Основные направления энерго- и ресурсосбережения на транспорте

Железнодорожный транспорт. Как уже отмечалось, транспорт является одной из энергоемких отраслей народного хозяйства, поэтому мероприятия по экономии энергии на транспорте в целом, и на железнодорожном в частности, заслуживают повышенного внимания.

При потреблении и экономии топливно-энергетических ресурсов, необходимо выделять два направления, каждое из которых имеет свои технологические и организационные особенности.

1) тяговая энергетика, включающая в себя парк подвижного состава с большим количеством разнообразных по типу и мощности локомотивов и других мобильных транспортных установок

2) нетяговая (стационарная) энергетика, выполняющая работы по обеспечению надежного функционирования железных дорог как отрасли. Это энергетика ремонтных заводов, а в ряде случаев, и строительных предприятий. Этo энергетическое хозяйство железнодорожных станций и узлов, экипировочных устройств, систем погрузки и выгрузки, включая очистку и подготовку подвижного состава к дальнейшей работе. Путейская энергетика, а также энергетика коммунально-бытового обслуживания железнодорожных предприятий и прилегающего района.

Основными направлениями экономии энергии в тяговой энергетике являются:

1) Выбор наиболее экономичного, при прочих равных условиях, вида тяги;

2)Совершенствование конструкции локомотивов, вагонов и. других технических средств транспорта;

3) Улучшение организации и управления процессами перевозок, повышение уровня эксплуатации подвижного состава;

4) Планирование, нормирование и контроль за расходом энергоресурсов.

Существует отраслевая «Программа первоочередных мер по реализации потенциала энергосбережения на железнодорожном транспорте». В основу программы положен опыт последних лет, который показал, что энергетическая политика железных дорог должна быть ориентирована на проведение мер, сдерживающих темп роста и последующее снижение непроизводительных затрат энергоресурсов путем внедрения технических решений, непосредственно определяющих уровень удельного их расхода.

Задачу энергосбережения на железнодорожном транспорте можно сформулировать следующим образом: внедрение на всех уровнях управления системного подхода к проблеме, предусматривающего как стимулирование оптимизации энергопотребления, как и разработку и реализацию техни­ческих и организационных мер, стабилизирующих уровень энергозатраты и снижающие непроизводительные расходы за счет решений, которые непосредственно влияют на величину удельных расходов.

В сфере энергосбережения тяги поездов общие энергетические затраты можно представить в виде следующей суммы составляющих энергии:

• затрачиваемой на выполнение механической работы по преодолению сил трения в контакте рельсов и колес локомотивов и вагонов при взаимодействии движущихся пар трения подвижного состава и пути;

• затрачиваемой на преодоление подъемов на участках следования поездов;

• необходимой для реализации усилий в тяговом приводе;

• идущей на отопление и освещение поездов;

• определяемой потерями в системе электроснабжения (при электрической тяге).

Эти составляющие позволяют оценить удельные затраты энергии на механическую работу по перемещению грузов и пассажиров по железным дорогам. При этом важнейшую роль играет оптимизация соотношения между необходимым объемом железнодорожных перевозок и их организационным и техническим обеспечением. Так, завышенное количество локомотивов, используемых для перевозок грузов и пассажиров, нерациональная структура поездопотока, организация движения поездов с неграфиковыми остановками и многочисленными ограничениями скорости на участках могут существенно увеличить необходимый объем энергозатрат.

Расход энергии в комплексе определяется всей системой эксплуатации железных дорог. Службы движения в значительной степени влияют на общий расход энергоресурсов на тягу, обеспечивая определенный уровень эксплутационных показателей, связанных с затратами энергии.

К этим показателям относятся техническая и участковая скорости движения поездов, средняя масса поезда, среднесуточный пробег локомотивов, оборот вагонов, количество неграфиковых остановок поездов и ряд других. Технические службы - локомотивного хозяйства, электрификации, вагонного хозяйства, пути, обеспечивая необходимое техническое состояние подвижного состава и станционных устройств, также существенно влияют на соотношение общей и полезно затраченной энергии.

