Курс лекций по дисциплине: «Охрана окружающей среды и энергосбережение» Городок 2011

Вид материала

Курс лекций

Содержание Норма расхода Выключайте неиспользуемые приборы из сети! Не загораживайте отопительные приборы! Замена ламп накаливания компактными люминесцентными лампами обеспечит, по крайней мере, 4-х-кратную экономию электроэнергии! Очистка сернистых соединений и окислов азота

Подобный материал:

• Тема : «Загрязнение и охрана окружающей среды», 38.66kb.
• Рабочая программа по дисциплине сд ф. 05 «Техника защиты окружающей среды» для студентов, 202.99kb.
• В. Н. Масляев охрана окружающей среды учебное пособие, 1544.73kb.
• Практикум по экологическому мониторингу окружающей среды Учебное пособие, 949.79kb.
• Курс лекций по дисциплине «безопасность жизнедеятельности», 1553.02kb.
• 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов (2 курс), 467.45kb.
• Долгосрочной целевой программы «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование, 180kb.
• Темы контрольных работ по дисциплине «Охрана окружающей среды» Природные, 28.53kb.
• Рабочая программа элективного курса «Химия и охрана окружающей среды», 82.96kb.
• Планы лекций по курсу «Избранные главы физико-химии вмс» для студентов 4 курса специальности, 193.71kb.

Учет и регулирование потребления энергоресурсов

1. Энергетические тарифы. Классификация норм расхода энергетических ресурсов.
   
2. Регулирование и учет тепловой энергии, типы приборов, используемых в Республике Беларусь.
   
3. Основные меры по оснащению приборами учета использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).
   
4. Учет расхода холодной и горячей воды.
   
5. Учет расхода газа.
   

1. Энергетические тарифы. Классификация норм расхода энергетических ресурсов.


Электрическая и тепловая энергия реализуется потребителям по тарифам. Тарифы представляют собой денежное выражение стоимости и отражают сумму всех затрат предприятия по производству и продаже продукции, обеспечивая прибыль. Тарифы устанавливаются не только на энергию, но и на воду и газ. В настоящее время в Беларуси для расчетов с потребителями за электрическую энергию используется два вида тарифов – одноставочные и двухставочные.

По одноставочным тарифам обычно производится расчет с бытовыми потребителями, государственными учреждениями, сельскохозяйственными потребителями и маломощными промышленными предприятиями (мощность до 750 кВт).

Двухставочный тариф стимулирует потребителей энергии к снижению своей нагрузки во время максимальной нагрузки энергосистемы, и смещению ее на другие часы суток. Этот тариф создает наиболее благоприятные условия для учета интересов потребителей и производителей энергии.

Нормирование расхода топливно-энергетических ресурсов включает разработку норм их потребления на производство продукции и работ, утверждение и доведение проектных норм до производственных участков и цехов, организацию их внедрения на местах, осуществление систематического) контроля за их выполнением и дальнейшим совершенствованием.

Норма расхода – это максимально допустимое количество тепловой и электрической энергии для производства единицы продукции или работы установленного качества. Такое определение нормы предполагает, что это постоянно изменяющаяся в результате совершенствования условий производства величина.

Нормы расхода тепловой и электрической энергии в производстве классифицируются по следующим признакам:

1. масштабу применения;
   
2. составу расхода;
   
3. времени действия.
   

По масштабу применения нормы подразделяются на индивидуальные и групповые; по составу расхода - на технологические и общепроизводственные; по времени действия, т.е. в зависимости от периода, в течение которого действуют нормы расхода, - на годовые и квартальные. В отдельных случаях на предприятиях могут устанавливаться также нормы и по месяцам.


2. Регулирование и учет тепловой энергии, типы приборов

используемых в РБ


Для измерения различных параметров при получении, передаче и потреблении тепловой энергии используют разные средства. Так, для автоматического управления отпуском тепловой энергии в системах отопления в жилых, общественных и производственных зданиях, а также в системах горячего водоснабжения предназначен регулятор потребления тепловой энергии АРТ-01. В основу его положено вычисление необходимых температур потока теплоносителя по комплексу параметров: температуры наружного воздуха, воздуха внутри помещения, теплоносителя и управление исполнительными механизмами (регулирующими клапанами и насосами) в зависимости от результатов вычисления.

Измерение температуры производится датчиками:

– с механическими выходными величинами (жидкостные температуры);

– с электрическими выходными величинами (температуры, терморезисторы, термометры сопротивления). Измерение влажности воздуха и газов производят влагомерами. Давление измеряется электрическими датчиками.

Прибор или устройство, служащее для измерения расхода вещества, называется расходомером, а прибор или устройство, служащее для измерения количества вещества – счетчиком. Существует большое разнообразие методов измерения расхода и конструктивных разновидностей расходомеров и счетчиков. Наибольшее распространение получили следующие разновидности расходомеров:

– тахометрические;

– электромагнитные;

– ультразвуковые.

Тахометрическими называются расходомеры, в которых преобразователи расхода (турбинка, крыльчатка и т. д.) вращаются со скоростью, прямо пропорциональной объемному расходу измеряемой среды. Тахометрические преобразователи используются не только в расходомерах, но и в счетчиках количества вещества.

В зависимости от конструкции тахометрические расходомеры подразделяются на турбинные и крыльчатые.

