На главную страницу Rambler's Top100

О журнале

Архив

Разделы

Полезные ссылки

Rambler's Top100

Yandex.CN Сделано для России , тематический каталог отборных русских сайтов.

 

Г. Я. Вагин

доктор технических наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор Нижегородского государственного технического университета

 

Л. В. Дудникова

технический директор ООО «Нижегородский инвестиционный центр энергоэффективности – НН»
  • Энергобезопасность и энергосбережение №6, 2010

    Исследование эффективности использования энергоносителей в образовательных учреждениях

    Приведены результаты исследования энергопотребления большой группы образовательных учреждений Приволжского федерального округа. Разработаны и предложены энергосберегающие мероприятия.

    Ключевые слова: образовательное учреждение, потребление энергоносителей, эффективность использования энергоносителей, мероприятия по энергосбережению.

    В 2009 году расходы на энергоснабжение объектов бюджетной сферы России составили около 240 млрд. рублей. Образовательные учреждения (высшие учебные заведения – институты, академии, университеты; средние специальные учебные заведения – техникумы, колледжи, лицеи, профессиональные училища; общеобразовательные учреждения – школы, гимназии) являются крупными потребителями энергоресурсов среди организаций бюджетной сферы. Основная доля суммарного потребления приходится на долю тепловой и электрической энергии. Затраты на энергоносители ежегодно увеличиваются на 15–20 %.

    В качестве примера в табл. 1 приведена динамика удельных затрат на энергоносители вузов Приволжского федерального округа [1]. Как видно из таблицы, за восемь лет затраты возросли в 2,5–3 раза, что в основном связано с ежегодным возрастанием тарифов.

    В основу методов нормирования расходов энергоносителей для бюджетных учреждений во всех ведущих странах берут удельные расходы на 1 м2 площади или на 1 человека. Для образовательных учреждений России таких показателей нет. Поэтому приводим результаты исследования удельных расходов электрической и тепловой энергии и их случайных законов распределения. Результаты были получены в процессе энергетического обследования более 500 учреждений в различных регионах России.

    Статья 24 Федерального закона No 261 от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении» устанавливает, что начиная с 1 января 2010 года все бюджетные учреждения обязаны обеспечить снижение объема потребленных ими воды, топлива, тепловой и электрической энергии на 3 % в год по каждому из видов энергоносителей. Закон принят, но достаточного количества подзаконных актов для его выполнения нет. Нет нормативных показателей по удельным расходам энергоносителей, нормы удельного расхода холодной и горячей воды были разработаны в 80-х годах прошлого века и на сегодняшний день устарели. Нет четких рекомендаций, за счет каких мероприятий можно получить такой объем экономии, не разработаны методика энергоаудита образовательной сферы и система сбора данных о потреблении энергоносителей и их стоимости, система электронного документооборота для нормирования расходов энергоносителей и их мониторинга...

    По контракту с Роснауки под руководством авторов статьи была разработана «Методика проведения энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений» [2]. Исследование законов случайных изменений потребления электрической и тепловой энергии было проведено для трех групп: высших, средних специальных и общеобразовательных учебных заведений. Все обследованные группы учреждений представляют собой статистические совокупности. Совокупности состоят из отдельных объектов, свойства которых в статистике описываются при помощи признаков или переменных.

    Статистические совокупности, в которых отдельные учреждения объединены по какому-либо одному или нескольким варьирующим признакам, делятся на генеральные или выборочные. Генеральная совокупность в данном случае – это совокупность всех учреждений группы, относительно которых мы собираемся делать выводы при исследовании электропотребления. Совокупность учреждений, отобранных из данной генеральной совокупности для изучения закономерностей электропотребления, назовём выборочной совокупностью (выборкой).

    Объем выборки является важнейшей характеристикой при проведении статистических исследований. С одной стороны, он определяет достоверность исследуемых характеристик, с другой стороны, от объема выборки зависит трудоемкость проведения исследований. Определить объём выборочной совокупности можно с помощью таблицы достаточно больших чисел, монограммы достаточно больших чисел или с помощью аналитического выражения [3]

    где t – коэффициент достоверности – заданнаявероятность того, что отклонение выборочной средней не превзойдет по абсолютной величине предельной ошибки выборки mдоп;
    mдоп – допустимая (предельная) ошибка выборки (допустимая абсолютная величина отклонения выборочной средней от генеральной средней);
    Оx – среднее квадратичное отклонение выборочной совокупности.

    По аналогии с нормированием потребления электроэнергии для коммунальных потребителей рекомендуется предельную ошибку выборки принимать равной 10 % выборочной средней. Это связано с тем, что точность задания выборочных значений электропотребления отдельных зданий в среднем составляет ±10 %.

    В том случае, когда исследование проводится впервые и ничего не известно о среднем квадратичном отклонении, формулой (1) воспользоваться нельзя. В этом случае объём выборки определяется по таблице достаточно больших чисел в зависимости от заданной вероятности и допустимой ошибки mдоп. В системах электроснабжения вероятность расчетных значений электрических нагрузок принимают равной 95 %. Задаваясь данной вероятностью и mдоп=0,1 по таблицам достаточно больших чисел [3], определяем, что объем выборки в каждой группе учреждений должен быть не менее 96. Этот объём является предварительным, после определения закона распределения величин случайных выборок производится уточнение объёма выборки с использованием выражения (1).

