Инженерные системы: относительные затраты электроэнергии

Одна из наиболее значимых проблем настоящего времени – минимизация потребления энергии инженерными системами различных строений в ходе их эксплуатации. Объем энергоресурсов, потребляемых объектами жилищно-коммунального хозяйства России, занимает существенную долю в суммарном энергетическом балансе РФ, в то время как запасы органического топлива постоянно уменьшаются при стабильном росте его стоимости.

Функционал важнейших инженерных систем жилых, общественных и промышленных зданий – принудительной вентиляции с применением технических средств, кондиционирования, отопления помещений и горячего водоснабжения (ГВС) – предусматривает нагрев и перемещение рабочей воздушной или жидкой среды. Это достигается путем использования насосов и вентиляторов, приводимых в действие нуждающимися в стабильной подаче электроэнергии двигателями.

Расчет электропотребления и теплозатрат

Энергопотребление является одной из составляющих общих эксплуатационных расходов на содержание здания. Расчет потребления электроэнергии инженерными системами необходим не только для получения статистических данных, но и для технико-экономического обоснования мероприятий по энергосбережению в этом сегменте.

Проведенное специалистами сопоставление тепловых затрат и энергопотребления приводных электродвигателей показало, что во многих ситуациях последним показателем можно пренебречь. Определить это помогают математические формулы, позволяющие вычислить количество передаваемой нагреваемой среде теплоты Q (Вт) и мощность вентиляторной или насосной установки N (Вт), перемещающей эту среду:

Для N дано 2 варианта формул – для воздуха и жидкой среды. Формулы учитывают такие характеристики:

• Расход потока: массовый G (кг/с) и объемный L = G/ρ (м³/с);
• Напор насоса: расчетный, учитывающий потери на сопротивления и трение Н (м) и геометрический, создаваемый водоразборной системой;
• Расчетное давление, создаваемое вентилятором с учетом всех потерь ΔР (Па);
• Параметры перемещаемой среды: удельную теплоемкость с (Дж/(кг·К)) и плотность ρ (кг/м3);
• Разность показателей температуры при нагреве среды ΔТ (К);
• КПД вентилятора либо насоса η.

Таким образом выводится безразмерное соотношение, характеризующее систему по удельным затратам электроэнергии, в общем виде представляемое двумя вариантами:

Получить оценку значимости критерия N для ключевых инженерных систем строения позволяют результаты расчета N, приведенные в таблице.

Актуальные мероприятия по энергосбережению

Полученные данные демонстрируют, что доля затрачиваемой побудителями тяги электроэнергии достаточно весома лишь в вентиляционных и кондиционирующих системах. Применительно к системам отопления и горячего водоснабжения достаточно в процессе проведения технико-экономических расчетов к расходу теплоты ввести надбавку, учитывающую разницу в цене электричества и тепловой энергии: 1,0-1,5% для ГВС и до 1% для отопительных систем.

Это свидетельствует о нецелесообразности разработки и внедрения мероприятий, предполагающих сокращение энергозатрат за счет уменьшения мощностных параметров насосов. Реальный экономический эффект может принести использование трубопроводов с меньшим диаметром, но с большей скоростью движения воды – это позволит добиться значительной экономии за счет более выгодной стоимости таких стальных труб.