В области организации движения поездопотока существенные возможности связаны прежде всего с уменьшением количества неграфиковых остановок поездов и предупреждений об ограничении скорости движения. по состоянию пути. При трогании поезда критической массы на 10%-ном подъеме энергозатраты составили 1 % от общих затрат энергии на тягу такого поезда на расстоянии 250 км. В числе других мероприятий в этой области:

• введение в обращение поездов повышенной массы и длины, в том числе порожняков;

• реализация комплекса организационно-технических решений, направленных на увеличение суточного пробега вагонов,

• обеспечение оптимальных технической и участковой скоростей движения;

• использование локомотивов с лучшими энергетическими показателями;

• реализация оптимального тягового обеспечения поездов за счет секционирования электропоездов и локомотивов.

Уменьшение потерь на трение в контакте колесных пар подвижного состава и рельсов в значительной степени определяется широким внедрением смазывания рельсов и лубрикации колесных пар локомотивов. Исследования эффективности смазывания рельсов на равнинных прямых участках пути показали, что сопротивление движению уменьшается на 8-10% и, соответственно, расход энергии на тягу. На участках со сложным планом пути при смазывании рельсов экономия энергии возрастает. Существенный эффект может дать рациональный выбор критической нормы массы грузовых поездов, направленный на сокращение количества песка, подаваемого в зону контакта колеса с рельсами для стабилизации сцепления. Многое зависит и от хорошего технического состояния нагруженных пар трения деталей подвижного состава, а также от обеспечения расчетного соотношения между возвышением наружных рельсов в кривых участках пути и скоростью дви­жения поездов на этих участках.

Значительную экономию энергоресурсов при тяге поездов можно получить за счет умелого использования их кинетической энергии. Доказана возможность расчета траектории движения поезда по участку с заданными временем хода, ограничениями скорости, массой и длиной состава, при которой обеспечивается минимальное количество разгонов и торможений поезда и достигается максимальное время его движения по инерции на выбеге. В настоящее время эти результаты доведены до стадии практического использования в депо при разработке энергооптимальных режимных карт движения поездов и в системах автоматического управления локомотивами.

На электрифицированных линиях кинетическая энергия поезда может быть рекуперирована и возвращена в систему электроснабжения. Наиболее полная реализаций этих возможностей зависит от организации использования имеющихся систем рекуперации, совершенствования и обеспечения надежного приема рекуперируемой энергии.

Уменьшение потерь энергии в тяговом приводе в значительной степени связано с разработкой и реализацией рациональных режимов движения поездов, при которых оборудование локомотива работает с максимальным коэффициентом полезного действия. Крупным резервом сокращения потребляемых энергоресурсов является приведение в соответствии с реальной нагруженностью электрооборудования локомотивов энерге­тических затрат на его охлаждение.

Потери тягового электроснабжения условно оцениваются как разность показаний счетчиков общего потребления на тяговых подстанциях и так называемыми затратами на тягу поездов, Расхождение между вычисляемой таким способом величиной «условных потерь» в системе электроснабжения и технологическими потерями, которые складываются из потерь в контактной сети и оборудовании тяговых подстанций, очень существенно. Это еще раз говорит о необходимости первоочередного решения вопросов нормирования электроэнергии на тягу достижения реального баланса расхода между службами тяги и электроснабжения.

Важнейший резерв экономии топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте − это дальнейшее внедрение электровозной тяги. Электрификация каждых 10тыс.км железных дорог позволяет заменить электроэнергией до 7 млн. т. у. т. С учетом потерь в процессах преобразования и передачи это дает экономию 2 млн. т натурального дизельного топлива. На участках с электровозной тягой серьезным резервом экономии является рекуперация. Использование рекуперации в оптимальных размерах позволило бы сэкономить 1-1,5 TBт-ч электроэнергии. Значительная экономия может быть достигнута за счет снижения затрат энергии на вспомогательные (собственные) нужды (с 11 -12% до 6-7 %), а также снижения потерь энергии в контактной сети и на тяговых подстанциях и применения современного оборудования и автоматического регулирования.

