ПРОЕКТ ПО ВНЕДРЕНИЮ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЖИЛОМ МНОГОКВАРТИРНОМ ДОМЕ «ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ДОМ»

Кравченко Максим Владиславович

обучающийся 1 курса, профессия 140446.03 «Электромонтёр по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)»; ГБОУ СПО «НКПиИТ», г. Ноябрьск, ЯНАО,

E-mail: Sindboumk@mail.ru

Олифиренко Наталья Александровна

научный руководитель преподаватель специальных дисциплин высшей квалификационной категории, ГБОУ СПО «НКПиИТ», г. Ноябрьск, ЯНАО,

E-mail: nat-olifirenko@mail.ru

Этапы проекта

I этап — Организационно-диагностический: выявление возможностей повышения энергетической эффективности, проектирование схемы управления освещением подъезда с датчиками движения и регулированием светового потока светильников.

II этап — Практический: расчёт срока окупаемости.

III этап: Обобщающий: анализ энергопотребления и расчет экономических показателей работы системы автоматики на базе контроллера К2000Т

Актуальность проекта. Принятый 23 ноября 2009 г. Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [7] подвел черту под многолетними дискуссиями и убеждениями самих себя в том, что энергосбережением и повышением энергоэффективности заниматься надо. Закон обозначил первоочередные направления повышения энергоэффективности, сроки внедрения ключевых мероприятий, формы наказаний нерадивых и поощрений стремящихся.

Мероприятия, направленные на внедрение энергосберегающих технологий на Ямале реализуются в рамках окружной долгосрочной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Ямало-Ненецком автономном округе на период 2010—2015 гг. и на перспективу до 2020 года» [2]. Окружная программа по энергосбережению охватывает все отрасли экономики автономного округа и является не только инструментом повышения эффективности экономики и снижения бюджетных расходов на коммунальные услуги, но и одним из базовых элементов технического и технологического перевооружения предприятий, жилищного фонда, бюджетной сферы и топливно-энергетического комплекса.

Отрасль жилищно-коммунальное хозяйство как точка приложения основных усилий напрямую не выделена в Законе. Тем не менее, практически все сферы энергосбережения, выделенные Законом, относятся непосредственно к ЖКХ. По другому и быть не может, поскольку ЖКХ напрямую обеспечивает жизнедеятельность жилищной сферы, которая составляет треть национального имущества и обеспечивает деятельность значительной доли остального имущества (промышленных предприятий, сферы услуг, объектов бюджетной сферы). То есть более половины национального состояния пользуется услугами ЖКХ. На сегодня мы наблюдаем абсолютную невосприимчивость ЖКХ к энергосбережению.

По данным экспертов, 35—47 % всего объема получаемой в России энергии тратится впустую. При этом основные потери приходятся на сектор ЖКХ, где они достигают 40-70%, тогда как во всем мире нормой считается 7—8 %. Причем, в ЖКХ проблема сокращения энергопотребления стоит гораздо острее, чем в любом другом секторе экономики: здесь тратится больше половины всех топливно-энергетических ресурсов страны.

Наибольший потенциал энергосбережения в сфере ЖКХ находится именно в жилых домах. Дом использует большое количество энергии каждый день, 24 часа в сутки. Энергия нужна для обогрева зимой и охлаждения летом. Энергия дает свет, когда он необходим. Энергия обеспечивает дом горячей водой. И для работы различных электроприборов тоже необходима энергия.

Сейчас актуальным является строительство энергоэффективных зданий. Особенно впечатляющи в этом отношении успехи стран Западной Европы. Суммарный эффект экономии тепла во вновь возводимых жилых и коммерческих зданиях здесь составляет 50—70 %. Столь существенная экономия позволяет быстро окупить затраты от применения энергосберегающих технологий.

Цель — разработка и обоснование проекта по энергосбережению и повышению энергоэффективности в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ), обусловленного необходимостью снижения потребления электроэнергии за счет внедрения энергосберегающих технологий при эксплуатации жилого многоквартирного дома в г. Ноябрьске, а также переход на экономичное и рациональное расходование электроэнергии объектом ЖКХ при полном удовлетворении потребителей в количестве и качестве энергоресурсов; создание предпосылок энергосберегающего развития городского хозяйства.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

·     проанализировать способы использования энергетических ресурсов в сфере ЖКХ;

·     определить потенциал энергосбережения в сфере ЖКХ;

·     выявить возможности повышения энергетической эффективности в сфере ЖКХ;

·     разработать проект по энергосбережению и внедрению энергосберегающих технологий в ЖКХ;

·    экономически обосновать предлагаемый проект по энергосбережению и внедрению энергосберегающих технологий в ЖКХ.

