Облик энергосбережения

Виталий ПРОХОРОВ, профессор кафедры отопления и вентиляции МГСУ

Проблема энергосбережения всегда сопутствовала энергопотреблению

Все последние годы в России интенсивно обсуждается проблема энергосбережения, в том числе в системах отопления и других системах инженерного оснащения зданий.

Принимаются решения, утверждаются нормативные документы как всероссийского, так и регионального предназначения. Принят закон РФ об энергосбережении. Проводятся бесчисленные совещания и научно-технические советы, «круглые столы» и академические чтения, съезды и симпозиумы, научно-практические конференции и выставки, ну и конечно, «саммиты». Во множестве выпускаются журналы, публикуются статьи и книги. Защищаются диссертации. Привлекаются зарубежные организации и эксперты.

И само собой разумеется, создаются многочисленные новые контролирующие органы и организации, с большими правами, например, по части запретов и штрафов, и одновременно - проведения работ по «хоздоговорам» между контролирующими и контролируемыми, вооруженные импортными дорогостоящими приборами, транспортом, обучающим персоналом, консультантами, экспертами, компьютерами, программами, специальными методиками, предписаниями и … непреодолимыми психологическими установками.

А кто из специалистов, или просто пытливых обывателей, засомневается в обоснованности, к примеру утвержденных СНиПов или региональных норм по энергосбережению в зданиях, или энергетического паспорта здания, того объявляют ретроградом, его работы – не соответствующими «перспективным интересам государства и общества» и опирающимися на «устаревшие технические решения» и зовущими «вернуться в прошлое» и «оставаться в плену отсталых представлений».

У авторов означенных определений в публикациях не возникает сомнения насчет качества нового, а именно, что оно может быть ухудшенным старым или просто ошибочным, т.е. наносить энерго-экономический ущерб государству.

Рассмотрим некоторые попытки решения обозначенной проблемы, начиная с прошлого и не проходя мимо «новизны» и «полезности» настоящего.

Человек заботится об экономии энергии с первых дней своего зарождения, а об экономии топлива – с момента обретения огня.

В первые тысячелетия тепловая энергия тратилась исключительно на обогрев людей и их жилища (отопление совместно с естественной вентиляцией), приготовление пищи и горячей воды. И было, конечно, небезразлично сколько носить дров для этих целей.

При этом сами жилища оборудовались в соответствии с природно-климатическими воздействиями на них окружающей среды и ресурсными возможностями обитающих в конкретном географическом месте людей.

Поэтому, как мы теперь говорим, удельная тепловая характеристика жилищ, конструкции, энергосберегающие и гигиенические свойства ограждений, источников и передатчиков тепла, топливных устройств, систем греющих и вентилирующих каналов с их регулирующими органами подчинялись не только общим закономерностям но и всегда несли отпечаток климатической обстановки расположения и сложившихся технологических традиций.

С появлением промышленности потребность в энергоносителях высокого качества и одновременно в их экономном расходовании резко возросла, поскольку в разумном обществе объем потребления и экономия энергии сущностно едины. Это вызвало к жизни новые научные разработки.

Еще в 18 веке, в 1745 году М.В. Ломоносов пишет диссертацию «О причине теплоты и холода», а через три года формулирует «всеобщий закон природы»- закон сохранения материи и движения.

Вслед за этим он же исследовал баланс действующих сил и расход энергии при «вольном» т.е. гравитационном, естественном «движении» вентиляционного воздуха «на шахтах и рудниках примеченном». Таким образом он оставил последователям научные основы естественной (наиболее энергоэкономичной) вентиляции, энергетика которой покоится на разностях температур, влажности и высот неразрывного потока воздуха.

Важный вклад в топливо сбережение при отоплении зданий был сделан Н.А. Львовым, обобщенный (в работе 1795 года «Русская пиростатика или употребление испытанных уже печей и каминов»).
В первой половине 19 века массированные потребности в энергии и ее экономии вызвали разработку теории тепловых машин (С. Карно), описание закона сохранения энергии (Ю.Р. Майер, Дж. Джоуль, Г. Гельмгольц). Возникло ответвление науки – Термодинамика. Были сформулированы три ее фундаментальных принципа («начала»), имеющие непосредственное отношение к инженерным системам.

«Первое» - выражение закона сохранения энергии в виде балансов тепла и потоков энергоносителей.

«Второе» (Р. Клаузиус, У. Томсон) – учет необратимых потерь даже в идеализированных процессах передачи тепла (теплопотери в зданиях), Дж. Гиббс – метод термодинамических потенциалов (передача влаги в материалах и конструкциях).

И «третье» (В. Нернст) – свойство вырождения термодинамических функций и тепловой энергии тел в области температур вблизи абсолютного нуля.

Все это позволило точно вычислять как полезно потребляемую, так и безвозвратно теряемую доли тепловой энергии (за счет внешнего рассеивания и за счет необратимых внутренних потерь при любом теплообмене), т.н. эксергию и анергию.

Уже в конце 19 – начале 20 веков Д.И. Менделеев сделал научно обоснованные выводы о необходимости беречь ископаемое топливо, особенно газ, утверждая, что «сжигать газ это все равно, что топить печи ассигнациями