Реализация перечисленных мер может дать экономию энергоресурсов на железнодорожном транспорте более 3 млн. т. у. т. Размеры экономии энергии на железнодорожном транспорте в значительной степени зависят от технического состояния подвижного состава, средств обеспечения и организации движения. Вынужденное снижение скорости, а тем более остановки в пути, сопровождаются перерасходом энергии. Одна остановка поезда сопровождается потерей энергии на торможение и последующий разгон и вызывает дополнительный расход до 150кBт-ч энергии или 50 кг дизельного топлива. Только из-за непредусмотренных остановок поезда у запрещающих сигналов на сети дорог ежегодно терялось свыше 300 млн. кBт-ч энергии и до 33 тыс. т дизельного топлива. Хороший уровень содержания пути, качественный ремонт локомотивов и вагонов, четкая работа устройств СЦБ и связи и др. снижают вероятность вынужденных остановок, и, следовательно, служат дополнительным резервом экономии по сравнению с предыдущим уровнем. Косвенная дополнительная экономия топливно-энергетических ресурсов заключена в снижении удельных весовых характеристик оборудования путем применения прогрессивных проектно­конструкторских решений и внедрения материалов-заменителей. Только замена чугунных тормозных колодок другим износостойким материалом позволила бы сократить потери чугуна на 300-350 тыс. т ежегодно.

Основные направления экономии энергии в нетяговой энергетике.

Оценивая возможности экономии топливно-энергетических ресурсов в стационарной энергетике, необходимо иметь в виду, что расход топлива в этом хозяйстве составляет почти половину общего расхода на железнодорожном транспорте.

В топливном балансе 55% расхода приходится на твердое топливо, 30-35% на жидкое (90% составляет мазут) и около 15% природный газ. Стационарные теплоэнергетические хозяйства включают в себя топливопотребляющие установки (паровые и водогрейные котлы, печи, горны, вагранка, электростанции и др.) и теплопотребляющие (паровые молоты и прессы, моечные машины, выварочные ванны, сушильные установки, устройства для подогрева топлива и смазки, обмывочные устройства, установки для разогрева смерзшихся грузов, пропарочные и пропиточные установки, весь комплекс коммунально-бытового теплопотребления и др.).

Основным резервом экономии топлива являются котельные и системы теплоснабжения коммунально-бытового потребления. В котельных расходуется около 55% топлива, используемого в стационарной энергетике. На железнодорожных узлах, станциях и заводах установлено свыше 15 тыс. разнотипных и маломощных паровых котлов, в том числе более 2 тыс. паровозных, и масса мелких водогрейных котлов. Отличительной особенностью систем теплоснабжения объектов железнодорожного транспорта является высокая степень децентрализации и большая разнотипность котлов. На отдельных узлах и станциях эксплуатируется до 35 котельных с котлами производительностью от 0,5 до 10 т/ч и десятки водогрейных.

При этом имеет место ведомственная разобщенность − подчиненность различным службам. Основными видами топлива являются: твердое (65%), жидкое (20%), природный газ (12%) и (3%) дрова и пр. Коэффициенты полезного действия котлов на твердом топливе находятся на уровне 40-­50%, на жидком топливе - 60-65% и на газообразном- 70-75%. Очень большие потери тепла имеют место в системах теплоснабжения. Практически полностью отсутствует автоматическое регулирование температуры сетевой воды и регенерации тепла в отопительных и вентиляционных установках. Только централизация теплоснабжения за счет ликвидации мелких индивидуальных котельных может дать в масштабах сети суммарную экономию топлива в размерах 2-2,3 млн. т.у. т. В год.

Существенная экономия топлива может быть получена за счет модернизации существующего оборудования. Так, перевод паровозных котлов на работу с избыточным давлением в топке (под наддувом) позволяет увеличить паропроизводительность в 2-2,5 раза и повысить КПД на 7­10%. Модернизация, только паровозных котлов (работающих в стационарных условиях) может дать экономию более 600 тыс. т топлива.

Нагревательные печи на заводах МПС имеют, как правило, завышенные площади пода, и работают с перерасходом топлива в 1,7-2,0 раза. С низкой эффективностью работают дерево- и пескосушильные установки: перерасход горячей воды, а следовательно, и тепла (в моечных машинах, при обмывке подвижного состава, промывке, пропарке и сушке цистерн и т. д.). Приведение в соответствие мощности печей, модернизация сушильных установок и установок обмывки деталей при ремонте подвижного состава ­это резервы экономии топлива.

Существенным недостатком, ликвидация которого даст возможность поднять экономичность стационарной энергетики, является слабая обеспеченность систем и установок приборами контроля и учета расходуемой тепловой энергии.