Средства и способы достижения цели и задач проекта

Как вариант энергосберегающего развития в сфере ЖКХ предлагается повышение энергоэффективности экспериментального 9-этажного монолитно-кирпичного жилого дома г. Ноябрьска на улице Высоцкого за счет внедрения энергосберегающих технологий. Данный дом является составной частью жилого микрорайона № 7.

Современный уровень развития силовой электроники, микропроцессорных средств управления и контроля, средств автоматического регулирования позволяет широко использовать технические достижения для решения задач энергосбережения. Планируется, что в состав мероприятий, направленных на повышение энергоэффективности экспериментального жилого дома в г. Ноябрьске, будут входить следующие: установка и использования новой разработки — контроллера К2000Т, подключенного к группам «Освещение подъездов» и «Освещение у входа в подъезд», установка светодиодных светильников К2208Т, установка датчиков движения. При этом соблюдаются установленные СНИП 23-05-95 нормы освещенности [4] подъездов жилых домов в ночное время на уровне не менее 0,5 лк. Для измерения потребления электроэнергии на общедомовое освещение в доме будет установлен отдельный счетчик.

При автоматизации системы освещения (К2000Т + К2010+ датчики движения) можно применить любые представленные на рынке датчики движения или даже обычные кнопки.

Анализируя применение данного оборудования в других регионах, определено, что в апреле 2010 г зафиксирован рекорд экономии электроэнергии на жилом доме после установки оборудования без замены ламп накаливания — 81 %, город Белгород, монтаж выполнила фирма ТПК «МаСТЕРэлектрик». Практически такой же результат, но с лампами 13 Вт получен в г. Перми в 2011 г. Это подтверждено актом [1].

План мероприятий по реализации проекта

1.  Организационно-диагностический этап:

При помощи предложенного оборудования можно в автоматическом режиме одновременно управлять следующей осветительной нагрузкой жилого дома: коммунальное освещение (уличные светильники у подъезда); фасадное освещение (освещение придомовой территории); внутреннее освещение подъездов (три канала плавного регулирования яркости ламп, работающие по индивидуальным программам); архитектурная подсветка здания или рекламные щиты; освещение подвала (специальный алгоритм управления); освещение чердачного помещения (специальный алгоритм управления).

Контроллер плавно регулирует яркость ламп освещения подъездов в зависимости от времени суток и освещённости на улице. Когда люди идут на работу, возвращаются с работы, вечером до 23—00 лампы работают на мощности, близкой к номинальной. В остальное время суток яркость ламп понижается, достигая своего минимума в ночное время. Сутки поделены на 9 временных интервалов, в рамках которых можно программировать различную яркость ламп.

Схема управления освещением подъездов представлена в приложении 1.

Описание оборудования.

Контроллер К2000Т. С помощью этого контроллера, принцип действия которого основан на изменении яркости свечения ламп в зависимости от времени суток, освещённости на улице и нахождения людей в зоне действия датчиков движения, построена система управления освещением различных зон общего пользования здания. В частности — коридоров, холлов, лестничных маршей (с применением датчиков движения); фасадного и наружного освещения здания, архитектурной подсветкой или освещением рекламных щитов, подвалов, чердачных помещений и др.

В состав системы, кроме контроллера К2000Т, входят фотодатчик К2100, модуль аналогового управления К2010, люминесцентные светильники, датчики движения (пассивный инфракрасный датчик движения с так называемой «коридорной» зоной обнаружения).

В темное время суток контроллер К2000Т подает команду модулям аналогового управления К2010 на включение светильников, установленных в коридорах и холлах, на запрограммированную минимальную яркость. При появлении в зоне действия датчика движения человека, модуль К2010 переключает соответствующую группу светильников в режим полной яркости с задержкой на отключение 20—60 секунд. В системе предусмотрена также связь с другими инженерными системами здания — системой пожарной сигнализации и лифтовой автоматики.

