автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование электропотребления и разработка методов нормирования и повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях

4849929

Бугров Сергей Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ НОРМИРОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ

05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 июн 2011

Нижний Новгород- 2011

4849929

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете им. P.E. Алексеева (НГТУ) на кафедре "Электроэнергетика и электроснабжение".

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Вагин Геннадий Яковлевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кузнецов Анатолий Викторович

кандидат технических наук Шалаев Сергей Алексеевич

Ведущая организация:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"

Защита диссертации состоится "30" июня 2011 г. в 14 часов, в аудитории № 1258 на заседании диссертационного совета Д 212.165.02 при Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева по адресу: 603950 г. Н. Новгород, ул. Минина, д. 24, корпус 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации просим направлять по адресу: 603950, ГСП-41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24, Ученый совет НГТУ им. Р.Е. Алексеева.

Тел./факс: (831) 436-03-79

Автореферат разослан "27" мая 2011 г.

Ученый секретарь /У\

диссертационного совета Д 212.165.02 jf\ I

кандидат технических наук, доцент ИЫг). _ —В.В. Соколов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы. Образовательные учреждения (ОУ) России входят в группу государственных учреждений. По данным проекта федеральной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в РФ на 2010 - 2020 годы» в 2009 году государственные учреждения России потребили 41 млрд. кВт-ч электроэнергии. По оценкам разработчиков программы потенциал энергосбережения в этих учреждениях составляет 38% от существующего уровня потребления.

Среди государственных учреждений России крупнейшими потребителями энергоресурсов являются образовательные учреждения (ВУЗы, техникумы, ПТУ, школы, лицеи, гимназии, дошкольные учреждения и т.д.).

Исследования энергопотребления образовательных учреждений показывают, что разбросы удельных расходов электроэнергии даже для аналогичных образовательных учреждений существенны.

Затраты энергоносителей в наших ОУ в 2-3 раза выше, чем в Норвегии, Дании и других странах.

Новый Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...» №261 ФЗ от 23.11.09г. обязывает все бюджетные учреждения начиная с 2010г. снижать потребление энергоносителей, в том числе электрической энергии, не менее чем на 3% в год. До 31 декабря 2012г. они должны провести энергетические обследования и разработать программы энергосбережения и повышения энергоэффективности.

Решению проблемы повышения энергоэффективности в государственных учреждениях посвящен ряд публикаций, как в нашей стране, так и за рубежом. Среди них можно отметить работы Аметистова Е.В., Асланяна Г.С., Башмакова И.А., Балыхина Г.А., Бобрякова A.B., Вагина Г.Я., Вакулко А.Г., Данилова O.JI., Директора Л.Б., Доброхотова В.И., Зенютича Е.А., Злобина A.A., Клименко A.B., Кудрина Б.И., Кузнецова A.B., Ливинского А.П., Лоскутова А.Б., Мастепанова A.M., Михайлова С.А., Солнцева Е.Б., Шпербер X. и других.

Однако, несмотря на большую актуальность проблемы повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях, она решается очень медленно, в виду отсутствия исследований закономерностей их электропотребления, методов нормирования расходов электроэнергии на различных уровнях иерархии и определения резервов энергосбережения. Решению этих вопросов и посвящена настоящая диссертация.

Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнялась в рамках следующих Государственных контрактов по приоритетному направлению «Экономия энергоресурсов»:

1) «Разработка методологии формирования нормативов потребления энергоносителей объектами бюджетной сферы с учетом специфики их функционирования» №25.516.11.6080 от 25.07.07 г. с Федеральным агентством по науке и инновациям.

2) Проект Рособразования № 2.2.1.2/5597 «Разработка и исследование научно-методических основ формирования комплексной программы повышения энергоэффективности образовательных учреждений».

3) «Разработка отраслевой методики проведения энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений» № П1519 от 04.09. 2009 г. с Федеральным агентством по образованию.

4) «Разработка научных и технологических основ диагностики энергобезопасности и энергоэффективности использования энергоресурсов в бюджетной сфере» № 09/04110816900012/02/235 от 17.08.2009 г. с Минэнерго России.