Установки отопления, вентиляции, кондиционирования, горячего водоснабжения, производства дистиллированной воды, обмывки подвижного состава, очистки вагонов от оставшихся грузов, промывки, пропарки и сушки цистерн, сушки песка и древесины, сушки изоляции тяговых электродвигателей и др., потребляя большое количество тепла, одновременно являются источниками большого количества тепла низкого потенциала, которое в настоящее время бесполезно выбрасывается в окружающую среду. Применение тепловых насосов, использующих резервы низко потенциального тепла этих установок, может дать значительный экономический эффект и сократить расходы топлива в стационарной энергетике железнодорожного транспорта.

Кроме тепловой энергии, в стационарной энергетике расходуется большое количество электрической энергии, которая на железнодорожных узлах используется на технологические цели (60-70%) и на освещение помещений (12-14%) и территории узла (17-20%). Особенностью электроэнергетического хозяйства является: нетиповое энергооборудование малой мощности. Режим работы оборудования при ремонте локомотивов и вагонов в депо и на заводах носит прерывистый характер включения и переменную загрузку. Как и в теплосиловом хозяйстве, большая ведомственная разобщенность и разбросанность потребителей по территории узла.

Основными путями экономии энергии являются: внедрение новых более экономичных технологий, модернизация существующего оборудования, совершенствование режима работы, внедрение передовых методов труда и соблюдение норм расхода энергии.

Так, замена электропечей сопротивления индукционными электропечами снижает расход электроэнергии в 1,5-2 раза. Увеличение загрузки печи за счет рациональной укладки деталей и снижения тепловых потерь может дать до 40% экономии. Перевод электросварки с постоянного тока на переменный обеспечивает снижение расхода электроэнергии в 2-3 раза; внедрение новой технологии обработки цистерн на промывочно-пропарочных станциях сэкономит 80-100 тыс, кBт-ч в год. Модернизация компрессорного хозяйства и снижение утечек воздуха в пневмосетях позволяет сэкономить 2-2,5 млн. кBт-ч в год. Выбор современных экономичных источников света, снижение потерь энергии в сетях, применение дистанционного управления системами даст возможность получить дополнительную экономию электроэнергии.

Автотранспорт. Основным резервом экономии топлива, потребляемого автомобилями, является повышение экономичности двигателей внутреннего сгорания. Так, замена карбюраторных двигателей дизельными позволит сэкономить до 30 - 35% расхода горючего. Следующими мероприятиями, которые дадут значительную экономию топлива на автотранспорте, являются; совершенствование технического состояния автотранспортных средств (качество ремонта, регулировки режимов работы, качество шин и др.) и режима движения (сокращения замедления и стоянок, вызывающих повышенные расходы топлива при ускорении); повышение эффективности использования подвижного состава (грузоподъемность, коэффициент загрузки, сокращение порожних пробегов).

Совершенствование учета и контроля за расходованием топлива и смазочных материалов и, конечно, улучшение качества автомобильных дорог. Расход горючего при движении по хорошим дорогам с твердым покрытием на 25­30% ниже по сравнению с расходом при движении по грунтовым дорогам. Важным резервом экономии топлива может быть применение электромобилей, внедрение которых в настоящее время сдерживается отсутствием надежных, легких и энергоемких аккумуляторов энергии.

Водный транспорт. Основными путями снижения расходов топлива при морских и речных перевозках в перспективе будет внедрение в качестве силовых двигателей дизелей, а также увеличение грузоподъемности судов. Одновременно необходимо совершенствовать организацию движения, повышать коэффициент загрузки, снижать простои под погрузкой и выгрузкой. Большое значение следует обращать на улучшение ходовых качеств судов. На речном транспорте одним из резервов экономии топлива является увеличение доли несамоходного флота, применение которого на перевозках позволяет уменьшить на 25-30% расход топлива по сравнению с самоходным флотом.

Воздушный транспорт. Быстро развивающийся воздушный транспорт является самым энергоемким. Внедрение газотурбинных двигателей, пришедших на смену поршневым, вызвало значительное увеличение удельных расходов топлива. Путями снижения удельного расхода топлива в авиации могут быть: дальнейшее совершенствование силовых установок самолетов, улучшение аэродинамических характеристик, повышение грузоподъемности и вместимости пассажиров при одновременном увеличении коэффициента загрузки, совершенствования технического и эксплуатационного обслуживания. В перспективе экономия топлива при авиатранспортных перевозках может быть получена за счет применения управляемых аэростатов и транспортных дирижаблей.

Этот новый вид транспорта может найти применение в труднодоступных районах страны с богатыми залежами природных ресурсов (полезных ископаемых, жидкого и газообразного топлива), на участках прокладки линий электропередач в малоосвоенных районах, при обслуживании геологоразведочных работ. К таким районам относятся значительные территории Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока, где отсутствуют железные дороги, крупные аэродромы и автомобильные дороги с твердым покрытием. Создание временных, прокладываемых по снегу дорог-зимников обходится от 3 до 25 тыс. руб. за каждый километр (на зимники ежегодно расходуется до 200 млн. руб.).

Одним из возможных путей решения транспортных проблем в отдаленных районах со сложными климатическими и ландшафтными условиями, при значительных протяженностях маршрутов и больших грузопотоках, является использование аэростатических летательных аппаратов. Так, применение систем аэростатической транспортировки газообразного и жидкого топлива на дальние расстояния по сравнению с традиционным трубопроводным транспортом будет иметь целый ряд преимуществ: значительно меньшей стоимостью транспортировки, обусловленной меньшими капитальными затратами на создание системы, экономией энергии, затрачиваемой на доставку из районов добычи в районы потребления, большой экономией металла, расходуемого на трубопроводы, возможностью использования бывших, в эксплуатации и истощенных месторождений в качестве естественных накопителей, заполняемых с помощью систем аэростатического транспорта нефтью и газом новых месторождений, с дальнейшим использованием имеющейся в районе системы трубопроводного транспорта. Применение систем аэростатического транспорта топлива в значительной мере снижает нарушение экологического равновесия в районах добычи и транспорта топлива.

По некоторым данным применение систем аэростатического транспорта 300 млрд. м3 газа и 100 млн. т нефти на расстояние 3 тыс. км позволит сэкономить по сравнению с трубопроводной системой транспорта 18,5 млн. т металла. Экономический эффект при этом составит 13,6 млрд. руб.

В 1975г. Киевским общественным конструкторским бюро по воздухоплаванию разработан проект системы аэростатической транспортировки топлива (САТТ) для транспортировки больших количеств газообразного и жидкого топлива на дальние расстояния с минимальными энергетическими затратами, относительно невысокими капиталовложениями и возможностью ввода в действие системы в короткий срок. В САТТ используется подъемная сила транспортируемого природного газа. Природный газ закачивается в буксируемые аэростаты-топливовозы (БАТ), которые шарнирно соединяются друг с другом и двумя дирижаблями Д-1, располагаемыми в головной и хвостовой частях аэростатического топливного поезда (АТП). Для уравновешивания БАТ в них предусматриваются встроенные емкости для закачки жидкого топлива. В проекте проработаны несколько вариантов аэростатических топливных поездов в зависимости от массы транспортируемого топлива. Так, АТП-7 предназначается для транспортировки 1,9 млн. нм газа и 1029 т жидкого топлива одновременно. Объем БАТ составляет 380 тыс. м3, длина - 202 м, максимальный диаметр - 60 м, число буксируемых аэростатов-топливовозов в поезде - 7. Скорость транспортировки − 100км/ч. Государственная экспертная комиссия страны, рассматривая проект САТТ, отметила, что «отечественный и зарубежный опыт создания дирижаблей, совре6менный уровень науки и техники подтверждают возможность практического осуществления способа транспортировки газообразного и жидкого топлива». Рекомендовала «приступить к широким исследовательским работам в области аэростатических поездов и дирижаблей, начать разработку проектов первых опытных поездов и кораблей».

В Новосибирском конструкторском бюро был разработан проект дирижабля, предназначенного для транспортировки 100 тыс. нм природного газа. В качестве балласта, для уравновешивания подъемной силы природного газа применяются нефть, метанол и другие жидкие топлива. В качестве топлива для маршевых двигателей используется транспортируемый газ.

В условиях Якутии себестоимость транспортировки на дирижаблях составляет 5-16 коп. на 1 ткм, тогда как в случае применения автотранспорта по зимникам-18 коп. на 1 ткм, а транспортных самолетов и вертолетов - 20 и 168-440 коп. на 1 ткм соответственно.

По некоторым опубликованным данным транспортировка грузов с плотностью меньше 0,4 т/ м3 на дирижаблях экономичнее, чем на самолетах, а при плотности меньше 0,2 т/м3 − экономичнее по сравнению даже с наземными видами транспорта.

