Нормирование, учет и регулирование потребления энергоресурсов

Нормирование расхода энергоресурсов включает раз­работку норм их потребления на производство продук­ции или оказание услуг и осуществление систематиче­ского контроля за их выполнением.

Норма расхода - это максимально допустимое коли­чество тепловой или электрической энергии для произ­водства единицы продукции или оказания услуги уста­новленного качества. Нормы устанавливаются на каждом предприятии на основании ведомственных инструкций и соответствующего республиканского положения по нор­мированию.

Нормы расхода энергоресурсов должны обосновывать­ся технико-экономическими расчетами с ориентацией на интенсификацию производства, внедрение достижений на­учно-технического прогресса и использование внутренних
резервов экономии. Они должны обеспечивать наиболь­ший выпуск продукции при наименьших затратах энер­горесурсов. Такие нормы являются прогрессивными.

Нормы использования энергоресурсов должны уста­навливаться применительно к планируемому, а не к до­стигнутому уровню организации производства с учетом внедрения новой прогрессивной техники и технологии. Они призваны обеспечить достижение определенной эко­номии топлива и энергии по сравнению с удельным фак­тически достигнутым расходом.

Нормы расхода тепловой и электрической энергии классифицируются по масштабу использования, составу расхода и времени действия.

По масштабу использования нормы делятся на инди­видуальные и групповые.

Индивидуальной называется норма расхода топлива, тепловой или электрической энергии на производство единицы продукции (оказания услуг). Устанавливается по типам или отдельным топливо-энергопотребляющим агрегатам, установкам, машинам, технологическим про­цессам и т. п.

Групповой называется норма расхода топлива, тепло­вой или электрической энергии на производство плани­руемого объема одноименной продукции (оказания услуг) согласно установленной номенклатуре.

По составу расхода нормы подразделяются на техно­логические и общепроизводственные.

Технологической называется норма расхода топлива, тепловой или электрической энергии, которая учитыва­ет их расход на основные и вспомогательные технологи­ческие процессы производства продукции или оказания услуг.

Общепроизводственной называется норма расхода тепловой или электрической энергии, которая учитыва­ет их расход на основные и вспомогательные технологи-

ческие процессы, вспомогательные нужды производства (общепроизводственное цеховое и заводское потребление, отопление, вентиляция, освещение и др.), а также техни­чески неизбежные потери энергии в тепловых и электри­ческих сетях предприятия (цеха), отнесенные на произ­водство данной продукции (услуги).

По времени действия нормы устанавливаются на пе­риоды - квартальные и годовые. В отдельных случаях нормы могут разрабатываться и по месяцам.

При разработке норм важно правильно выбрать еди­ницу измерения, на которую будет отнесен расход тепло­вой или электрической энергии, так как от этого во мно­гом зависит их подверженность случайным факторам.

Основными методами разработки норм расхода ТЭР являются расчетно-аналитический, опытно-эксперимен­тальный, статистический, приборный и смешанный.

Расчетно-аналитический метод основывается на ис­пользовании методик определения расчетных значений показателей при проектировании изделий.

Опытно-экспериментальный метод предполагает при­менение данных специально проведенных экспериментов по оценке показателей энергоэффективности опытных образцов энергопотребляющей продукции.

Статистический метод основывается на выборке и обработке статистических данных по показателям энер­гоэффективности продукции.

При оценке энергоэффективности приборным мето­дом используются результаты специальных испытаний промышленных образцов с измерением фактических зна­чений соответствующих показателей.

Смешанный представляет собой комбинацию двух или большего числа вышеперечисленных методов.

Для оценки расхода энергоресурсов приняты следую­щие единицы измерения: электроэнергии - киловатт-час (кВт-ч); тепловой - гигакалория или тысяча килокалорий
(Гкал или тыс. ккал); в СИ - джоуль (Дж). Для таких энергоносителей, как природный газ, сжатый воздух, кис­лород, ацетилен используют кубический метр (м³) при нормальных технических условиях (температура - О °С, давление 760 мм рт. ст.); жидкий кислород - килограмм (кг); вода - кубический метр (м³).

Для пересчета к одному виду топлива и (или) энергии необходимо использовать переводные энергетические эк­виваленты (табл. 5.15).

Таблица 5.15

В настоящее время для оценки энергоэффективности целесообразно использовать такой показатель, как тех­нологическое топливное число (ТТЧ), которое представ­ляет полную энергоемкость продукции - расход энергии и (или) топлива на изготовление единицы продукции, включая расходы на добычу, транспортирование, пере­работку полезных ископаемых и производство сырья, ма­териалов, деталей с учетом коэффициента их использо­вания. Другими словами, ТТЧ - это затраты всех видов энергии в данном и во всех предшествующих переделах технологического процесса, пересчитанных на необходи­мое для их получения топливо (в кг у. т. на единицу продукции), за вычетом тепловых, топливных, матери­альных и других ВЭР. В некоторых случаях ТТЧ удобно выражать в энергетических единицах (МДж/кг).

Для повышения эффективности производства продук­ции и услуг необходим контроль и учет за расходованием всех видов энергоресурсов, а также автоматизированное регулирование их потребления.

Измерение давления жидких и газообразных энерго­носителей производят индикаторными манометрами или тензометрами, температуры - стеклянно-жидкостными тер­мометрами, термопреобразователями (термопарами), термо­метрами сопротивления, электронными термометрами.

Для измерения расхода горячей и холодной воды ис­пользуются объемные, электромагнитные и ультразвуко­вые расходомеры. Расход пара определяется с помощью специальных расходомеров.