Объект исследования - системы электроснабжения и электроприемники образовательных учреждений.

Предмет исследования - электропотребление, методы нормирования и повышения эффективности использования электроэнергии.

Цель работы - исследование закономерностей электропотребления, разработка методов расчета нормативов потребления и повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие научные и практические задачи:

1. Классификация образовательных учреждений, их систем электроснабжения и электроприемников.

2. Энергоаудит большой группы различных образовательных учреждений и исследование законов изменений удельных расходов электроэнергии.

3. Разработка методов расчета нормативов потребления электроэнергии образовательных учреждений на различных уровнях иерархии.

4. Разработка методов оценки потенциала электросбережения и повышения эффективности использования электроэнергии.

Методы научных исследований. Для решения поставленных задач использовались методы инструментального исследования (энергоаудита) большой группы различных образовательных учреждений, аппарат теории вероятности и математической статистики, методы технико-экономического анализа.

Научная новизна работы.

1. Определены законы изменений удельных расходов электроэнергии различных типов образовательных учреждений, что позволяет их ранжировать по энергоэффективности, определять очередность проведения энергетических обследований и их сертификации.

2. Разработаны методы расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями с учетом результатов их инвентаризации, что позволяет повысить точность расчета нормативов и проводить нормирование в системе электронного документооборота.

3. Разработаны методы оценки потенциала экономии электроэнергии в образовательных учреждениях, позволяющие составлять программы

энергосбережения и выполнять требование федерального законодательства по снижению потребления электроэнергии не менее чем на 3% в год.

Практическая ценность результатов работы.

1. Проведенные энергетические обследования энергопотребления большой группы (около 500) образовательных учреждений различного профиля в 10 регионах России позволили получить закономерности изменения их электропотребления и определить основные направления энергосбережения.

2. Разработанные методы расчета нормативов потребления электроэнергии доведены до практического применения и уже используются в образовательных учреждениях Приволжского федерального округа.

3. Разработанные методы повышения эффективности использования электроэнергии позволяют снизить электропотребление образовательных учреждений на 20-30% за счет внедрения энергосберегающих проектов со сроком окупаемости до двух лет и дополнительно на 30-40% за счет внедрения мероприятий со сроком окупаемости 5 лет и более.

Достоверность полученных результатов подтверждается результатами инструментальных исследований большой группы ОУ различного профиля, хорошим совпадением результатов расчета нормативов потребления по предлагаемой методике с данными фактических замеров и результатами внедрения энергосберегающих мероприятий в большом количестве ОУ.

Реализация результатов работы.

1. Разработанные в диссертационной работе рекомендации по экономии электроэнергии были использованы ООО «Нижегородский Инвестиционный Центр Энергоэффективности-НН» при энергетических обследованиях около 200 образовательных учреждений. Расчетный экономический эффект от внедрения энергосберегающих мероприятий составил 20 млн. руб.

2. Материалы диссертации были использованы при разработке региональной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности Нижегородской области на 2010-2014 годы и на перспективу до 2020 года» с расчетным экономическим эффектом 27 млн. руб.

3. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе НГТУ при чтении курса лекций «Экономия энергоресурсов» и дипломном проектировании.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений различного профиля.

2. Закономерности изменения удельных расходов электрической энергии.

3. Методы расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями на различных уровнях планирования.

4. Методы расчета экономии электрической энергии и оценки потенциала электросбережения в образовательных учреждениях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийских научно-технических конференциях «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (г. Ульяновск, 2003 г.) и «Российский энергоэффективный город», (г. Казань,

2010 г.), на международных конференциях «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород, 2003 и 2010 гг.), «Повышение эффективности электрического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений» (г. Москва, 2009), на совещании-семинаре «Энергоэффективная школа», (г. Москва, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, 2 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 158 наименований, 8 приложений и содержит 177 страниц основного текста.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы и основные задачи исследования, дана общая характеристика работы.