При возникновении пожара освещение автоматически включается в режим полной яркости. При ремонте лифта (или нескольких лифтов) контроллер, получив сигнал об отключении главного выключателя лифта, автоматически переводит освещение межэтажных лестничных маршей в программируемый режим полной или повышенной яркости. В системе предусмотрен также специальный алгоритм управления освещением подвала и чердачного помещения.

Можно использовать следующие светильники:

· с люминесцентными лампами серии Т8: 1х18 Вт, 2х18 Вт, 1х36 Вт, 2х36 Вт и любые другие с диммируемым ЭПРА;

·  с люминесцентными лампами серии Т5: 1х14 Вт, 2х14 Вт и любые другие с ЭПРА;

·  с компактными люминесцентными лампами серий TC-L, PL и прочих мощностью 11 Вт, 13 Вт, 18 Вт, 24 Вт одно-и двухламповые с ЭПРА;

·  любые светодиодные светильники, источник питания которых имеет вход для управления световым потоком (диммированием) 1—10 В.

В качестве детектора наличия человека можно использовать:

·     инфракрасные датчики движения;

·     акустические датчики, выполненные в виде отдельного устройства;

·     обычные кнопки;

·     не использовать датчики движения вообще или использовать только в некоторых помещениях.

Принцип действия системы управления освещением основан на том, что контроллер К2000Т включает в нужное время соответствующие каналы освещения и поддерживает их яркость на запрограммированном уровне. При срабатывании датчика движения (или нажатии кнопки на этаже) освещение данного участка автоматически переводится в режим 100 % яркости с задержкой на отключение от 20 сек до 6 мин. Количество светильников на этаже может быть любым.

Преимущества данного варианта системы управления: работа с любыми типами ламп; работа с любыми типами датчиков движения; переход на светодиодное освещение осуществляется без замены системы автоматики жилого дома (полная совместимость); возможность подключения контроллера к любой системе диспетчеризации дома (микрорайона).

2. Практический этап

Расчёт срока окупаемости установки контроллера К2000Т и светильников с компактными люминесцентными лампами с функцией регулирования яркости К2213 на доме (9 этажей 3 подъездов).

Исходные данные для расчета: на доме установлены светильники с люминесцентными лампами 2х40 Вт. Принимаем для расчета мощность светильника равную 80 Вт.

В соответствии с проектом на каждом этаже установлено 6 светильников. Установленная мощность составляет:

80 Вт х 6 шт х 9 этажей х 3 подъезда = 12,960 кВт, в т. ч

·   горит постоянно: 80 Вт х 2 шт. х 9 этажей х 3 подъезда = 4,320 кВт (в приквартирном холле);

·  включается в тёмное время суток: 80 Вт х 4 шт. х 9 этажей х 3 подъезда = 8,64 кВт (лифтовой холл и лестничный марш).

Потребление электроэнергии за год:

4,32 кВт х 8760 час в год + 8,64 х 5840 час в год (время работы освещения в год для нашего региона – темное время суток 16 часов) = 88300,8 кВт*ч.  

Дополнительное потребление электроэнергии за счет повышения напряжения в сети на 5 % в ночное время ввиду разгрузки районных трансформаторов 6—10/0,4 кВ:

6 час в день х 365 дней х 12,96 кВт х 0,05 = 1419,12 кВт*ч в год.

Итого потребление без регулирования:

88300,8 + 1419,12 = 89719,92 кВт*ч в год.

Стоимость потреблённой электроэнергии за год:

89719,92 х 1,5 руб./кВт*ч (средняя цена дневного тарифа и ночного с учетом роста цен)= 134579,88 руб.

Примерные затраты на замену ламп:

162 ламп х 3 замены в год х 50 руб./шт. = 24300 руб.

Итого затраты на освещение без регулирования:

134579,88 + 24300 = 158879,88 руб. в год.

Затраты на освещение при установленном контроллере К2000 и замене светильников на антивандальные с компактной люминесцентной лампой мощностью 13 Вт и регулируемой яркостью (средний показатель экономии — 70 %):

134579,88 х 0,3 = 40374 руб.

Затраты на замену ламп (1 замена в 2,5 года):

162 ламп х 200 руб. / 2,5 = 12960 руб. в год.

Итого затраты на освещение с автоматическим регулированием:

40374 + 12960 = 53334 руб. в год.

Сумма экономии в год на один дом составит:

158879,88 – 53334 = 105545,88 руб.

Стоимость комплекта автоматики для дома с затратами на установку (70% от стоимости оборудования):

На 9 типовых этажей одной секции дома необходимо:

Примерная стоимость системы автоматики на 3 секции и 9 этажей — 101870 руб.

