуска тепла в настоящем варианте также существенно меньше, чем при замене и реконструкции идентичных котлов; уменьшается сумма эксплуатационных расходов и т.д.
Учитывая опыт внедрения и эксплуатации современных автоматизированных котельных, реконструкция отдельно выбранных котельных с их переводом на класс котлов DHAL, или ТКН, позволит повысить резерв тепловой мощности существующих котельных и дополнительно принять нагрузки, высвободив устаревшие котельные мощности в резерв или ликвидировав их.