В первой главе " Классификация образовательных учреждений, их систем электроснабжения и электроприемников. Постановка задачи исследования" проведена классификация ОУ, сделан анализ их систем электроснабжения и электроприемников, выполнен обзор отечественных и зарубежных публикаций по теме диссертации.

В России имеется пять основных групп образовательных учреждений:

1) высшего профессионального образования (ВПО);

2) среднего профессионального образования (СПО);

3) начального профессионального образования (НПО);

4) общеобразовательные учреждения (ООУ);

5) дошкольные общеобразовательные учреждения (ДОУ).

В системы электроснабжения ОУ входят: трансформаторные подстанции, электрические сети 10, 6 и 0,38 кВ и электроприемники (ЭП). Основными ЭП являются: 1) ЭП с электродвигателями (насосы, вентиляторы, кондиционеры, лифты и др.); 2) осветительные ЭП; 3) различные нагревательные установки; 4) компьютерная и оргтехника; 5) лабораторные установки; 6) ЭП столовых и буфетов; 7) ЭП котельных. В диссертации приведены характеристики ЭП различных групп ОУ и их соотношение.

Вторая глава посвящена исследованию электропотребления образовательных учреждений. Основная сложность в разработке методологии расчета нормативов потребления энергоносителей для ОУ заключается в большом их многообразии и отсутствии фундаментальных исследований их энергопотребления. Автором совместно с учеными ООО «НИЦЭ-НН» проведено энергетическое обследование большой группы ОУ всех типов (около 500) Приволжского и Северо-Западного федеральных округов. В диссертации приведены данные обследованных ОУ, их полные и удельные расходы электроэнергии, финансовые затраты на энергоносители.

Высшие учебные заведения имеют наиболее крупное энергетическое хозяйство. Количество учебных корпусов достигает 53 (Казанский государственный университет), количество общежитий - 13. Кроме этого

имеются столовые, клубы, гаражи, мастерские и ряд других вспомогательных объектов. Все ВУЗы потребляют электрическую и тепловую энергии, некоторые природный газ и другие виды топлива. Топливо в основном используется в котельных, но в некоторых ОУ природный газ используется в общежитиях и лабораторных установках.

На рисунке 1 приведены структуры распределения финансовых затрат на энергоносители ряда обследованных университетов Приволжского федерального округа (ПФО) в 2008 году. Определяющими являются затраты на тепловую энергию (до 60%) и затраты на электрическую энергию (до 40%).

В таблице 1 и на рисунке 2 приведена динамика удельных затрат на ТЭР по ВУЗам ПФО, из которых видно, что затраты за 7 лет возросли в 3-3,5 раза.

а) б) в) г)

□ электрическая энергия; □ тепловая энергия; Е природный газ Я холодная вода и стоки

Рисунок 1 - Процентное соотношение затрат на энергоносители в ВУЗах а - Нижегородский ГТУ; б - Саратовский ГТУ; в - Вятский ГУ; г - Пермский ГТУ

Таблица 1 - Динамика удельных затрат на ТЭР по ВУЗам ПФО

Средние удельные затраты на коммунальные услуги 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Из расчета на 1м2, руб./м2 96 122 151 168 171 202 257 335

-учебно-лабораторные корпуса 92 120 143 157 162 187 227 291

-общежития 109 137 154 181 216 250 306 383

-прочие здания 145 172 1794 206 223 247 315 411

Из расчета на одного учащегося, руб./чел 756 935 1124 1417 1608 1810 1863 2377

-учебно-лабораторные корпуса 522 625 671 834 950 1086 1121 1437

-общежития 151 207 299 382 435 515 577 723

-прочие здания 83 103 154 202 222 215 257 335

Рисунок 2 - Динамика удельных затрат на ТЭР по ВУЗам ПФО

Проведено исследование полных и удельных расходов электрической энергии ВУЗов. На рисунке 3 приведена динамика средних удельных расходов электрической энергии ВУЗов ПФО. Как видно из рисунка 4 динамика удельных расходов электроэнергии по ВУЗам весьма стабильна, что говорит о возможности их применения для нормирования расходов электроэнергии.