Примерная стоимость светодиодного светильника 8 Вт с регулируемым световым потоком — 1500 руб.

Примерная цена (Прайс-лист) на оборудование [1].

Стоимость комплекта автоматики для дома с затратами на установку (70 % от стоимости оборудования):

30561 х 1,7 = 51953,7 руб.

Стоимость светильников с КЛЛ мощностью 13 Вт К2213 с затратами на установку (50 % от стоимости светильников):

162 шт. х 490 руб. х 1,5 = 119070 руб.

Итого стоимость оборудования и монтажных работ:

51953,7 + 101870 = 171023,7 руб.

Срок окупаемости:

171023,7 / 105545,88 х 12 мес. = 19 мес. = 1,58 года.

В последующем сумма экономии электроэнергии составит 62803,944 кВт*ч и будет равна в денежном эквиваленте 105545,88 руб. в год при тарифе 1,5 руб./кВт*ч (в среднем для г. Ноябрьска).

3. Обобщающий этап

Что предлагается сейчас на рынке для управления освещением подъездов? Это в основном светильники со встроенными инфракрасными датчиками движения или акустическими выключателями (реагируют на звук). Их достоинства: хорошие показатели экономии электроэнергии. Недостатки: частые жалобы со стороны жильцов на некорректную работу акустических выключателей: многие из жильцов, особенно пожилого возраста, передвигаются по лестнице тихо и для того, чтобы светильник сработал, им приходится, например, хлопать в ладоши или топать ногой, что вызывает определённое недовольство, в т. ч. жильцов на лестничной площадке; если у кого-нибудь в подъезде живет собака, лающая без причины, лампы, как минимум на трех соседних этажах, горят практически постоянно; ложные сработки светильников вызывает также мусор, летящий по мусоропроводу; из-за старения конденсатора, задающего время включения светильника в электронной схеме, это время постоянно сокращается; при установке акустических светильников вносятся изменения в схему электроснабжения общедомового освещения — напряжение на светильниках присутствует постоянно. Если светильник украден, вместо него жильцы самостоятельно устанавливают обычный патрон с лампой накаливания, которая светит 24 часа в сутки. В результате вместо экономии получается перерасход электроэнергии; если на этаже установлено несколько светильников со встроенными датчиками и фотореле, то, как правило, включается только один из них — первый сработавший, так как остальные получают «запрет на включение» от встроенного фотореле, которое засвечивается первым включившимся светильником; запрет на госзакупки, а в последующем и оборот ламп накаливания, приведёт к тому, что в акустические светильники будут устанавливать обычные компактные энергосберегающие лампы, которые «не любят» частого включения-отключения (обычно они рассчитываются на 1000 циклов). Если, например, на этаже живёт 8 чел, то в среднем светильники включатся 30 раз в сутки, т. е. за месяц — 900 включений.

Предлагаемое оборудование требует минимальных затрат по установке (контроллер устанавливается за 1 день, т. к. всё оборудование находится в электрощитовой, установить и обслуживать систему управления может обычный электромонтер 4—5 разряда в течение 1 рабочего дня) [5]; работает с лампами накаливания, люминесцентными лампами, со светодиодными светильниками и лампами ДНАТ; устранит большинство незаконных подключений к линиям общедомового освещения, т. к. ни холодильник, ни стиральная машина не работают через предложенный силовой модуль; предлагаемые люминесцентные лампы рассчитаны на частые включения. Они управляются встроенным микроконтроллером, который предварительно плавно разогревает нить катода, управляет частотой и напряжением поджига. Лампы легко вырабатывают заявленный срок эксплуатации — 10 000 час; система с компактными люминесцентными лампами мощностью 13 Вт благодаря функции регулирования яркости позволяет получить среднесуточную мощность одного светильника равную 8 Вт, что сравнимо с мощностью светодиодного светильника, но при этом его цена в 4 раза ниже светодиодного.

Таким образом, преимуществами данного варианта системы управления являются:

·     готовое решение от производителя оборудования;

·     оборудование разработано и производится в России;

·     высокая надежность, небольшой срок окупаемости;

·     установку и обслуживание системы управления может производить обычный электромонтер 4—5 разряда;

·   возможность использования люминесцентных или светодиодных светильников с регулируемым световым потоком любого производителя;

·     гарантия на основное оборудование — 3 года, на датчики движения — 5 лет;

·     высокая надежность системы — при обрыве линии управления светильниками 1—10 В, они автоматически переключаются в режим 100 % яркости; при коротком замыкании этой линии — в режим минимальной яркости. Полного отключения освещения в подъездах по вине системы автоматики быть не может.