Турбинные расходомеры применяются при измерении различных жидкостей, исключая очень вязкие и загрязненные, особенно с включением абразивных веществ, так как для них важным условием является смазывающая способность измеряемой среды.

Принцип действия электромагнитных расходомеров базируется на законе электромагнитной индукции, в соответствии с которым в электропроводной жидкости, пересекающей магнитное поле, индуцируется напряжение, пропорциональное скорости движения жидкости.

Ультразвуковой метод измерения расхода основан на зависимости распространения ультразвука относительно трубы от скорости потока.

Для измерения потребляемой тепловой энергии используют теплосчетчики, представляющие собой комплект приборов: расходомер, термометры сопротивления и вычислительной блок («Квант», «Термо»).

В ряде европейских стран расход теплоты оценивают индивидуальными тепломерами, представляющими собой стеклянную градуированную трубку, заполненную тетрамином, прикрепленную к поверхности радиатора. Систематический ее нагрев приводит к испарению жидкости, по уровню которой судят о расходе теплоты. Энергосбережение невозможно без объективного учета, а объективной учет – без качественных приборов. В настоящее время предприятиями РБ освоены и выпускаются широкая гамма приборов для учета тепловой энергии, воды и газа. Наибольшее количество в общем парке теплосчетчиков составляют: приборы электромагнитного принципа действия, ультразвуковые приборы, скоростные или тахометрические. Приборы учета электромагнитного принципа действия обладают следующими достоинствами:

– отсутствие подвижных частей в потоке жидкости;

– минимальная погрешность при измерении (0,25–1,5%);

– линейность шкалы измерения;

– возможность измерения в абразивных средах.

Основным недостатком их является высокая чувствительность к химическому составу воды.

Применение скоростных теплосчетчиков с крыльчатыми расходомерами в последнее время значительно сократилось из-за их основных недостатков:

– высокой чувствительности к механическим примесям в воде;

– необходимости установки фильтров;

– наличием изнашивающихся в процессе эксплуатации подвижных механических частей.

Приборы ультразвукового действия являются наиболее широко применимыми, не имеют механических движущихся частей, имеют высокую точность и надежность.

Теплосчетчики выпускают белорусские предприятия НПП «Гран – система – С» (Минск), радиозавод «Спутник» (Молодечно), ПО «Электроизмеритель» (Витебск).


3. Основные меры по оснащению приборами учета

использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР)


В целях повышения эффективности использования ТЭР Совет Министров РБ принял постановление «О дополнительных мерах по обеспечению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов».

По постановлению оснащение эксплуатируемого жилищного фонда, всех форм собственности приборами индивидуального учета расхода воды и газа, а также обслуживание этих приборов осуществляется за счет средств владельцев жилых домов (квартир).

При проектировании и строительстве новых объектов социального и коммунально-бытового назначения и жилых домов, а также при проведении реконструкции их и капитальном ремонте оснащение их приборами учета расхода газа, воды и тепловой энергии является обязательным.

В целях поддержки отечественных производителей не допускается использование бюджетных и государственных внебюджетных фондов для закупки импортных приборов учета расхода газа, воды, тепловой энергии, если аналогичные приборы выпускаются в РБ.

Установка приборов учета и регулирования тепловой энергии в отдельных домах или зонах обслуживания отдельными кательными, не решает полностью проблемы экономии ТЭР, поскольку с экономленная ими энергия не уменьшает требуемые количество теплоносителя, а повышенная температура перераспределяется на без учетных потребителей, у которых отсутствуют приборы учета. Отсюда следует, что действительной экономии ТЭР можно достичь лишь при установке приборов учета всеми потребителями ТЭР в обслуживаемой зоне.


4. Учет расхода холодной и горячей воды


Количество израсходованной пользователем воды определяется по показаниям водосчетчиков. Прим невозможности такого учета по причинам независящим от пользователя (неисправности прибора, коррозия циферблата и др.) количество использованной воды определяется по среднему суточному расходу за предыдущие два месяца, когда прибор учета находился в рабочем состоянии, или нормам, установленным решением исполкомов местных Советов. Этот порядок учета и соответственно оплаты за потребленную воду сохраняется вплоть до установки нового водосчетчика, но на срок не более 3-х месяцев. Если водосчетчик не установлен в течение указанного срока или повреждение водосчетчика произошло по вине абонента и не уведомления об этом предприятия водопроводно-канализационного хозяйства (ВКХ) количество израсходованной воды определяется по пропускной способности водопроводного ввода при скорости движения воды в н6ем 2,0 м/с и действии его полным сечением в течении 24 часов в сутки с момента составления последнего счета за воду вплоть до установления нового водосчетчика.

В таком же порядке определяется количество израсходованной пользователем воды в следующих случаях:

1. При обнаружении снятия или повреждения абонентом пломб на самих приборах учета расхода воды.

2. При обнаружении самовольного присоединения к коммунальному водопроводу, при отсутствии договора на водопользование.

3. При самовольном снятии и переносе водомеров и других приборов учета воды, а также в случае замены их другими типами водомеров без согласования ВКХ.

4. За неустановку приборов учета воды по требованию предприятия ВКХ в установленные сроки.

5. За подключение шлангов к водопроводу для топлива приусадебных участков при отсутствии водосчетчика.