Проведено исследование систем освещения ВУЗов. Установлено, что эти системы имеют следующие недостатки: 1) велика доля ламп накаливания (ЛН); 2) применение неэффективных люминесцентных ламп (ЛЛ); 3) низкие коэффициенты отражения; 4) износ светотехнической части осветительных приборов; 5) применение устаревшей пускорегулирующей аппаратуры в люминесцентных светильниках; 6) отсутствие автоматизации освещения.

400

300 200 100 0

> и»

°*"ШНкВтхч в год на 1 м2 к Вту ч в год на 1 уч-ся

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Рисунок 3 - Удельный расход электроэнергии по ВУЗам ПФО

На рисунке 4 приведены диаграммы процентного соотношения потребления электроэнергии системами освещения учебных корпусов и общежитий строительного университета.

Светильники с 79%

Светильники с ЛН

21%

а) б)

Рисунок 4 -Соотношение потребления электроэнергии системой освещения а) учебные корпуса; б) общежития.

Средние и начальные специальные учебные заведения (учреждения СПО и НПО)- В состав подобных учреждений входят: учебно-лабораторные корпуса; общежития; учебные мастерские и вспомогательные здания (гаражи, склады и т.д.). имеются также столовые и буфеты. Все учреждения СПО и НПО потребляют электрическую и тепловую энергии, некоторые природный газ и другие виды топлива.

Проведено исследование структуры затрат учреждений СПО и НПО на энергоносители в 2008 году (рисунок 5). Расходы на потребление энергоносителей при наличии собственной котельной и с питанием тепловой

ники с ЛЛ 20%

в

кабинетах 24%

Светильники с ЛН в жилых

энергии со стороны составляют: на электроэнергию от 19 до 45%, на топливо от 44 до 56%, на тепловую энергию от 49 до 62%.

На рисунке 6 приведены диаграммы удельных расходов электроэнергии для 47 учреждений СПО и НПО ПФО в 2008 году.

\18,0%

а) б)

Рисунок 6 - Диаграмма удельного расхода электроэнергии учреждениями СПО

и НПО

а - на 1 м~ общей площади; б - на одного учащегося

I электрическая энергия; □ тепловая энергия; ■ холодная вода и стоки

Рисунок 5 - Процентное соотношение затрат на энергоносители в учреждениях

СПО и НПО

а- Нижегородский политехнический колледж; б- Тольятгинский технический колледж; в-Пензенский машиностроительный техникум; г- Балаковский политехнический техникум; д - ПТУ № 21 г. Н. Новгород на 963 чел.; е - ПТУ № 50 г. Н. Новгород на 378 чел.

Общеобразовательные учреждения (ООУ) потребляют в основном электрическую и тепловую энергии. На рисунке 8 приведен процентный состав затрат на энергоносители некоторых школ.

На рисунке 7 приведено относительное изменение потребления электрической энергии школами в течение года.

Основными факторами, влияющими на потребление электроэнергии в школах, являются: число учащихся, площадь помещений, тип источников света, тип плит в столовых и буфетах, наличие централизованного горячего водоснабжения, тип проекта здания, количество учебных смен.

Тепловая энергия 80,61%

(5

Электроэнергия 19,39%

Тепловая энергия 76,33%

0

1Я ------

Электроэнергия 23,67%

а) б)

Рисунок 7 - Процентное соотношение затрат на энергоносители школ а - численность 96 чел.; б - численность 1284 чел.

1,2 1

лесяц года

Рисунок 8 - Относительное изменение потребления электроэнергии школами в

течение года

Проведено исследование расходов электроэнергии в системах освещения. Установлено, что при люминесцентном освещении расходы электроэнергии в 2,5 - 3 раза ниже, чем при освещении лампами накаливания.

На рисунке 9 приведена зависимость минимального удельного расхода электроэнергии от доли люминесцентного освещения и доли площади классов.

