Энергопотребление и энергосбережение в быту. Эффективное использование электробытовых приборов

Коммунально-бытовой сектор экономики является одним из круп­нейших потребителей топлива, тепловой и электрической энергии. Со­временный быт немыслим без энергетических услуг: комфортные условия жизни людей обеспечиваются освещени­ем, отоплением, вентиляцией, бытовыми электрическими при­борами и устройствами, кондиционированием и т.п. бытовые коммуникации, информационно-развлекательный сер­вис осуществляются с помощью телефонов, телевизоров, магни­тофонов, компьютеров и т.д. В силу своего географического расположения Беларусь относится к странам с относительно холодным климатом. На бытовом уровне потребляется 30% от всего количества топлива, расходуемого республикой. Потребляе­мая жилищно-коммунальным сектором тепловая энергия используется для отопления домов – 60-70% и горячего водоснабжения – 30-40%. К сожалению, бытовое энергопотребление в нашем государстве весь­ма неэффективно. Для отопления и горячего водоснабжения квартиры среднестатистической белорусской семьи из 3–4 человек ежегодно на ТЭС или котельных сжигается около 2 тонн нефти. Эти цифры в 1,5–2 раза выше, чем в индустриально развитых европейских странах с сопоставимым кли­матом при значительно более низком энергетическом комфорте из-за не­эффективного распределения и использования энергии. Энергетический комфорт во многом определяет качество жизни населения той или иной страны. В современном мире оценка качества жизни все больше смещается от материало- и энергоемких бытовых приборов и устройств: нагревательных печей, ламп накаливания, энер­гоемких холодильников – к энергоэкономичным приборам: микровол­новым печам, газоразрядным осветительным установкам, батарейной радио-, телеаппаратуре и т. п. Таким образом, очевидны наличие значительного потенциала энер­госбережения на бытовом уровне, прежде всего по тепловой энергии, и необходимость его активной реализации как с целью экономии ТЭР, так и для повышения качества жизни белорусов. Действенным инструментом стимулирования экономии энергоре­сурсов в жилом секторе послужило Постановление Совета Министров от 7 июля 1994 г. «О введении приборного учета расхода газа, воды и тепловой энергии в домах жилищного фонда республики», которое обя­зало оснащать вновь вводимое и капитально ремонтируемое жилье при­борами группового и индивидуального учета. Счетчик оказывает пси­хологическое действие: когда платишь за реально потребленное количество воды, газа, тепла, осознаешь, что оно могло бы быть мень­шим, и думаешь о возможностях экономии [18].

В настоящее время повышенным вниманием со стороны потребителей пользуются энергосберегающие светильники и светотехнические изде­лия. Они подразделяются на группы: светильники люминесцентные, светильники галогенные, светильники специального назначения. Люминесцентные светильники имеют следующее преимущества: экономия электроэнергии до 30%; увеличение срока службы лампы на 20 %. Компактные люминесцентные лампы потребляют электроэнергии в 5 раз меньше, чем лампы накаливания с такими же светотехническими характери­стиками, а срок службы у них в 8 раз больше. Галогенные светильники используются для локально-местного освещения жилых и административных помещений, офисов, рабо­чих мест, для фоновой подсветки витрин, экспозиций, стендов. Они обеспе­чивают освещение любой заданной зоны помещения с помощью шарнирно­го крепления плафона лампы к корпусу. В качестве источника света в светильниках применяются галогенные лампы мощностью 20 Вт, которые имеют целый ряд существенных преиму­ществ по сравнению с обычными лампами накаливания: снижение потребления электроэнергии в 2-2,5 раза; стабильность светового потока в течение срока службы; яркость света, обеспечивающего великолепную цветопередачу и воз­можность создания разнообразных цветовых эффектов; увеличение в 2 раза срока службы по сравнению с обычными лампами накаливания; компактность. Важное значение в экономии электроэнергии при применении любых ламп имеет оптимальное размещение осветительных приборов, позво­ляющее экономить до 20% электроэнергии. Одним из экономичных источников для освещения улиц, площадей, ско­ростных магистралей, транспортных пересечений, протяжных тоннелей, спортивных сооружений, аэродромов, строительных площадок, архитектур­ных сооружений, вокзалов, аэропортов и др. являются натриевые лампы высокого давления, обладающие самой высокой свето­вой отдачей среди всех известных газоразрядных ламп и незначительным снижением светового потока при длительном сроке службы. Особая область применения натриевых ламп – это облучение растений в теплицах.

Потребление электроэнергии в быту с каждым годом увеличивается, и эта тенденция сохранится, поскольку население в последние годы активно приобретает бытовую технику (стиральные машины, кухонные комбайны, пылесосы, электрочайники, электромясорубки, электрокофеварки и т. д.), являющуюся одним из главных потребителей электроэнергии в домах и квартирах. Использование электроэнергии в квартирах можно условно разделить на следующие подгруппы: обогрев помещений; охлаждение и замораживание; освещение; стирка белья и мойка посуды (с помощью стиральных машин и посудомоющих аппаратов); аудио- и видео аппаратура; приготовление пищи (с помощью электроплит); использование других электроприборов (пылесосов, утюгов, фенов и т.д.). Замена, где возможно, обычных ламп накаливания энергосберегающи­ми, которые обеспечивают такое же количество света, потребляя при этом на 70-80% энергии меньше, и горят в 5-6 раз дольше обычных. Холодильники и морозильники являются одними из самых значительных «потребителей» электроэнергии в квартире. На их долю приходится примерно 40% всей электроэнергии в наших квартирах. Добиться снижения расхода до 25 % электричества можно, если следовать нескольким простым принципам: регулярно размораживать холодильник во избежание образования в морозильной камере льда толщиной более 5-10 мм; устанавливать эти приборы на значительном расстоянии от нагрева­тельных элементов и в местах, не подвергающихся воздействию прямых солнечных лучей; обеспечивать вокруг холодильника свободное пространства не менее 1-2 см; класть в холодильник и морозильник только холодные продукты; отключать холодильник от электросети, если семья уезжает из квартиры на несколько дней. Важным моментом в экономии электроэнергии, используемой на обогрев жилых помещений, является надежное утепление окон, дверей, балконов и других элементов квартир, домов. Большое количество тепловой энергии уходит из-за некачественного строительства: щели у оконных рам, швы между панелями, крыши и т. п., а также в домах со вставленными обогревательными устройствами в стенах (на 30% больше, чем с обычными отопительными приборами).

Мероприятия по энергосбережению в быту можно условно разделить на три группы:

1. Малозатратные, к которым относятся ремонт и утепление дверей и окон в подъездах, установка приборов учета, в т. ч. и терморегуляторов, применение местных систем теплоснабжения, использование солнечных коллекторов для предварительного нагрева воды и систем отопления с тепловыми насосами.

2. Среднезатратные, к которым относится использование качественной тепловой изоляции для трубопроводов и внутренних инженерных систем, замена окон на стеклопакеты.

3. Высокозатратные – это утепление стен, кровли, в т. ч. и так называемых «хрущевок». За счет ремонта и надстройки мансард и еще одного этажа на них вместе с утеплением значительно снижается стоимость приращенной таким образом жилплощади [13].

В основу действия подавляющего большинства электробытовых приборов положено использование теплового действия электрического тока. Сравнительно «молодыми» являются бытовые при­боры, использующие новые физические принципы: микроволновые печи, пьезоэлектрические приборы. Электрические плиты – самые энергоемкие потребители электроэнергии, предназначенные для приготовления пищи. Электроплиты имеют простейшие приборы автоматики, позволяющие контролировать и регулировать температуру в духовке, контролировать с помощью световых индикаторов включение и выключение нагреватель­ных элементов. При приготовлении пищи в микроволновой печи не происходит прямого теплового воздействия на продукт, микроволны поглощаются продуктами, за счет чего и производится их разогрев. Микроволновые печи предназначены для быстрого приготовления пищи, подогревания готовых блюд и размораживания продуктов. В отличие от обычных способов приготовления пищи в микроволновой печи много теплового воздействия на продукт микроволны.

Посудомоечные машины пока являются редкостью у нас в домах. Подавляющее большинство людей относят их к излишествам и моют посуду вручную, расходуя при этом примерно 60 л воды в день. Обычная посудомоечная машина на 12 комплектов посуды (один комп­лект – до 10 предметов, включая столовые приборы) расходует не более 14 л воды. По принципу действия посудомоечные машины похожи на авто­матические стиральные машины: подключаются к водопроводу, затем туда загружается посуда и обмывается струями воды. Средняя посудомоечная машина тратит за один цикл мойки 1,0–1,5 кВт/ч электроэнергии; большая часть энергии уходит на подогрев воды до нужной температуры. Отдельные современные дорогостоящие модели позволяют не­сколько снизить расход энергии и воды за счет ряда технологических новшеств. Машину нужно загружать полностью. Существуют также мини-модели, но расход воды и электричества у них поч­ти такой же, как и у больших посудо­моек, так что существенно сэкономить здесь не удастся.

Автоматические стиральные машины подключаются к холодной воде и владелец получает независимость от коммунальных служб, когда на месяц, а то и на два отключается горячая вода. Современные стираль­ные машины довольно экономно расходуют волу, чего нельзя добиться при ручной стирке. Однако при этом на подогрев воды тратится львиная доля энер­гии. Диапазон температур в стиральных машинах довольно широк – от холодной до 90–95°С. Со­временные стиральные порошки настолько эффек­тивны, что даже самые сильные загрязнения в самой простой машине прекрасно отстирываются при тем­пературе 60°С. Расход электроэнергии практически не зависит от того, насколько загружена машина, а расход воды изменяется незначительно.

Опыт использования электрической энергии по отраслям в различных государствах показывает, что ее расходы для бытовых нужд населения мо­гут достигать до 30%. Проводя целенаправленную государственную политику энергосбере­жения, многие страны мира, такие как США, Канада, Япония, Китай, ряд европейских стран, приняли национальные программы по повышению энергоэффективности электроприборов и осветительной техники, ис­пользуемой в быту [3]. Европейским союзом за последнее десятилетие было принято не­сколько программ (PAGE, SAVE), направленных на повышение эффек­тивности конечного использования электрической энергии в различ­ных секторах, в том числе и бытовом. В Республике Беларусь также ведется целенаправленная работа по повышению энергоэффективно­сти бытовых электроприборов. Под руководством Комитета по энерго­эффективности Белорусский теплоэнергетический институт принимал участие в двух проектах ЕЭК ООН по данной тематике под общим названием SACHA. Основная цель работы заключалась в проведении комплексного ана­лиза в сфере электроприборов на территории стран-участниц проекта, включая производство, уровень энергоэффективности, технический по­тенциал, особенности эксплуатации в домашних хозяйствах, с тем чтобы рекомендовать, с учетом международного опыта, возможные сценарии, направленные на снижение уровня энергопотребления в секторе конеч­ного использования электроэнергии, в том числе меры по совершенство­ванию законодательства в области энергосбережения. Обобщение результатов исследования показало, что в Республике Бе­ларусь на данную группу бытовых электроприборов приходится более 60% от всего потребления в бытовом секторе, в том числе на холодильники, морозильники – 33%, стиральные машины – 8%, осветительные уст­ройства – 25%. В общем балансе потребления электроэнергии они также занимают значительную долю: бытовые холодильные установки – 6,2%, стиральные машины – 1,5%, осветительные устройства – 4,7%, что в сумме составляет порядка 4 млрд. кВт/ч в год или 12,4 % от годового потребления в Республике Беларусь.

Действующий в Республике Беларусь стандарт, устанавливающий общие требования к холодильникам и морозильникам, не содержит обязательных требований к показателям их энер­гопотребления. Европейскими стандартами установлено семь классов энергоэффективности, от А до G для каждой категории холодильных уст­ройств (установленных в зависимости от их конструктивного исполнения и температуры внутри отделений). Показатель энергоэффективности представляет собой вели­чину, равную отношению годового потребления электроэнергии холодиль­ником или морозильником к стандартному значению энергопотребления холодильной установкой соответствующей категории, выраженную в про­центах. На рынке Республики Беларусь по классам энергоэффективности хо­лодильные установки распределены следующим образом: высокие классы энергоэффективности (А–В) – 15,1% моделей; средний класс (С) – 31,4% моделей; низкоэффективные классы (D–G) – 53,6% моделей. По европейским нормам классифицируется энер­гоэффективность только автоматических стиральных машин. Для них, так же как и для холодильников, установлено семь классов: от А до G. В то же время в Беларуси промышленность выпускает только неавтома­тические стиральные машины. В домашних хозяйствах, как показали резуль­таты выборочного опроса населения, из общего числа 2,4 млн. стиральных машин большинство (87,8%) составляют неавтоматические. Энергопотребление неавтоматических машин значительно ниже, чем автоматических. Поэтому суммарное энергопотребление, приходящееся в бытовом секторе в настоящее время на данную группу электроприборов, сравнительно невелико.

Оценка доли энергопотребления, при­ходящейся на осветительные нужды в бытовом секторе, по программе SACHA проводилась на базе результатов проведенного выборочного опро­са населения, в ходе которого устанавливались основные типы светильни ков и ламп, распространенных в домашних хозяйствах, число и мощность источников света, длительность их включения в течение суток для различ­ных видов помещений и т. д. Проведенные исследования подтвердили крайне низкую степень рас­пространения энергоэффективных источников света и светильников в рассматриваемом секторе. Галогенные лампы имеются только в 2,5% домашних хозяйств Республики Беларусь, люминесцентные – в 6,7%. В Республике Беларусь производится значительное число моделей ламп высоких классов энергоэффективности. Более 60% моделей ис­точников света, выпускаемых Брестским электроламповым заводом, от­носятся к классам энергоэффективности А, В. Вместе с тем суммарный годовой выпуск таких источников света составляет менее 1 % от общего числа производимых в республике ламп. Учитывая недостаточные для потребностей бытового сектора рес­публики объемы производства и их значительную стоимость в условиях сниженных тарифов на электроэнергию для населения, на ближайшую перспективу можно планировать лишь незначительное увеличение доли энергоэкономичных источников света в домашних хозяйствах [15].

Основные меры по повышению энергоэффективности бытовых элек­троприборов и снижению энергопотребления в бытовом секторе должны быть направлены (с учетом опыта зарубежных стран) на развитие норма­тивной базы в области энергосбережения, способствующей производству новой энергоэффективной техники, соотнесение требований националь­ных стандартов с международными нормативными документами, введение законодательства, ограничивающего производство и импорт неэнергоэко-номичных изделий, информирование населения о наиболее энергосбере­гающих моделях электробытовых приборов и осветительных устройств. С 1 апреля 2006 г. в Беларуси введен в действие стандарт «Энерго­сбережение. Информирование потребителей об энергоэффективности бытовых приборов. Общие требования». В нем установлено семь классов энергоэффективности: от А до G. Для каждого из них предусмотрено свое цветовое оформление с использованием бирюзового, красного, желтого, черного цветов, принятых в международной практике. Например, красный цвет, соответствующий классу G, предупреждает потребителя о том, что данное изделие обладает минимальной эффективностью (т. е. этот класс наиболее энергозатратный). В номенклатуру бытовых приборов, для которых рекомендуется опре­делять класс энергоэффективности, включены холодильники, автомати­ческие стиральные машины, микроволновые печи, плиты, духовые шка­фы, кондиционеры, электролампы и другие изделия.

В помещения, окна которых выходят на север, попадает в основном рассеянный солнечный свет. Для улучшения естественного освещения та­ких комнат отделку стен и потолка рекомендуется делать светлой. Естест­венная освещенность зависит также от потерь света при попадании через запыленные стекла (поглощение света может достигать 30%). По возможности замените лампы накаливания люминесцентными (это дает экономию энергии примерно на 15%). Лампы накаливания являются традиционными и пока широко при­меняемыми источниками света. Весьма ощутимую экономию электро­энергии при использовании ламп накаливания могут дать следующие ме­роприятия: применение криптоновых ламп накаливания, имеющих световую отдачу на 10% выше, чем у ламп накаливания с аргоновым наполнением; замена двух ламп меньшей мощности на одну несколько большей мощности (например, использование одной лампы мощностью 100 Вт вместо двух ламп по 60 Вт) – такой вариант замены при той же осве­щенности экономит потребление энергии примерно на 10% (светоот­дача ламп увеличивается с их мощностью); периодическая чистка от пыли и грязи ламп, плафонов и осветительной арматуры (не чистившиеся в течение года лампы и люстры испускают на 30% света меньше; на кухне с газовой плитой лампочки загрязняются намного быстрее); снижение уровня освещенности в подсобных помещениях. Правильный выбор типов светильников, мощности и места их уста­новки позволяет сэкономить 40-50 % расходуемой на освещение электроэнергии. Например, настольная лампа с лампочкой 30 Вт позволяет достичь лучшей освещенности на столе, чем люстра с 3–5 лампочками мощностью 180-300 Вт. Получается двойной выигрыш: сохранение зре­ния и энергии. При освещении лестничных площадок и коридоров экономный рас­ход электроэнергии будет обеспечен при установке реле времени или автоматических выключателей с выдержкой времени.

Расположение электроприборов помогает сэкономить электроэнергию. Холодильник, например, следует ставить в самое прохладное место (ни в коем случае не к батарее или плите), желательно возле наружной стены, но не вплотную к ней. Чем ниже температура теплообменника, тем эффективнее он работает и реже включается. Ледяная «шуба», нарастая на испаритель, изолирует его от внутренне­го объема холодильника, заставляя включаться чаще и работать каждый раз больше. Чтобы влага из продуктов не намерзала на испарителе, сле­дует хранить их в коробках, банках, посуде, плотно закрытой крышками, или завернутыми в фольгу. Регулярно оттаивая и просушивая холодиль­ник, можно сделать его гораздо экономичнее. Не нужно помещать в холодильник горячие продукты, стараться открывать холодильник как можно реже (5%); очищать от пыли змеевик конденсатора, расположенный на задней стенке холодильника (1%); проверять, хорошо ли прилегает по всему периметру дверной уплотнитель, а если он поврежден, то замените его (2%); проверять, гаснет ли лампочка внутри холодильника при закрывании
двери (2%).

Наиболее экономичные с точки зрения по­требления электроэнергии автоматические машины, включение и выключение которых производится строго по программе. Они рассчитаны на одновременную загрузку определенной массы сухого белья. Перегружать
машину не следует: двигатель будет перегружен, а белье плохо отстирается. Не следует думать, что, загрузив бак машины лишь наполовину, можно добиться экономии энергии и повысить качество стирки. Половина мощности машины уйдет на то, чтобы вхолостую гонять воду в баке, а белье чище все равно не станет. Чтобы добиться некоторой экономии, при использовании утюга, белье должно быть слегка влажным. Пересушенное или слишком мокрое приходится гладить дольше, тратя лишнюю энергию. Массивный утюг можно выключить незадолго до конца работы: накопленного им тепла хватит еще на несколько минут. Для эффективной работы пылесоса большое значение имеет хорошая очистка пылесборника. Забитые пылью фильтры затруд­няют работу пылесоса, уменьшают тягу воздуха. Большое количество электроэнергии тратится на одновременную работу аппаратуры в нескольких комнатах. При наличии множества телеканалов избежать этого чаше всего невозможно. Если снизить хотя бы осветительную нагрузку во время просмотра телепередач, этим можно достичь до 4% экономии электроэнергии [15].

Меры обеспечения сниже­ния расходов тепла, электроэнергии, горячей и холодной
воды и газа. Повышение эффективности систем отопления

Счетчиками электроэнергии в коммунальном секторе население поль­зуется издавна, сейчас наступило время осваивать и привыкать к счетчи­кам других энергоносителей. Массовую установку приборов индивидуального учета потребляемых воды и газа предполагается осуществить при повышении тарифов на энер­гоносители до уровня, обеспечивающего 100-процентную оплату населе­нием издержек по их производству и подаче. Системы учета энергии должны соответствовать тарифу, применяемо­му при расчетах между потребителями и поставщиками энергии. Счетчик энергии переменного тока служит для измерения электроэнергии, расходуемой различными потребителями. Существуют электросчетчики индукционного типа, на смену которым приходят более надежные, точные и многофункциональные счетчики на основе микропроцессоров. В течение ближайших 12 лет в республике будет проведена замена морально и физически устаревшего парка индукционных счетчиков на со­временные электронные многотарифные программируемые средства уче­та. Количество израсходованной пользователем воды определяется по по­казаниям водосчетчиков. В Беларуси в настоящее время в бытовом секторе налаживается ин­дивидуальный учет расхода горячей и холодной воды. Для этих целей ис­пользуются тахометрические счетчики, которые работают по принципу турбины. Они надежны, просты в устройстве и обслуживании. Их недостатком является чувствительность к загрязнению потока механиче­скими примесями, во избежание чего требуется дополнительная установка фильтра. Широкое распространение получили также электромагнитные расходомеры. Принцип их работы основан на законе электромагнитной индукции, в соответствии с которым в электропроводящей жидкости, пе­ресекающей магнитное поле, индуцируется электродвижущая сила, пропорциональная скорости движения жидкости. К недостаткам таких приборов относится возможность отложения магнитных частиц на внутренней стороне корпуса, что приводит к систематической погрешности в измерении расхода в сторону его занижения на 20–30%. Приборы такого типа используются в промышленности (на­пример, ядерные энергетические установки с жидкометаллическим теп­лоносителем) [15].

Теплосчетчик – это прибор, предназначенный для измерения коли­чества теплоты в теплообменном контуре открытых и закрытых систем теплоснабжения, поглощаемой или выделяемой теплоносителем. Тепло­счетчики представляют собой комплект приборов: расходомер, термомет­ры и вычислительный блок для обработки сигналов. В ряде европейских стран расход теплоты оценивают индивидуальными тепломерами, представляющими собой стеклянную градуированную трубоч­ку, прикрепляемую к поверхности радиатора. Ряд моделей счетчиков на основе микропро­цессоров могут выполнять функции самодиагностики, через определенные промежутки времени пополнять архив измеренных значений, вести обмен данными с компьютером и быть подключенными к диспетчерским системам. Регулирование отпуска тепловой энергии на отопление, в основном для малых зданий, осуществляется в автоматическом режиме регулятора­ми различного типа. Для программирования автоматического управ­ления отпуском тепловой энергии в системах отоп­ления в жилых, общественных и производственных зданиях, а также в системе горячего водоснабже­ния предназначен регулятор потребления тепловой энергии АРТ-01. В основу его работы положено вычисление необходимой температуры потока теплоносителя исходя из температуры на­ружного воздуха и температуры воздуха внутри по­мещения. Комбинированное измерение температур и расхода теплоносителя позволяет определить количество потребляемой теплоты. Современные измерительные системы оснащаются процессорами для обработки данных и позволяют получить широкий спектр информации с дистанционным сбором и обработкой данных измерений. Зафиксированная приборами учета информация может храниться в их памяти несколько лет. Комплект приборов микропроцессорного электромагнитного теплосчетчика ТЭМ-05М выпускается в четырех вариан­тах исполнения и применяется для измерения тепловой энергии, потребляемой в жилых, общественных, коммунально-бытовых и про­изводственных зданиях.

Для большинства потребителей пробле­ма энергосбережения остается практически неразрешимой: они не имеют технической возможности экономить на отоплении и оптимально использовать подаваемое тепло. Находящаяся в эксплуатации устаревшая система отопления зданий практически не предусматривает возможности для индивидуального регулирования и уче­та потребляемого тепла. В связи с этим постановление Совета Министров Республики Беларусь № 45 от 17 января 2003 г. «О мерах по повышению эффективности эксплуатации жилищного фонда, объектов коммунального и социально-культурного назначения и защите прав потребителя комму­нальных услуг» является весьма своевременным. Это постановление обя­зывает проектировщиков и строителей производить установку в новых до­мах устройств индивидуального регулирования и учета тепла. Укрытие отопительного прибора декоративными плитами или што­рами приводит к снижению его теплоотдачи на 10-12%. Установка отражателя за отопительным прибором (например, в виде алюминиевой фольги) увеличивает эффективность работы отопительного прибора на 20-30%. Промывка отопительной системы перед началом отопительного сезона может повысить эффективность ее работы на 15–40%. Мебель в комнатах дома следует расставлять так, чтобы не было препятствий циркуляции теплого воздуха от батарей. Окна на зиму можно заклеить тканевой или бумажной лентой. Мел­кие щели и отверстия заделывают силиконом или другим герметикой. Пространство между створками рам можно заполнить специальными трубчатыми резиновыми прокладками. Важным является поддержание в помещениях температуры и относительной влажности на нижнем нормируемом пределе. Поддержание температуры в доме выше норматива всего на 1°С увеличивает расходы тепла примерно на 4–6% [12].