6. Предоставления предприятиями, учреждениями и организациями фиктивных сведений о водопотреблении.

Учет расхода горячей воды производится по показаниям приборов учета. Объем потребляемой воды в квартирах, не оборудованных приборами индивидуального учета расхода воды, распределяется поквартирно пропорционально количеству проживающих в каждой квартире. Нормы потребления воды установлены в литрах в сутки на 1 человека.


5. Учет расхода газа


Учет расхода газа на предприятиях газового хозяйства возложен на созданные на каждом предприятии службы режимов газоснабжения и учета расхода газа, которые подчиняются непосредственно руководителю предприятия.

Подача природного газа промышленным, сельскохозяйственным предприятиям, предприятиям бытового обслуживания населения производственного и непроизводственного характера и индивидуальным предпринимателям осуществляется по магистральным газопроводам через газораспределительные станции (ГРС) «Белтрансгаза» на основании договоров. Количество поданного газа определяется на основании двухсторонних актов, основанных на показаниях приборов учета расхода газа, установленных на ГРС или на головных газораспределительных пунктах (ГРП) предприятий газового хозяйства с введением поправочных коэффициентов.

Количество газа, отпущенного потребителям за календарный месяц, определяется на основании актов, основанных на показаниях приборов учета расхода газа, установленных у потребителя, с введением соответствующих поправочных коэффициентов.

При отсутствии приборов учета расхода газа, температуры, давления или при их неисправности у потребителя, а также в случаях:

– признания записей или показаний приборов недействительными;

– несвоевременного представления данных о расходе газа (показаний счетчиков);

– отсутствия пломб;

– количество отпущенного (израсходованного) газа определяется по паспортной производительности неопломбированных газоиспользующих установок и количеству часов работы потребителя за время неисправности, отсутствия приборов учета расхода газа.

Количество природного газа, использованного для нужд пищеприготовления, горячего водоснабжения и кормоприготовления определяется: в домах (квартирах), оборудованных счетчиками – по показаниям счетчиков; в домах (квартирах), не оборудованных счетчиками – по утвержденным нормам.

Например: 1. При наличии в квартире газовой плиты и газового водонагревателя (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения) при газоснабжении природным газом – 23 м³ /месяц на одного человека. 2. На отопление (природным газом) индивидуальных жилых домов за 1 м² площади зимой – 10 м³ /месяц, летом – 4 м³ /месяц; теплиц (сооружений утепленного грунта) за 1 м² площади – 60 м³ / месяц.

Учет количества газа осуществляется счетчиками, предназначенными для измерения суммарного объема газа, протекающего по трубопроводу за конкретный отрезок времени (час, сутки и т. д.).

Газовые счетчики бывают ротационные, турбинные и мембранные. Ротационные счетчики учитывают объемное количество прошедшего газа в рабочем состоянии. Турбинные газовые счетчики для узлов учета должны быть подобраны по рабочему давлению газа, его максимальному и минимальному расходу, диаметру прохода.

За период отключения домов от централизованного горячего водоснабжения во время ремонта тепловых сетей продолжительностью 25 и более суток в качестве норм расхода принимаются нормы, установленные для квартир бецентрального горячего водоснабжения.


Вопросы для самоконтроля.

1. Назовите основные виды тарифов для расчетов с потребителями за электрическую энергию?
   
2. Какой мощности производится расчет по одноставочным тарифам?
   
3. Что включает в себя нормирование расхода ТЭР?
   
4. Дайте определение нормы расхода энергетических ресурсов и назовите ее классификацию?
   
5. Назовите основные разновидности расхода меров.
   
6. Опишите основной принцип тахометрических, турбинных и ультрозвуковых расходомеров.
   
7. Опишите порядок учета расхода холодной и горячей воды при отсутствии или повреждении водосчетчика.
   
8. Назовите основные разновидности газовых счетчиков.
   

Тема 9. Выработка приемов экономии в семье и учреждениях образования

1. Формирование комплексного подхода в экономии энергоносителей.
   
2. Электросбережение в быту.
   
3. Основные характеристики энергосберегающих ламп.
   

1 Формирование комплексного подхода в экономии энергоносителей


Приобретая любой бытовой электроприбор - от миксера до стиральной машины - люди обращают внимание на что угодно - внешний вид, габариты, технические параметры, но только не на то, сколько электричества потребляет та или иная техника. Тогда как при покупке автомобиля каждый из нас обязательно поинтересуется расходом топлива. Между тем, приобретая «экономные» электроприборы, вы перестанете платить лишние деньги за электроэнергию. Например, российские телевизоры и пылесосы «выкачивают» почти на 70 процентов энергии больше, чем их западные собратья. Все дело в том, что европейцы и американцы уже давным-давно озаботились сохранением энергии и ввели ограничения на энергопотребление. Подсчитано: если каждая семья в США заменит обычные телевизор, стиральную машину и холодильник на энергосберегающие, то в масштабах страны экономия составит три миллиарда долларов в год. Так что, выбирая бытовые электротовары, внимательно изучите документацию. На каждом приборе, произведенном в Европе, есть стикер с указанием коэффициентов: А, В, С, D, Е. Самым экономным считается класс А. Если стикер отсутствует, обратите внимание на мощность электроприбора. Обычно она указана в сопроводительной табличке, которая описывает характеристики товара. Чем выше показатель ватт, тем больше энергии потребляет прибор.

В странах Европейского Союза все холодильники подразделяются на 7 категорий экономичности: А, В, С, D, E, F, G. Холодильники катего­рии А и В являются высокоэффективными и потребляют в год около 300 кВт-ч электроэнергии. Холодильники категории G имеют самую низ­кую эффективность. Холодильники «Атлант» минского завода соответству­ют среднеевропейскому стандарту и отвечают категории С. Имея в виду, что в Беларуси на долю холодильников и морозильников приходится 30-40% общего расхода электроэнергии в быту, переход на выпуск холодиль­ной бытовой техники категории А даст экономию около 170 000 т.у.т.

Для комплексной экономии электроэнергии необходимо оснастить квартиру или дом современными экономичными электротехническими устройствами. К ним относятся, например, компактные люминесцентные лампочки, светорегуляторы, датчики движения, таймеры, сумеречные выключатели, программируемые таймеры и многое другое. Например, в подъездах наших домов свет горит всю ночь.

Вечером он, конечно, нужен. А в четыре утра? Тут пригодится датчик движения. Он автоматически включает свет при появлении человека, а через некоторое время выключает его. Такие датчики можно устанавливать на лестничных клетках подъездов, в коридорах, у калиток частных домов и ворот коттеджей, использовать вместо обычного встроенного выключателя.

В высотке можно установить на каждом этаже таймер-выключатель с подсветкой (светится красный огонек). Заходя в подъезд, человек видит выключатель, зажигает свет и поднимается на свой этаж. А минут через пять свет выключается.

Кстати, с помощью таймера можно еще и обезопасить свой дом. Установив на таймере время включения/выключения света и уехав на несколько дней, можно создать имитацию вашего присутствия в квартире. Кроме того, существуют фотореле — автоматически включают освещение в сумерки и выключают на рассвете.


2 Электросбережение в быту


При выборе посуды, которая не соответствуют размерам электроплиты, теряется 5-10% энергии. Для экономии электроэнергии на электроплитах надо применять посуду с дном, которое равно или чуть превосходит диаметр конфорки. Посуда с искривлённым дном может привести к перерасходу электроэнергии до 40-60 %. При неполной загрузке стиральной машины - 10-15%. При неправильной программе стирки - до 30%. При неправильном подборе осветительных приборов и использовании устаревшей электробытовой техники -50%.

При приготовлении пищи, желательно закрывать кастрюлю крышкой, поскольку быстрое испарение воды удлиняет время готовки на 20-30%. После закипания пищи желательно перейти на низкотемпературный режим готовки.

Важно своевременно удалять из электрочайника накипь. Накипь образуется в результате многократного нагревания и кипячения воды и обладает малой теплопроводностью, поэтому вода в посуде с накипью нагревается медленно.

Холодильник надо ставить в самое прохладное место кухни, желательно возле наружной стены, но ни в коем случае не рядом с плитой. Если вы поставите холодильник в комнате, где температура достигает 30?С, то потребление энергии удвоится. Чтобы немного сэкономить при глажке, не надо гладить пересушенное белье. При использовании пылесоса на треть заполненный мешок для сбора пыли ухудшает всасывание на 40%, соответственно, на эту же величину возрастает расход потребления электроэнергии.

Не надо пренебрегать естественным освещением. Светлые шторы, светлые обои и потолок, чистые окна, умеренное количество цветов на подоконниках увеличат освещенность квартиры и офиса и сократят использование светильников.

Выключайте неиспользуемые приборы из сети!

Не оставляйте оборудование в режиме "standby" (режим ожидания) -используй те кнопки включить/выключить на самом оборудовании, или выключайте их из розетки. Выключение неиспользуемых приборов из сети (например, телевизор, видеомагнитофон, музыкальный центр*) позволит снизить потребление электроэнергии в среднем до 300 кВт-ч в год и сэкономить. Зарядное устройство для мобильного телефона, оставленное включенным в розетку нагревается, даже если там нет телефона. Это происходит потому, что устройство все равно потребляет электричество. 95% энергии используется впустую, когда зарядное устройство подключено к розетке постоянно.

Не загораживайте отопительные приборы!

Тепло от отопительных приборов будет эффективно поступать в помещение, если:

• Отопительные приборы не закрыты шторами;
  
• Отопительные приборы не закрыты декоративными панелями;
  
• Отопительные приборы не закрыты мебелью или другими предметами.
  

Батареи отопления будут эффективно обогревать помещение, если за ними установить теплоотражающие экраны.

Проветривайте помещения не долго, но интенсивно!

Постоянно приоткрытые для проветривания окна и форточки обогревают улицу и бесполезно расходуют Ваши деньги.

Используйте ударное проветривание, широко раскрывая окна на непродолжительное время.

Замена ламп накаливания компактными люминесцентными лампами обеспечит, по крайней мере, 4-х-кратную экономию электроэнергии!

Не отстает от островитян и Брюссель: Евросоюз к 2009 году полностью откажется от лампочек накаливания и перейдет на энергосберегающие. Такой срок для вывода из употребления 136-летнего «патриарха» освещения установлен на последнем саммите ЕС еще в 2006 году. Устранен последний барьер на этом пути: согласованы стандарты энергосбережения в жилых домах.

С 2009 года традиционные «спиральки в вакууме» перестанут производить и в Австралии. В соответствии с принятым законом постепенное ограничение продажи лампочек старого образца поможет Австралии к 2012 году сократить выброс парниковых газов на 4 млн. тонн, а также снизить плату за электроэнергию на 66%, отмечает министр охраны окружающей среды Малькольм Тернбулл.

В парке осветительных приборов только у населения насчитывается не менее 600 миллионов ламп накаливания (ЛН) мощностью 40-100 Вт. Многие из них можно заменить компактными люминесцентными лампами (КЛЛ) (рис.1) мощностью 3-20 Вт. На освещении возможна, по меньшей мере, четырехкратная экономия электроэнергии и мощности.

Современные КЛЛ имеют цоколь и форму позволяющую их применять во всех светильниках, где прежде использовались лампы накаливания. Таким образом, не требуется дополнительных затрат на модернизацию уже имеющихся осветительных приборов для использования КЛЛ.

Компактная люминесцентная лампа на 11 Вт обеспечивает лучшую освещенность служит в 6-8 раз дольше лампы накаливания на 60 Вт, которая стоит около 10 руб. То есть, за строк службы компактная люминесцентная лампа обходится не дороже лампы накаливания.

В общественных зданиях установлены старые модели светильников, как правило, с двумя люминесцентными лампами (ЛЛ) преимущественно по 40 Вт без отражателей и, как правило, с устаревшей и изношенной пускорегулирующей аппаратурой. Замена ЛЛ на современные модели с электронной пускорегулирующей аппаратурой (ЭПРА), ЛЛ несколько меньшей мощности 18 и 36 Вт, со светильниками нового типа - зеркальными отражателями и призматическими рассеивателями, позволит на каждом светильнике получить экономию в размере не менее 40%.




Рисунок 1 - Различные виды энергосберегающих люминесцентных ламп

для использования в быту


3 Основные характеристики энергосберегающих ламп.


Напряжение питания — напряжение электрической сети, необходимое для зажигания и стабильной работы лампы. Измеряется в вольтах (В).

Мощность — электрическая мощность, потребляемая лампой. Единица измерения мощности осветительного прибора - ватт (Вт).

Световой поток — один из важнейших показателей эффективности светового действия. Мощность излучения сама по себе еще не гарантирует яркости света: ультрафиолетовое или инфракрасное излучение, каким бы мощным оно ни было, человеческим глазом не воспринимается. Сила светового потока определяется как отношение мощности излучения к его спектральному составу. Измеряется в люменах (лм).

Световая отдача — с точки зрения энергосбережения, ключевой параметр эффективности источника света. Он показывает, сколько света вырабатывает та или иная лампа на каждый ватт израсходованной на нее энергии. Световая отдача измеряется в лм/Вт. Максимально возможная отдача равна 683 лм/Вт и теоретически может существовать только у источника, преобразующего энергию в свет без потерь. Световая отдача ламп накаливания составляет всего 10-15 лм/Вт, а люминесцентных ламп уже приближается к 100 лм/Вт.

Уровень освещенности — параметр, определяющий, насколько освещена та или иная поверхность данным источником освещения. Зависит от мощности светового потока, от расстояния источника света до освещаемой поверхности, от отражающих свойств этой поверхности и ряда других факторов. Единица измерения - люкс (лк). Эта величина определяется как отношение светового потока мощностью в 1 лм к освещенной поверхности площадью 1 кв.м. Иными словами, 1 лк = 1лм/кв.м. Приемлемая для человека норма освещенности рабочей поверхности по российским стандартам составляет 200 лк, а по европейским достигает 800 лк.

Цветовая температура — важнейший качественный параметр, определяющий степень естественности (белизны) света, испускаемого лампой. Измеряется по температурной шкале Кельвина (К). Цветовую температуру можно условно разделить на тепло-белую (менее 3000 К), нейтрально-белую (от 3000 до 5000 К) и дневную белую (более 5000 К). В жилых интерьерах обычно используют лампы теплого тона, способствующие отдыху и расслаблению, а в офисных и производственных уместны более холодные лампы. Наиболее естественная, а значит, и комфортная для человека, цветовая температура лежит в диапазоне 2800-3500 К.

Индекс цветопередачи — относительная величина, определяющая, насколько естественно передаются цвета предметов в свете той или иной лампы. Цветопередающие свойства ламп зависят от характера спектра их излучения. Индекс цветопередачи (Ra) эталонного источника света (т.е. идеально передающего цвет предметов) принят за 100. Чем ниже этот индекс у лампы, тем хуже ее цветопередающие свойства. Комфортный для человеческого зрения диапазон цветопередачи составляет 80-100 Ra.

Эксплуатационные характеристики — к важнейшим параметрам эффективности различных типов ламп относятся также средний срок службы, скорость включения и гарантированное число включений, конструктивные особенности исполнения (используемая арматура, разъемная/неразъемная конструкция, совместимость с разными типами патронов, габариты и дизайн изделия). От этих характеристик зависят расходы на эксплуатацию, которые вместе с продажной ценой определяют уровень рентабельности лампы.


Тема 10. Экологические аспекты энергетики и энергосбережения

1. Экологические проблемы теплоэнергетики.
   
2. Парниковый эффект.
   
3. Экологические проблемы ядерной энергетики.
   

1 Экологические проблемы теплоэнергетики


Современные ТЭС оказывают большое влияние на окружающую среду. Для обеспечения их работы привлекаются значительные природные ресурсы (топливо, вода, реагенты, строительные материалы).

Размеры площадок ТЭС достигают 3-4 км². На этой территории полностью изменяется рельеф местности, характеристики и распределение воздушных течений и поверхностного стока, нарушается почвенный слой, растительный покров, режим грунтовых вод. Эти изменения, а также производственные шумы и освещенность в ночное время приводит к нарушению экологического равновесия.

Выброс больших масс теплоты и влаги крупными градирнями вызывает снижение солнечной освещенности, образование низкой облачности и туманов, моросящих дождей, инея, гололеда, обледенение дорог и конструкций.

Сточные воды и ливневые стоки с территории ТЭС загрязняются отходами технологических циклов энергоустановок (нефтепродукты, шлаки, обмывочные воды).

Отрицательное влияние на природные условия оказывают золоотвалы – земля исключается из сельскохозяйственного оборота. Пыление золоотвалов приводит к гибели растений.

Газопылевые выбросы ТЭС загрязняют атмосферу углекислотой, золой, оксидами азота, сернистой и серной кислотой, что вызывает коррозию сооружений и оборудования, уменьшает солнечное облучение территории.

Среди основных направлений охраны окружающей среды от вредного воздействия ТЭС следует отметить применение природосберегающих технологий при генерации энергии. К их числу относятся технологии, которые увеличивают коэффициент использования топлива (ТЭЦ вместо КЭС, АЭС вместо ТЭС на органическом топливе) и соответственно уменьшают количество прямых (зола, шлак) и вторичных (обмывочные воды) загрязнений. К ним относятся различные способы деструктивной переработки топлив (получение метанола, синтез-газа, водорода и т.д.), позволяющие более полно произвести выделение потенциальных загрязнителей (серы) на ранних стадиях использования топлива. Сюда же относится применение замкнутых технологических циклов: полное использование золы ТЭС, получение из дымовых газов азота и технической сорной кислоты, улавливание и последующее сжигание нефтепродуктов из отходящих вод.

Эти методы относятся к активным способам защиты окружающей среды.

Пассивные способы предусматривают применение устройств, улавливающих загрязнения на конечных стадиях технологического процесса (золоуловители, очистные сооружения) или способствующих из разбавлению до концентраций, меньших предельно допустимых (высокие дымовые трубы, шумопоглотители).

Горение – это химический процесс взаимодействия вещества с окислителем, сопровождающийся интенсивным выделением тепла.

При полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1м³ газообразного топлива в образующихся газообразных продуктах должны содержаться лишь продукты полного сгорания горючих элементов – СО₂, SО₂, Н₂О; азот N₂, СО₂ и SО₂ называют трехатомными газами. В топочных газах содержатся частицы несгоревшего топлива.

Очистка сернистых соединений и окислов азота. При содержании 0,2-0,3мг/м³ SО₃ нарушаются фотосинтез и дыхание растений. При 20 мг/м³ наблюдается заметное раздражение органов дыхания человека. Сернистый ангидрид, соединяясь с водяными парами, образует сернистую кислоту, которая помимо вредного биологического действия вызывает интенсивную коррозию металлических конструкций.

Способы предотвращения выброса оксидов серы с дымовыми газами заключаются в предварительной очистке топлива от серы до его сжигания и очистке продуктов сгорания в самом процессе горения или после охлаждения дымовых газов за котлом.

Очистка топлива ведется в нескольких направлениях. Одно из них – растворение в жидких углеводородистых соединениях горючих составляющих твердого топлива с последующей отгонкой растворителя. Образуется остаток – вязкое вещество, свободное от золы и очищенное от серы. Его можно сжигать как мазут в форсунках в горячем виде следующими способами:

- газификация угля с отделением серы в газовой фракции;

- отделение сернистых соединений из нефти в процессе переработки на легкие топлива и мазут.

Азотсодержащие соединения, входящие в состав топлив, также являются источником образования оксидов азота уже при температурах 900-1000 К.

Образование топливных оксидов азота происходит на начальном участке факела, в области образования быстрых NО и до образования термических NО.

Уменьшение термических оксидов азота достигается путем воздействия главным образом на максимальную температуру горения. Это обеспечивается организацией топочного процесса – вводом газов рециркуляции, воды, пара в зону горения или в дутьевой воздух, а также двухстадийным сжиганием топлива, снижающим температуру и содержание кислорода в зоне максимальных температур.

Снижение максимальной температуры в топочной камере, а следовательно, и концентрации оксидов азота можно обеспечить увеличением теплоотвода (изменение конструкции топки котла).


2 Парниковый эффект


Парниковый эффект – это свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землей. Земная атмосфера сравнительно хорошо пропускает коротковолновую солнечную радиацию, которая почти полностью поглощается земной поверхностью, так как альбедо поверхности мало (альбедо – отношение потока излучения, рассеиваемого поверхностью, к падающему на поверхность потоку излучения). Нагреваясь за счет поглощения солнечной радиации, земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового излучения, прозрачность атмосферы для которого мала и которое почти полностью поглощается в атмосфере. В случае парникового эффекта при ясном небе только 10-20% земного излучения, проникая через атмосферу, может уходить в космическое пространство. Глобальное потепление частично связано с повышением содержания в атмосфере СО₂, выделяемого при сжигании ископаемого топлива. Теплоизоляция – весьма эффективный способ сократить расход топлива при отоплении, а следовательно понизить содержание СО₂ в воздухе.

Результаты исследований показали, что сильного загрязнения окружающей среды можно избежать, развивая технологию изоляционных процессов. В Европе общее количество выбросов СО₂, составляет 3000 млн. т в год. С применением теплоизоляции количество выбросов уменьшается на 10%, что составляет 300 млн. т. в год. Одновременно сокращаются выбросы двуокиси серы SО₂. нитратов NО_х и других компонентов, что значительно уменьшает количество кислотных остатков.

Накопление углекислого газа СО₂, метана и др. газов в атмосфере из-за сжигания огромного количества органических топлив (угля, не­фти, природного газа) в энергопроизводящих и энергопотребляющих установках - одна из основных причин парникового эффекта. Слой пар­никовых газов не пропускает солнечное тепло обратно в космос, и сред­няя температура приземного слоя атмосферы постепенно повышается, что приведет к перераспределению осадков, увеличению числа засух, к затоплению значительных территорий и к глобальным изменениям кли­мата, которые повлекут разрушения сельского, водного, лесного хо­зяйств, энергетических, транспортных и др. производственных систем. Будет нанесен непоправимый ущерб здоровью людей. К наиболее заг­рязняющим в этом отношении отраслям относятся топливно-энергети­ческая, нефтехимическая, металлургическая и транспортная. Автомо­бильный транспорт - один из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом. Автомобильными двигателями выделя­ется в воздух городов более 95% оксида углерода, около 65% углеводо­родов и 30% оксидов азота. В крупных городах доля загрязнения возду­ха автотранспортом достигает 70-80% от общего уровня загрязнения, что сильно сокращает среднюю продолжительность жизни населения. Еще большую опасность для здоровья представляет так называемый фотохимический туман, возникающий в результате сложных фотохи­мических превращений смеси оксида углерода, углеводородов и окси­дов азота в вещества, значительно более токсичные, чем исходные ат­мосферные загрязнения. Этот туман с влажностью около 70% получил название смога. В этой связи важнейшим экологическим эф­фектом энергосбережения является снижение антропогенных выб­росов парниковых и загрязняющих газов за счет экономии энергии, внедрения новых энергосберегающих технологий и оборудования в про­изводствах указанных отраслей экономики.

Вредные для человека и природы антропогенные выбросы в атмос­феру могут перемещаться в воздушных потоках на громадные расстоя­ния. В конце 1977 г. в городе Киото был подписан протокол об уменьше­нии эмиссии парниковых газов, диоксида серы и др. в 2010 г. по сравнению с 1990 г. в среднем на 5%, и с целью выполнения этой задачи были рас­пределены задания в процентном отношении среди государств.

Большинство промышленно развитых стран подошло к тому рубежу, когда с дальнейшим ростом производства энергии издержки начинают превышать прибыль. Основным лимитирующим фактором становятся вопросы экологии, связанные с улавливанием и очисткой вредных выбросов, поскольку способности окружающей среды поглощать газовые выбросы и другие энергетические отходы не безграничны.

В экологических проблемах энергетики Беларуси важными являются вопросы ресурсо- и энергосбережения, использование нетрадиционных источников энергии, добычи и использования местных видов топлива. В настоящее время на электростанциях используется органическое топливо (газ, мазут), и как следствие имеет место загрязнение окружающей среды. Но следует учитывать, что на загрязнение окружающей среды существенно влияют и другие отрасли промышленности, а в локальном загрязнении городов и промышленных центров именно они являются доминирующими. Поэтому необходимо оценить долю энергетических комплексов и других отраслей промышленности в глобальном и локальном загрязнениях территории Беларуси.

Общие выбросы вредных веществ в атмосферу всеми источниками (стационарными и автотранспортом) Беларуси (1990) составили 3360 тыс.т, из которых 446 тыс.т. или 13,3%, приходилось на энергетические предприятия. Основная же доля выбросов (65,2%) приходится на автотранспорт.

В настоящее время энергетика Беларуси является основным источником валовых выбросов серы и азота в республике от стационарных установок. Однако валовой выброс не является определяющим в загрязнении атмосферы городов и населенных пунктов, а зависит от приземных концентраций вредных веществ и их класса опасности.

Проблема оздоровления воздушного бассейна городов может быть решена только при комплексном подходе, т.е. снижении выбросов от источников всех отраслей в первую очередь на предприятиях, вносящих большую долю выбросов в приземные концентрации.

Диоксид серы. Многочисленные исследования показали, что экономически сероочистка на НАЗ и газоочистка на ТЭС конкурентоспособны при длительности использования мощности газоочистки на ТЭС более 5000 часов.

Малосернистые мазуты с содержанием серы 0,5% целесообразно в первую очередь использовать в печах и мелких котельных, где они на 1.5-2% снизят удельные расходы топлива, сократят ремонтные расходы и повысят надежность. Затем использование малосернистого мазута предусматривается на ТЭС. Полученная на НПЗ элементарная сера позволит сократить ее импорт.

Окислы азота. В энергетике выбросы окислов азота сосредоточены в основном на 23 ТЭС, а в промышленности более чем на 500 объектах.

В связи с планируемым началом серийного производства в странах СНГ керамических сотовых катализаторов для разложения окислов азота в дальнейшем предусматривается сооружение газоочистного оборудования на котах ТЭС.

Вновь вводимые парогазовые установки (ПГУ) являются оборудованием нового поколения, которое по экологическим показателям соответствует мировому уровню (50 мг/м³) и дополнительно снижает удельный расход топлива примерно на 20-25%, что на 15-20% снижает выбросы.

В настоящее время основными потребителями озоноразрушающих веществ (далее ОРВ) в области являются объекты сельского хозяйства (54% от общего объема потребления ОРВ).

Основными потребителями по объемам использования для дозаправки холодильного оборудования при ремонтах в настоящее время являются: ОАО "Глубокский МКК" 1135 кг за 2007г., ОАО "Полоцкий молочный комбинат" 1103,6 кг за 2007г., ПРУП "Витебскторгтехника" – 895 кг за 2007 год, СООО "Молтехносервис" – 1200 кг, ОАО "Оршанский молочный комбинат" – 550 кг. Данные предприятия в основном обслуживают холодильные установки сторонних организаций и сельхозпроизводителей по договорам. Витебское ОАО "Веста" – 240 кг за 2007г. использовано на дозаправку собственных торговых холодильников. По данным предприятиям и по субъектам их обслуживания должен быть постоянный контроль по выполнению мероприятий по сокращению использования ОРВ со стороны территориальных органов Минприроды.

В 2007 году в Витебской области решена проблема использования фреона 12, вещества группы А. Если в 2000 году было использовано фреона 12 18,14 тонн, то в 2007г. фреон 12 не использовался. В 2007году ОАО "Полимир" 8464,5 кг отработанного технического компрессорного масла, содержащего фреон 12, передало на утилизацию в ЗАО "Холодон" г.Минск. Решен вопрос с утилизацией 266 кг фреона 114В2 группы В по Оршанскому локомотивному депо Бел.ж.д.

Согласно Указа Президента №313 от 09.07.2007г. из республиканского фонда поддержки производителей сельхозпродукции в области 2007г закуплено 68 холодильных установок на фреоне 404, в 2008 – 42 ед. (тендеры на закупку проведены еще для 48 единиц) для замены на молочно-товарных фермах.

В настоящее время не решается вопрос с сокращением использования и переходом на озонобезопасные технологии для пожаротушения на УП "Оршанский авиаремонтный завод". ОРВ приложения А и В: фреоны 13 и 114В2, используются на предприятии и хранятся на складе.

Так, например, за 2007 год выполнены следующие мероприятия, с эффектом снижения использования в дальнейшем ОРВ:

1. На РУП "Витебский завод электроизмерительных приборов" проведена замена компрессора и комплектующих в климатической камере ТВ-1000, освоено 4,9 млн. рублей.

2. На торговом предприятии "Веста" заменено холодильного оборудования на 92 млн. рублей.

3. На Лукомльской ГРЭС проведена замена холодильных компрессоров на установках осушки водорода энергоблоков 6,4,8,3 , затраты составили 59 млн. рублей.

4. На РУПП "Витязь" установлено 3 новых кондиционера, работающих на озонобезопасном фреоне 410А.


3 Экологические проблемы ядерной энергетики


В процессе работы АЭС образуются жидкие, газообразные, аэрозольные и твердые радиоактивные отходы. Присутствие в этих отходах долгоживущих изотопов продолжительное время сохраняет их активность на достаточно высоком уровне.

Твердыми отходами являются детали загрязненного радиоактивными веществами демонтированного оборудования, отработанные фильтры для очистки воздуха, сорбенты, спецодежда, мусор. Их захоронение осуществляется в специальных траншеях.

Радиоактивные воды АЭС перерабатываются с помощью спецводоочисток. Их принцип работы - испарение воды, осаждение твердой фазы и ионный обмен. Образующиеся концентраты и растворы реагентов направляются в хранилище жидких отходов.

Для АЭС основным фактором радиоактивной опасности является внешнее ионизирующее излучение. С точки зрения радиационного загрязнения окружающей среды АЭС – более чистые по сравнению с угольными электростанциями: в угле содержатся естественные радиоактивные элементы – радий, торий, уран, полоний и др., которые вместе с золой выбрасываются в атмосферу.

Основной причиной при переработке и захоронении радиоактивных отходов заключается в их концентрации в малых объемах с последующим захоронением в таких местах, где обеспечивается полный радиоактивный распад вне контакта с биосферой (600 лет).

Последующее хранение – в герметических железобетонных емкостях или металлических контейнерах. Лучшими местами для захоронения являются заброшенные соляные копи (отсутствие воды, спокойные в сейсмическом отношении районы, большие объемы подземных пустот).


Вопросы для самоконтроля.

1. Назовите основные виды отрицательного влияния на окружающую среду при использовании ТЭС.
   
2. Назовите основных направлений охраны окружающей среды от вредного воздействия ТЭС.
   
3. Как производится очистка сернистых соединений и окислов азота?
   
4. Объясните физическую сущность парникового эффекта.
   
5. Назовите основные источники и причины, вызывающие парниковый эффект.
   
6. Назовите основные проблемы ядерной энергетики и способы утилизации радиоактивных отходов.