Расчет экономических показателей произведен по всем стадиям монтажа. Полученные результаты свидетельствуют, что экономия энергии в год при ее потреблении в экспериментальном доме действительно имеется и в итоге составит 105545,88 руб., что на 53334 руб. ниже, чем в аналоговых домах без внедрения энергосберегающих технологий, что свидетельствует о высокой энергоэффективности проекта.

Период окупаемости проекта составляет 19 месяцев или 1,58 года.

Стоимость разработки и внедрения проекта энергосбережения и повышения энергоэффективности жилого дома в г. Ноябрьске составляет около 171023,7 тыс. руб. Источником финансирования может стать любая из трех управляющих компаний города: ООО «Жилищный сервис», ОАО «Управление жилищного хозяйства», ООО «Ноябрьская жилищно-сервисная компания».

Риски и пути их преодоления

Риск есть вероятностная категория, и в этом смысле наиболее обоснованно с научных позиций характеризовать и измерять его как вероятность возникновения определенного уровня потерь. Таким образом, при обстоятельной всесторонней оценке риска следовало бы устанавливать для каждого абсолютного или относительного значения величины возможных потерь соответствующую вероятность возникновения такой величины.

Оценка рисков в проекте призвана предусмотреть все трудности на пути внедрения энергосберегающих технологий в жилом многоквартирном доме «Энергосберегающий дом» и избежать неприятностей. К самым существенным рискам можно отнести ограниченность и недостаток финансовых ресурсов для приобретения комплекта автоматики управления освещением подъезда; изменения экономической ситуации, влекущие резкий рост цен на оборудование; невыполнение договорных обязательств со стороны поставщиков оборудования; ущерб в результате аварии или стихийных бедствий.

Пути решения этих проблем лежат в уменьшении сроков разработки проекта и привлечении надежной управляющей компании, перед заключением договора на приобретение оборудования выбирать надежного поставщика. Для защиты от аварии или стихийных бедствий возможен метод страхования. Что касается форс-мажорных обстоятельств, то они могут привести лишь к возможному увеличению сроков или стоимости работ, но это с лихвой окупится высоким уровнем экономической эффективности.

Выводы

Таким образом, организация энергосбережения в масштабах страны – задача чрезвычайно сложная. Мероприятия по энергосбережению могут быть разными. Однако одним из самых действенных способов увеличения эффективности использования энергии является применение современных технологий энергосбережения. Энергосберегающие технологии позволяют решить сразу несколько задач: сэкономить существенную часть энергоресурсов, решить проблемы отечественного ЖКХ, повысить эффективность производства и уменьшить нагрузку на окружающую среду, создать предпосылки инновационного развития российской экономики.

Реализация проекта по энергосбережению и повышению энергоэффективности в г. Ноябрьске позволяет снизить энергоемкость в экспериментальном жилом доме, достигнуть высокого потенциала энергосбережения за счет применения ресурсосберегающих принципов в сфере ЖКХ, а также создать предпосылки энергосберегающего развития жилищно-коммунального хозяйства и перейти на экономичное расходование энергоресурсов.

Список литературы:

1.Автоматизация зданий — просто и доступно. Акт испытания системы управления освещением на базе контроллера К2000T и КЛЛ 13В т, г. Пермь. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://intelar.ru (дата обращения 25.11.12).

2.Окружная долгосрочная целевая программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Ямало-Ненецком автономном округе на период 2010—2015 годов и на перспективу до 2020 года». (Утверждена постановлением Правительства Ямало-Ненецкого автономного округа от 8 июля 2010 г. № 92-П).

3.РТМ 36.18.32.4-92. Проектирование электроустановок. Руководящий технический материал. Указания по расчету электрических нагрузок.

4.СНиП 23-05-95. Строительные нормы и правила Российской Федерации. Естественное и искусственное освещение.

5.СП 31-110-2003. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий.

6.Федеральный закон от 26 марта 2003 г. № 35-ФЗ «Об электроэнергетике» (с изменениями и дополнениями)

7.Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г.№ 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности»