Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Технология энергосбережения

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 072150.13.01
К покупке доступен более свежий выпуск Перейти
В учебнике рассмотрены вопросы энергосбережения в электро- и теплоэнергетике, использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, ее учета и реализации. Приведены законодательные и нормативные основы энергосбережения, описаны практические способы реализации энергосберегающей политики на промышленных предприятиях, объектах ЖКХ, транспорта, сельского хозяйства и бюджетных организаций, раскрыты экономические и экологические преимущества внедрения рациональных методов использования ТЭР, даны рекомендации по дальнейшему улучшению их использования. Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования последнего поколения. Для учащихся средних профессиональных учебных заведений энергетических и экологических профилей, специалистов бюджетных организаций, ЖКХ, занимающихся вопросами энергосбережения, а также энергетиков промышленных предприятий, транспорта, сельского хозяйства, преподавателей и слушателей курсов переподготовки кадров.
Сибикин, Ю. Д. Технология энергосбережения : учебник / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 336 с. — (Среднее профессиональное образование). — DOI 10.12737/textbook_59512a06453748.90320744. - ISBN 978-5-16-012666-1. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.ru/catalog/product/1865500 (дата обращения: 29.05.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
ТЕХНОЛОГИЯ

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 

Ю.Д. СИБИКИН
М.Ю. СИБИКИН

Москва

ИНФРА-М

2022

УЧЕБНИК

4-е издание, переработанное и дополненное

Рекомендовано в качестве учебного пособия 

для учебных заведений, реализующих программу 

среднего профессионального образования по специальностям 
13.02.02 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»,

13.02.07 «Электроснабжение (по отраслям)»,

13.02.03 «Электрические станции, сети и системы»

УДК 658.26(075.32)
ББК 31.19я723
 
С34

Сибикин Ю.Д.

Технология энергосбережения : учебник / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Си
бикин. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 
336 с.  — (Среднее профессиональное образование). — DOI 10.12737/
textbook_59512a06453748.90320744.

ISBN 978-5-16-012666-1 (print)
ISBN 978-5-16-105972-2 (online)
В учебнике рассмотрены вопросы энергосбережения в электро- и тепло
энергетике, использования нетрадиционных и возобновляемых источников 
энергии, ее учета и реализации. Приведены законодательные и нормативные 
основы энергосбережения, описаны практические способы реализации энергосберегающей политики на промышленных предприятиях, объектах ЖКХ, 
транспорта, сельского хозяйства и бюджетных организаций, раскрыты экономические и экологические преимущества внедрения рациональных методов 
использования ТЭР, даны рекомендации по дальнейшему улучшению их использования.

Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных 

стандартов среднего профессионального образования последнего поколения.

Для учащихся средних профессиональных учебных заведений энергетиче
ских и экологических профилей, специалистов бюджетных организаций, ЖКХ, 
занимающихся вопросами энергосбережения, а также энергетиков промышленных предприятий, транспорта, сельского хозяйства, преподавателей и слушателей курсов переподготовки кадров.

УДК 658.26(075.32)

ББК 31.19я723

Р е ц е н з е н т ы:

Атаров Н.З., доктор экономических наук, профессор, академик Российской 

академии естественных наук;

Отдельнов Г.М., начальник технического отдела ОАО «Гипротяжмаш»

А в т о р ы:

Сибикин Ю.Д., кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ди
ректор научной части «Гипронииэлектро»;

Сибикин М.Ю., инженер, главный технолог научно-технического центра 

«Оптим» электротехнической промышленности

ISBN 978-5-16-012666-1 (print)
ISBN 978-5-16-105972-2 (online)

© Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю., 

2006, 2010, 2012

© Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю., 

2018, с изменениями

С34

Предисловие

Стратегическая задача, поставленная Президентом и Правительством России перед обществом и государством, заключается в том, 
чтобы определить пути более эффективного использования природных энергетических ресурсов как важнейшего национального 
достояния страны для существенного (к 2030 г. — в 2 раза) повышения производимого социально ориентированного внутреннего 
валового продукта (ВВП) и качества жизни населения при снижении 
удельных энергетических и, как следствие, материальных затрат общества на свое развитие.
Энергоемкость ВВП России в 3,1 раза больше, чем в Евросоюзе, 
в 2,3 раза — чем в мире в целом. Россия тратит в 6 раз больше 
энергии на 1 м2 жилья, чем развитые страны.
Структурная реорганизация экономики России требует от энергетиков решения ряда новых специфических задач, а именно:
 
• создания правовой базы для эффективного управления энергетикой;
 
• поиска эффективных моделей и алгоритмов, обеспечивающих 
разработку оптимального баланса мощностей в энергосистемах 
применительно к новым экономическим условиям, высокую надежность тепло- и электроснабжения, снижение потерь тепловой 
энергии и электроэнергии в целях создания для их производителей и потребителей одинаково выгодных условий производства, 
передачи, распределения и потребления;
 
• совершенствования финансовой и инвестиционной политики 
производителей тепловой и электрической энергии;
 
• организации управления в условиях новых форм собственности, 
системы договоров и контрактов между производителем и потребителем электрической и тепловой энергии;
 
• разработки политики ценообразования на потребительском 
рынке электро- и теплоэнергии.
Целью учебника является ознакомление будущих специалистов 
с путями решения вышеперечисленных и других актуальных задач 
повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).
В программе СД.ДС.03 учебной дисциплины «Технология энергосбережения» заложены государственные требования к минимуму 
содержания и уровню подготовки выпускников-энергетиков, единые 
для всех форм обучения.

Материал, изложенный в книге, соответствует требованиям программы и содержит все необходимые инженерам-теплотехникам, 
теплоэнергетикам и энергетикам сведения для творческого решения 
сложных задач рационального использования и энергосбережения 
ТЭР.

Введение

Проблема энергоресурсосбережения является в настоящее время 
одной из наиболее актуальных для всего народного хозяйства 
России. Ее необходимо решать в кратчайшие сроки, так как только 
это позволит повысить эффективность использования топливноэнергетических и материальных ресурсов при производстве широкого спектра промышленной и сельскохозяйственной продукции 
и снизить энергопотребление создаваемых в Российской Федерации 
машин, промышленных и энергетических объектов.
Одними из основных потребителей топливных ресурсов в России 
являются тепло- и электрогенерирующие станции (ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС 
и РТС), ежегодно расходующие 351 млн т условного топлива (у.т.). 
Состояние парка этих станций не удовлетворяет современным требованиям как по расходу топлива, так и по экологическим показателям — количеству выбрасываемых в окружающую среду вредных 
оксидов серы, азота и углерода. Необходимость максимально возможного приближения ТЭЦ к городским потребителям тепловой 
энергии и их размещение в зонах массовой застройки привели 
к тому, что наряду с автомобильным транспортом они являются основными источниками экологического загрязнения.
С большими расходами топливных ресурсов связаны промышленные технологические процессы, и в первую очередь — выплавка 
металлов.
В связи с решением задачи удвоения ВВП к 2030 г. прогнозируемый 
рост промышленного производства потребует увеличения внутрен него рынка энергоресурсов: электроэнергии до 1365 млрд кВт ∙ ч;  
тепловой энергии до 1810 млн Гкал. Это еще более повышает значение энергосбережения, так как существуют высокая инерционность и капиталоемкость отраслей топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и необходимость сохранения объемов экспорта его 
продукции. Поэтому одним из приоритетов в деятельности ТЭК 
является принятие мер по эффективному использованию ТЭР и создание условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития.
По данным ученых, потенциал энергосбережения составляет 
30–35% современного энергопотребления в стране или 350–
400 млн т у.т. Использование большей части этого потенциала дешевле в несколько раз по сравнению с затратами, необходимыми на 
добычу и производство конечных энергоносителей.