Трубопроводный транспорт. По трубопроводам транспортируется: природный газ, нефть, нефтепродукты, твердое топливо и другие материалы. Учитывая приоритет трубопроводного транспорта при транспортировке большого количества газообразного топлива и нефти, уделяется особое внимание на экономичность этого вида транспорта. Снижение энерге­тических затрат на перекачку по трубопроводам газа может быть получено за счет выбора оптимальной пропускной способности, обуславливаемой диаметром трубопровода и рабочим давлением. Большое значение придается выбору шага, мощности и виду привода компрессорных станций. Чем больше диаметр трубопровода и рабочее давление, тем выше пропускная способность газопровода и меньше удельные энергозатраты. В настоящее время эксплуатируются газопроводы диаметром 1020, 1220 и 1420 мм. Прорабатываются варианты применения труб диаметром 1620 мм.

В ближайшее время основным направлением повышения производительности является более широкое применение труб диаметром 1420 мм с охлаждением транспортируемого газа и повышением рабочего давления. Повышение давления с 56 до 75 кгс/см2 увеличивает производительность трубопровода примерно пропорционально изменению давления. Дальнейшее повышение производительности может быть получено за счет повышения давления до 120 кгс/см2. Правда, при этом потребуется применять более прочные (и более дорогие) многослойные трубы.

Снижение затрат на транспорт может быть достигнуто и за счет повышения коэффициента загрузки газопровода до проектного уровня 0,9. Совершенствование режима потребления газа по сезонам, создание газохранилищ может позволить довести коэффициент использования газопровода до 0,95. Снижение энергозатрат в газотранспортной системе может быть получено и за счет снижения расхода энергии на компрессорных станциях. В настоящее время преобладающим видом привода газовых компрессоров являются газовые турбины. Расчеты показывают, что эксплуатационные расходы с учетом затрат на топливо при газотурбинном приводе выше, чем при электрическом. Кроме того, выше говорилось о затруднениях использования побочных энергоресурсов в виде горячих выхлопных газов после ГТУ. Поэтому при благоприятных условиях в качестве привода газовых компрессоров может быть более целесообразным электрический.

Возможное снижение энергетических затрат при транспорте по трубопроводам нефти и продуктов переработки нефти может быть получено за счет дальнейшего увеличения диаметров трубопроводов и рабочего давления. В настоящее время нефтепроводы строятся из труб диаметром не менее 720 мм, а магистральные - диаметром 1020 и 1220 мм с шагом между насосными станциями 100 км с давлением 55 и 75 кгс/см² . При этом повышение давления более эффективно для трубопроводов больших диаметров.

Дальнейшее уменьшение расходов энергии на перекачку возможно за счет снижения вязкости нефти. В настоящее время температура перекачиваемой нефти доводится до 30 – 400⁰С, но уже широко применяется подогрев до 50-600⁰С. Снижение вязкости нефти, а следовательно, снижение энергии на перекачку, может быть получено применением специальных присадок или путем насыщения нефти метаном, пропаном или бутаном. Вязкость газонасыщенной нефти может быть снижена до 10 раз.

При содержании парафина до 9% допускается перекачка нефти без подогрева. Дальнейшее снижение энергозатрат должно идти по пути технического совершенствования насосных станций, введения дистанционного управления и автоматизации.

В последнее время широкое распространение получает трубопроводный транспорт для перемещения большого количества угля на значительные расстояния. Зарубежный опыт показал высокую надежность этого вида транспорта и хорошие экономические показатели. Сооружаются системы производительностью 25 - 38 млн.т в год.

Перспективными в нашей стране может быть трубопроводный транспорт для подачи кузнецких и канско-ачинских углей в европейскую часть России с производительностью соответственно 35-40 и 50-60 млн. т в год. Внедрение этого вида транспорта и снижение затрат на перемещение грузов зависят от глубины научных разработок физико-химических процессов в системах транспорта угля по трубам и от совершенствования приемов обезвоживания пульпы перед сжиганием.

Экономия топливно-энергетических ресурсов на транспорте должна решаться не только за счет перестройки и улучшения показателей работы каждого вида транспорта, но и за счет рационализации и коренной перестройки всей транспортной работы в стране. Необходимость этого вытекает из сравнения расходов конечной энергии на единицу транспортируемых грузов. Если удельный расход энергии на железнодорожном транспорте принять за единицу, то на автотранспорте он выше в десятки раз, а в авиации в 100 раз и более. В будущем динамика расхода конечной энергии на единицу транспортной работы будет во многом зависеть от сочетания различных видов транспорта в Единой транспортной системе страны. Очевидно, будет нецелесообразно для массовых грузовых перевозок применять вертолеты или проводить регулярные автомобильные перевозки крупномасштабных грузов на тысячки километров по плохим дорогам. Оптимизация структуры транспортной системы в новых условиях потребует перераспределения грузовой работы с железнодорожного транспорта на водный, с автомобильного на железнодорожный, с авиационного на автомобильный и железнодорожный.

Жuлищно-строительный сектор. Жилищно-строительный сектор является3одним из главных потребителей энергии как в России, так и за рубежом В России на эту сферу расходуется в год почти 240 млн.т условного топлива, что составляет 20% всех потребляемых в стране топливо-энергетических ресурсов. Анализ потерь тепла в строительной отрасли показал, что КПД заводов по производству стекла не превышает 35-40%, на кирпичных заводах и предприятиях по производству керамических изделий потери теплоты в сушильных установках достигают 52%, а в печи 63%.

Главным направлением экологичного энергопотребления в сфере строительства и эксплуатации зданий и сооружений считается осуществление полного комплекса энергосберегающих мероприятий: градостроительных, архитектурно-­планировочных, конструктивных, инженерных и эксплуатационных. При этом удельная доля энергосбережения за счет совершенствования градостроительных решений должна составлять 8-10%, архитектурно-планировочных − до 15%, конструктивных систем − до 25%, инженерных систем − до 30%, технологии эксплуатации (включая установку приборов учета, контроля и регулирования тепло- и электропотребления) − ­до 20%.

Энергосберегающие градостроительные решения должны включать:

1) установление моратория на расширение границ городов в течение 20-30 лет, с целью более рационального использования городских магистральных теплопроводов и других энергосистем;

2) включение в генпланы, про граммы и бизнес-планы застройки жилых кварталов мероприятий по ликвидации сквозных ветро-образующих пространств;

3) организацию замкнутых дворовых и внутри квартальных территорий;

4) использование естественной теплоты Земли и развитие подземной урбанизации с целью экономии энергоресурсов.

В целях энергосбережения необходимо также правильное размещение и взаиморасположение зданий и жилых комплексов, использование защитных свойств рельефа и т.д.

К эффективным решениям в области энергосберегающего ар­хuтектурно-планировочного направления относят строительство ши­рококорпусных жилых домов с сокращением удельной площади ограждающих конструкций на 1 м² площади жилья (рис. 7.1), возведение мансардных этажей на существующих зданиях для предотвращения сверхнормативных потерь тепла через покрытия и др. (рис. 7.2). При архитектурном проектировании жилых домов с целью сбережения энергии прибегают также к таким мерам, как упрощение конфигурации домов, оптимальная ориентация их по ветру и по солнцу, оптимизация внутренней планировки и т.д.

Весомый вклад в энергосбережение в строительной сфере могут внести оптимальные конструктивные системы, применяемые при возведении и эксплуатации зданий. Известно, что при действующей практике проектирования и строительства более 60% тепла уходит через ограждающие конструкции: внешние стены, потолок, крышу, окна, двери и фундамент. Поэтому основной резерв теплосбережения кроется в надежной теплоизоляции всего корпуса жилого дома.

Самый трудоемкий процесс − утепление стен, ранее достигалось либо увеличением их толщины, либо использованием материалов с большим теплосопротивлением. Однако для удовлетворения новых требований СНиП П-3-79 по теплозащите кирпичные стены в центральных районах России должны проектироваться толщиной не менее 1 м. Поэтому с учетом повышенных требований к теплоэффективности и к сбережению ресурсов основным способом снижения теплопотерь становится утепление стен с помощью новых эффективных материалов с теплосопротивлением R от 0,19 до 0,42 на 1 см.