    Результаты статистической обработки выборочных значений удельных расходов электрической энергии приведены в табл. 2, а тепловой энергии – в табл. 3. Территория исследования – Приволжский ФО.

    Примечание. Рдоп и Рфакт – соответственно допустимая и фактическая вероятность того, что распределение случайных величин подчиняется нормальному закону, относительные единицы;
    X2 – критерий Пирсона.

    Для примера на рис. 1 и 2 приведены гистограммы изменения удельных расходов электроэнергии для вузов и ссузов.

    Рис. 1. Гистограммы нормированного изменения удельных расходов электроэнергии, совмещенные с графиком нормальной плотности распределения вузов: а – кВт*ч/1 учащегося в год; б – кВт*ч/м2 в год
    Рис. 2. Гистограммы нормированного изменения удельных расходов электроэнергии, совмещенные с графиком нормальной плотности распределения ссузов: а – кВт*ч/1 учащегося в год; б – кВт*ч/м2 в год

    Данные табл. 2 и 3 показывают, что случайные изменения удельных расходов электрической и тепловой энергии отдельных ОУ подчиняются нормальному закону распределения. Это позволяет для нормирования расходов на уровне районов, регионов и в целом министерства применять простые выражения.

    Например, для электрической энергии:

    где Wг – годовой расход электроэнергии по району,региону, министерству;
    wуд.ср – математическое ожидание удельного расхода, полученное по результатам энергообследования учреждений образования;
    Oх – среднее квадратичное отклонение удельного расхода учреждений образования;
    N – число студентов (учащихся) в данном районе, регионе, в целом по стране;
    b – статистический коэффициент, зависящий от допустимой вероятности превышения величины Wг, определяемой по выражению (1). В теории расчета расходов энергоносителей, эта вероятность принимается равной 10 %. По нормальному закону распределения для вероятности превышения 10 % b=1,0.

    Одним из важнейших направлений повышения эффективности использования энергоносителей в учреждениях образования видится внедрение электронной системы сбора и анализа ежегодного потребления энергоносителей. Такая система разработана в ООО «НИЦЭ–НН» и внедрена в Приволжском федеральном округе. Энергоаудит многих образовательных учреждений позволил разработать типовые мероприятия по энергосбережению (табл. 4). В работах [2, 4] имеется подробное описание всех этих мероприятий и их технико-экономическое обоснование.

    Можно говорить о том, что энергетические обследования большой группы образовательных учреждений были проведены впервые. Впервые же проведены и исследования законов случайных изменений удельных расходов энергоносителей. Разработанные До 30 % от потребляемой ими электроэнергии методики и типовые мероприятия по энергосбережению в образовательной сфере имеют технико-экономическое обоснование. Результаты данных исследований переданы в Минобрнауки РФ для их внедрения в пределах отрасли.

    Литература

    1. Дудникова Л. В. Статистическая и нормативная модели формирования лимитов на энергоресурсы для вузов / Л. В. Дудникова, О. В. Скуднова, Н. А. Дудникова // Энергоэффективность. – 2007. – No 1-2.

    2. Методика проведения энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений / Г. Я. Вагин, Л. В. Дудникова, Е. А. Зенютич и др. – Н. Новгород: НГТУ, 2009. – 188 с.

    3. Хан Г. Статистические модели в инженерных задачах / Пер. с англ. / Г. Хан, С. Шапиро. – М.: Мир, 1969. – 324 с.

    4. Теория и практика энергосбережения в образовательных учреждениях: Справочно-методическое пособие / Г. Я. Вагин, Л. В. Дудникова, Е. А. Зенютич и др. – Н. Новгород: НГТУ, НИЦЭ, 2006. – 188 с.

    References

    1. Dudnikova L. V., Skudnova O. V., Dudnikova N. A. (2007). Statistical and normative model of the formation of limits on energy resources for schools . Energoeffektivnost', (1-2).

    2. Vagin G. Ya., Dudnikova L. V., Zenutich E. A., and etc. Metodika provedeniya energeticheskikh obsledovanij (energoaudita) obrazovatel'nykh uchrezhdenij [Methods of conducting energy audits (energy audit) of educational institutions]. N. Novgorod, NSTU, 2009. 188 p.

    3. Han G. Statisticheskie modeli v inzhenernykh zadachakh [Statistical models in engineering design]. Springer-Verlag, 1969. 324 p.

    4. G. Ya. Vagin, L. V. Dudnikova, E. A. Zenutich, and etc. Teoriya i praktika energosberezheniya v obrazovatel'nykh uchrezhdeniyakh: Spravochno-metodicheskoe posobie [Theory and practice of energy conservation in educational institutions: The reference handbook]. N. Novgorod, NSTU, NICE, 2006. 188 p.



  • © «Московский институт энергобезопасности и энергосбережения»
    Полное или частичное использование материалов возможно только с разрешения редакции.
    Политика в отношении персональных данных
    Зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследия. Свидетельство ПИ № ФС77-28742

    webmaster: webmaster@endf.ru