В жилых и общественных зданиях температура по­верхности отопительных приборов не должна превышать 95 °С, а температура воды в кранах горячего водоснаб­жения должна быть не ниже 50 и не выше 70 °С. Поэ­тому эффективный учет теплоты можно производить с помощью теплосчетчиков (например «Струмень ТС400»). В комплект прибора входят расходомер, термосопротив­ления и процессор. Диапазон измерения температур те­плоносителя 5-180 °С, расхода - 0,2-120 м³/ч.

Для учета расхода электроэнергии в настоящее вре­мя используются автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), которые предназначены не только для определения ее расхода, но и автоматиче­ского сбора, обработки и хранения данных со счетчиков электроэнергии и отображения полученной информации в удобном для анализа виде. В данном случае счетчики энер­гии являются важнейшим первичным элементом АСКУЭ.

До недавнего времени наибольшее распространение имели индукционные счетчики электрической энергии. В настоящее время они заменяются электронными с более высокой точностью измерения (класс точности - первый).

Современные счетчики строятся на базе микропроцессо­ров с цифровыми выходами и возможностью работы с компьютером.

Для анализа эффективности потребления электроэнер­гии кроме счетчиков учета используются и другие при­боры. Измерение электрической нагрузки может прово­диться как стационарными приборами (ваттметрами), так и портативными («клещами»). Потребляемая актив­ная мощность может измеряться с помощью портатив­ных и стационарных вольтметров и амперметров.

Для поиска потерь в системах транспортировки и по­требления энергоносителей (природного газа, горячей воды, пара, сжатого воздуха и др.) используются течеискатели. В трубопроводных системах для эффективного поиска мест утечки применяется ультразвуковой течеискатель, позво­ляющий быстро найти и локализовать повреждение.

Регулирование количества потребляемой энергии осу­ществляется автоматически либо вручную. Чаще всего используют автоматическое регулирование, поддержива­ющее постоянным или изменяющимся по определенному закону заданный физический параметр. Регулирование складывается из измерения состояния объекта и действу­ющих на него возмущений и воздействия на регулирую­щий орган объекта.

Автоматическое регулирование обеспечивает стабили­зацию (поддержание управляемых параметров постоянны­ми с заданной точностью), например поддержание темпе­ратуры в помещении с точностью ±2 °С, а также программ­ное управление (управление физическим параметром по заранее известному закону), например функциональную зависимость температуры теплоносителя в системе тепло­снабжения от температуры окружающей среды.

Типовая схема автоматического регулирования систе­мы теплопотребления здания представлена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Автоматическая система отпуска и учета теплоты в зданиях: 1 - датчик температуры наружного воздуха; 2 - регулятор; 3 - датчик температуры воды в прямом теплопроводе; 4 - насос; 5 - термостатиру ющий вентиль; 6 - датчик температуры помещения; 7 - отопительные приборы; 8 - датчик температуры воды в обратном теплопроводе; 9 - трехходовой регулирующий клапан с реверсивным приводом; 10 - электромагнитный расходомер; 11 - регулятор перепада давления; 12 - фильтр

Регулятор 2 предназначен для качественного и коли­чественного регулирования отпуска теплоты в системах отопления. При качественном регулировании температу­ры теплоносителя в отопительных приборах 7 контроль за последней осуществляется датчиком 3 в подающем тру­бопроводе. Для обеспечения комфортных условий в поме­щении температура теплоносителя изменяется в зависи­мости от температуры наружного воздуха, регистрируе­мой датчиком 1. Для более эффективного использования тепловой энергии регулятор ограничивает максимальное значение температуры «обратной» воды. Контроль над температурой проводится с помощью датчика 8, а регу­лирование осуществляется подмешиванием потока части «обратной» воды в «прямую» через реверсивный привод регулирующего трехходового клапана 9.

■ _____________ 5.5. Нормирование качества окружающей среды

При количественном регулировании управление те- плопотреблением производится насосом 4. При пониже­нии температуры наружного воздуха расход теплоноси­теля увеличивается, а при повышении - уменьшается. В данном случае учет тепловой энергии, потребляемой системой отопления, осуществляется на основании урав­нения теплового баланса путем измерения расхода дат­чиком 10 и температур «прямой» и «обратной» воды дат­чиками 3 и 8. Регулятор перепада давления прямого дей­ствия 11 поддерживает оптимальную разность давлений в подающем и обратном теплопроводах независимо от их колебаний и изменения расхода теплоносителя в систе­ме. При росте перепада давления клапан закрывается, а при снижении - открывается, что обеспечивает стабиль­ность работы системы теплоснабжения. Оптимальное ги­дравлическое уравновешивание стояков может вызвать уменьшение средней температуры циркуляционной воды на 1-3 °С. Снижение температуры воды на 1 °С соответ­ствует ежегодной экономии энергии, равной 5-8 %.

В двухтрубных системах отопления используется ин­дивидуальное регулирование отпуска теплоты на каждом отопительном приборе без ущерба для других потребите­лей. Оно может быть ручным и автоматическим. В по­следнем случае применяются термостатирующие венти­ли (радиаторные терморегуляторы), установка которых позволяет за отопительный сезон сэкономить примерно 15 % энергии. Понижение температуры в помещении на 1 °С снижает потребление энергии на 7 %.

Регулирование энергопотребления осуществляется так­же в системах вентиляции и кондиционирования возду­ха, горячего водоснабжения, освещения, сжатого возду­ха и др.