Таблиц №

Характеристика основных утеплителей по данным зарубежных источников

Утеплитель	Форма	Теплосопротивление R на 1см	Характеристика материала
Стекловолокно	Вата маты плиты	0,19 0,21 0,28	Негорючий водостойкий материал
Минеральная вата	Вата Маты	0,19 0,21	То же
Целлюлозная вата	Вата	0,26	Горючий неводостойкий
Вспененный полистерен	Плиты	0,25	Горючий водостойкий
Прессованный полистерен	Плиты	0,35	Тоже
Полиуретан	Плиты Пена	0,42 0,42	То же
Полиизоцианурат	Плиты	0,39	То же

Следует отметить, что в России на душу населения производится теплоизоляционных материалов в несколько раз меньше, чем в экономически развитых странах. Объем выпуска этих материалов на 1000 жителей составляет в Японии - 350 м³, Финляндии 416 м³, США - 496 м³, в России - 120 м³. К сожалению, в нашей стране практически не производятся ценнейшие утеплители из базальта и вермикулита. Недостаточно используются весьма перспективные отечественные материалы на основе вспученного перлита, геокар на основе торфа, тизол на основе гипса и др.

В различных странах, в том числе и в России, при утеплении наружных стен крупнопанельных домов широко используется многослойная теплоизоляционная система (МТИС) «мокрого» типа. Академическим институтом инвестиционно-строительных технологий РААСН для всех климатических поясов России разработан сухой способ утепления наружных стен (рис.7.3).

Теплоэффективная архитектура дома немыслима без увеличения сопротивления теплопередаче окон, так как через них проходит от 20 до 70% всех потерь через ограждающие конструкции. При этом имеют значение типы остекления, виды остекленных пространств, типы теплоизоляции остекления. Стандартные конструкции окон, выпускаемые многими зарубежными фирмами, характеризуются полной герметичностью и жесткой рамой, двумя-тремя слоями стекла с расстоянием между ними 8-12 мм и заменой воздуха между стеклами на инертный газ (аргон) либо вакуум.

Многие специалисты считают, что существующие на сегодня в России повышенные нормативные теплозащитные требования могут быть выполнены лишь при использовании оконного заполнения из древесины и стеклопластика с тройным остеклением либо стеклопакетов с двойным остеклением слоем пленки.

Для снижения потерь тепла перспективно также использование окон с теплоотражающими стеклами. Однако во всех случаях максимально возможная величина теплосопротивления окон будет ниже теплосопротивления стен, поэтому рекомендуется использовать дополнительные теплозащитные экраны: ставни, шторы, занавески и др.

В районах с холодным климатом через фундамент здания теряется от 20 до 30% тепла от общих потерь через ограждающие конструкции. Для снижения этих потерь необходима тщательная теплоизоляция фундамента вместе с мероприятиями по водоотведению, парозащите и достаточной вентиляции подвальных помещений. Наибольший теплозащитный эффект дает теплоизоляция фундаментов с внешней стороны.

Энергосберегающие инженерные системы − энергоисточники, оборудование, контрольно-измерительные приборы и др., по оценке специалистов, позволяют сократить расход тепла на отопление и нагрев воздуха на 25-30%. Основные составляющие этого направления:

• использование высокопроизводительного котельного оборудования и повышение его КПД;

• устранение теплопотерь в системах централизованного теплоснабжения;

• переход на автономные системы горячего водоснабжения с использованием газовых или электронагревателей;

• введение поквартирной системы отопления;

• установка терморегулирующей аппаратуры для регулирования обогрева жилых зданий в зимний и осенне-весенний периоды, в дневное и ночное время и т.д.

В аналитическом обзоре современных проблем экологичного энергопотребления в числе других мер по сбережению энергии при проектировании и строительстве жилых зданий и сооружений названы:

• энергосберегающий образ жизни;

• обучение знергосберегающему проектированию и строительству;

• использование искусственной вентиляции с рекуперацией тепла и уменьшением неконтролируемого воздухообмена;

• сбережение электроэнергии на освещение с помощью новых типов светильников (в основном люминесцентных ламп),

• использование более эффективных холодильников, телевизоров и др.;

• использование строительных материалов с минимальной затратой энергии на их добычу и транспортировку;

• использование строительной техники без тяжелых энергоемких строительных машин и оборудования;

• рациональная организация строительных работ и сокращение сроков строительства;

• компьютерное математическое моделирование,

• оптимизация всех теплозащитных характеристик

• контроль за работой инженерных систем.

В уже существующей жилой застройке в первую очередь экологическое энергопотребление следует начинать с проведения энергетического аудита, совершенствования инженерного оборудования и теплоизоляции корпусов жилых домов, установки приборов автоматического регулирования отпуска тепла.