Энергосбережение становится одним из эффективных средств 
решения проблем устойчивого энергоснабжения районов Крайнего 
Севера, Сибири и Дальнего Востока. Первоочередным комплексом 
мер по частичному снижению затрат федерального бюджета на поддержание северного завоза топлива, наряду с модернизацией энергетического оборудования, является использование бросовой тепловой энергии дизельных электростанций для дополнительной выработки тепловой энергии. Результаты исследований Минэнерго РФ 
подтверждают возможность замещения в 961 населенном пункте Севера около 2 млн т завозного топлива местными энергоресурсами 
путем строительства в этих населенных пунктах: ветровых электрических станций (ВЭС) суммарной мощностью 102 МВт, малых гидроэлектрических станций (ГЭС) мощностью 134 МВт, ТЭЦ на древесных отходах и торфе мощностью 190 МВт, геотермальных ТЭС 
мощностью 200 МВт, установок по переработке углеводородного 
сырья локальных месторождений мощностью 350 тыс. т в год и ряда 
других энергоустановок (тепловых насосов, солнечных коллекторов, 
фотоэлектрических станций).
В современных условиях энергосбережение в России служит 
одним из эффективных инструментов решения глобальных экологических проблем. Активная энергосберегающая политика является 
ключевым звеном, связывающим проблемы экологии и энергетики. 
Привлечение целевых инвестиций, направленных на реализацию 
энергоэффективных проектов, может явиться одним из важнейших 
элементов выполнения обязательств по снижению эмиссии парниковых газов в соответствии с Киотским протоколом, ратифицированным Государственной думой России и подписанным Президентом в ноябре 2004 г. Возможности Киотского протокола позволяют сформировать новые взаимоотношения между 
производителем энергии и инвестором. Предполагается, что такие 
гибкие механизмы, как торговля квотами на эмиссию и совместная 
реализация энергосберегающих проектов, приведут не только к снижению общих расходов на проведение мероприятий по сокращению 
выбросов, но и к созданию новых экономических инициатив для 
замены экологически грязного топлива и внедрения энергосберегающих технологий, изменяющих структуру производства.
До 80% всей потребляемой в стране тепловой энергии приходится 
на долю систем централизованного теплоснабжения. При этом по 
комбинированному циклу вырабатывается примерно 30% всей потребляемой тепловой энергии. Высокий уровень теплофикации 
в России позволяет экономить на ТЭЦ ежегодно 20 млн т у.т. Однако 
из-за неудовлетворительного состояния тепловых сетей имеют место 

большие потери при передаче тепловой энергии. Только в тепловых 
сетях, подключенных к ТЭЦ, сверхнормативные потери оцениваются в 15–17 млн т у.т. Предполагается, что экономия природного 
газа за счет реализации энергосберегающих мероприятий при передаче тепловой энергии составит 7–8 млрд м3 в 2030 г., что равноценно 
предотвращенному выбросу 14–16 млн т СО2 в 2030 г.
Большой вклад в решение задач рационального использования 
ТЭР в России внесли сотрудники многих министерств и ведомств. 
Благодаря их настойчивости и трудам выдающихся отечественных 
ученых и инженеров: Н.К. Байбакова, А.С. Басина, П.П. Безруких, 
В.В. Бушуева, С.Н. Ятрова, А.Ф. Дьякова, Б.П. Варнавского, 
Л.П. Гужновского, Л.В. Жилиной, А.Г. Завалко, Д.Г. Закирова, 
В.М. Зыкова, Ю.Д. Кузнецова, Р.В. Орлова, Е.В. Пашкова, С.И. Помазанова, В.И. Потапова, Н.К. Праведникова, М.М. Пчелина, 
М.Б. Плущевского, А.Ф. Лютенко, С.П. Сушона, Ю.А. Церерина 
и других проблема энергосбережения сдвинулась с мертвой точки и, 
очевидно, будет позитивно решаться в нашей стране поэтапно до 
2030 г.
Принятый Государственной думой РФ Федеральный закон от 
15 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» при 
реализации оказал позитивное влияние на решение проблемы энергосбережения. Законом предусматривалось:
 
• применение единых правил установления требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг;
 
• соответствие технического регулирования уровням развития национальной экономики, материально-технической и научной 
базы;
 
• единство правил и методов исследований (испытаний) и измерений при проведении процедур обязательной оценки соответствия;
 
• недопустимость ограничения конкуренции при осуществлении 
аккредитации и сертификации, а также внебюджетного финансирования государственного контроля (надзора) за соблюдением 
требований технических регламентов.

Глава 1 
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ

1.1. ТЕРмИНы И ОПРЕдЕлЕНИЯ

В учебных научно-технических и справочных изданиях, а также 
в нормативных документах, относящихся к энергетике, часто используются общетехнические и специальные термины. Рассмотрим 
некоторые из терминов, смысловое содержание которых необходимо 
четко знать читателям настоящей книги.
Энергетика — область хозяйства, охватывающая энергетические 
ресурсы: выработку, преобразование и использование различных 
видов энергии.
Теплоэнергетика — отрасль теплотехники, занимающаяся преобразованием тепловой энергии в другие виды энергии (механическую, 
электрическую).
Электрическая станция — промышленное предприятие, вырабатывающее электроэнергию и обеспечивающее ее передачу потребителям по электрической сети. На электростанции происходит преобразование энергии какого-либо природного источника в механическую энергию вращения турбины и далее с помощью 
электрических генераторов — в электроэнергию. В зависимости от 
того, какой природный источник энергии используется, выбирается 
тип электростанции.
Электростанции подразделяют на гидроэлектрические, тепловые 
и атомные. На гидроэлектростанциях в электрическую энергию преобразуется механическая энергия водного потока реки — гидравлическая энергия. На тепловых электростанциях (ТЭС) в электроэнергию преобразуется теплота, выделяющаяся при сжигании топлива. На атомных электростанциях (АЭС) в электрическую 
преобразуется тепловая энергия, выделяющаяся при делении ядер 
атомов урана, тория и других тяжелых элементов. В настоящее время 
исследуются возможности более широкого использования тепловой 
энергии вулканов и гейзеров на геотермических станциях, солнечной 
энергии — на гелиоэлектростанциях, энергии ветра — на ветроэлектростанциях, энергии приливов и отливов — на приливных электростанциях. Имеются опытные и промышленные установки, использующие энергию этих видов.

Гидроэлектрическая станция представляет собой совокупность 
сооружений, создающих напор воды, подводящих воду к турбинам 
и отводящих отработавшую воду из здания станции. Различные 
схемы преобразования энергии воды на ГЭС руслового, приплотинного и деривационного типа приведены в других курсах и здесь не 
рассматриваются. Принципиальная технологическая схема работы 
ГЭС представлена на рис. 1.1, а. Она выгодно отличается от схем 
работы всех других электростанций простотой процессов и надежностью элементов.
На ТЭС энергия, выделяемая при сгорании каменного угля, 
торфа, сланцев, газа, нефти и топлива других видов, преобразуется 
в электроэнергию по принципиальной технологической схеме, изображенной на рис. 1.1, б. Добыча, доставка и подготовка топлива 
к сжиганию в котлоагрегатах — сложные и дорогие процессы. Тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива, передается воде 
для получения в котлоагрегате перегретого пара высоких давления 
(до 30 МПа) и температуры (до 650°С).
Получение, передача к турбине и использование в турбине пара 
с такими параметрами — сложные процессы. Но все технические 
вопросы работы ТЭС решены, и тепловые электростанции являются 
основой современной энергетики. Не устранен главный недостаток 
ТЭС — низкий коэффициент полезного действия (КПД). Лишь 30–
40% теплоты, полученной при сгорании топлива, используется полезно. А остальная часть теплоты (70–60%) отдается охлаждающей 
воде при конденсации пара и дымовым газам. Эта энергия безвозвратно теряется.
На рис. 1.1, в приведена принципиальная технологическая схема 
атомной теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), не потребляющей органического топлива и не загрязняющей атмосферу. Для защиты от радиации АТЭЦ построена по трехконтурной схеме, согласно которой 
передача теплоты из термоядерного реактора в паровую турбину, вырабатывающую электроэнергию, осуществляется посредством циркулирующего во втором контуре промежуточного теплоносителя. 
Давление в третьем контуре с паровой турбиной выше, чем во 
втором, что предотвращает попадание теплоносителя из второго контура в третий.
Для централизованного теплоснабжения крупных объектов используют водогрейные котлы типа КВ-ТС и КВ-ТК для слоевого 
сжигания твердого топлива (рис. 1.2), типа КВ-ГМ — для сжигания 
газа и мазута и др.
Температурой называют физическую величину, характеризующую 
степень нагретости тела. С молекулярно-кинетической точки зрения, 

температура есть мера интенсивности теплового движения молекул. 
Численное значение связано с величиной средней кинетической 
энергии молекул.
В международной системе единиц (СИ) (табл. 1.1) единицей измерения абсолютной температуры является кельвин (К); на практике 
широкое распространение получило измерение температуры в градусах Цельсия (°С). Значения абсолютной температуры tК и температуры tС по шкале Цельсия связаны соотношением tК = tС + 273,15.
Совокупность значений температуры во всех точках рассматриваемого тела в данный момент времени называют температурным 
полем.
Поверхность внутри тела или на его границах, имеющую одинаковую температуру, называют изотермической.

Рис. 1.1. Принципиальные технологические схемы электростанций:
а — ГЭС; б — ТЭС; в — АТЭС; 1 — реактор; 2, 4 — теплообменники; 3 — турбина; 5 — 
насос; ЛЭП — линия электропередачи; ПН — питающий насос; Т — трансформатор; 
СН — собственные нужды; G — нагрузка

К покупке доступен более свежий выпуск Перейти