площадь классов 90% площадь классов 70%

0,2

0,3

0,4 0,5 £,6 0,7 0,8 Доля ЛЛ в суммарной мощности освещения

0,9

Рисунок 9 - Зависимость удельного расхода электроэнергии от доли люминесцентного освещения при времени работы 1000 часов.

Исследование показало, что школы с электроплитами в столовых и буфетах на 30-40% больше потребляют электроэнергии, чем школы с газовыми плитами.

На рисунке 10 приведены диаграммы удельных расходов электроэнергии 19 школ одного из районов Нижеюродской области.

а) б)

Рисунок 10 - Диаграмма удельного расхода электроэнергии школами а - на 1 м2 общей площади; б - на одного учащегося

Дошкольные общеобразовательные учреждения (ДОУ) потребляют электрическую и тепловую энергию. Расходы на потребление электроэнергии составляют от 5 до 22%, на тепловую энергию - от 78 до 95%. На рисунке 11 приведены динамики удельных расходов электроэнергии детскими садами г. Сарова.

кВт-ч/м2 кВт-ч/чел

а) б)

Рисунок 11 - Диаграмма удельного расхода электроэнергии детскими садами а - на 1 м общей площади; б - на одного ребенка

Впервые проведенные исследования удельных расходов электроэнергии во всех группах ОУ показали, что они носят случайный характер. Поэтому для их применения необходимо исследование закономерностей их случайных изменений. В диссертации построены гистограммы и выравнивающие их кривые распределения удельных расходов электроэнергии. Доказано, что случайные изменения удельных расходов электроэнергии ОУ подчиняются нормальному закону распределения. Это позволяет ранжировать ОУ по эффективности использования электроэнергии, используя математическое

отклонение и среднеквадратичное отклонение удельных расходов. На рисунке 12 приведены гистограммы удельных расходов совмещенные с графиком нормальной плотности распределения для ВУЗов. В таблице 2 приведены результаты статистической обработки удельных расходов электроэнергии ОУ по Приволжскому федеральному округу.

а) б)

Рисунок 12 - Гистограммы нормированного изменения удельных расходов электроэнергии, совмещенные с графиком нормальной плотности распределения ВУЗов ПФО: а - в кВт-ч/1 учащегося в год; б - в кВт ч/м2 в год

Таблица 2 - Результаты статистической обработки удельных расходов электроэнергии по каждому виду ОУ___

Количество Матема- Среднее Вид теоретического закона Проверка по ^

Вид ОУ исходных данных ожидание отклонение Р доп ' акт >

в кВт-ч в год в кВт-ч в год распределения о.е. о.е.

ВУЗы ПФО, все:

на 1 м2 площади 105 42,05 9,11 нормальный 0,1 0,59

на 1 студента 99 282,9 86,25 нормальный 0,1 0,48

Гуманитарные: на 1 м2 площади 74 41,4 9,22 нормальный 0,1 0,49

на 1 студента 75 271,14 72,4 нормальный 0,1 0,26

Технические:

на 1 м2 площади 31 43,61 8,64 -

на 1 студента 23 337,06 78,33 -

Учреждения СПО и НПО:

на 1 м2 площади 166 29,8 9,81 нормальный 0,1 0,28

на 1 студента 131 233,5 97,8 нормальный 0,1 0,27

Школы:

на 1 м2 площади 169 21,62 10,22 нормальный 0,1 0,16

на 1 школьника 144 137,6 76,1 нормальный 0,1 0,16

Дошкольные

учреждения: на 1 м2 площади 101 53,4 23,35 нормальный 0,1 0,31

на 1 ребенка 100 472,5 168 нормальный 0,1 0,33

Третья глава посвящепа разработке методов расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями.

Установлено, что в РФ нет нормативных документов по расчету норм расхода электроэнергии для образовательных учреждений. Это положение не позволяет контролировать запрашиваемые ОУ заявки на потребление электроэнергии и проводить энергосберегающую политику в этом секторе бюджетной сферы. Новый закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...» обязывает все государственные учреждения ежегодно снижать потребление электроэнергии не менее чем на 3% в год, начиная с 2010 года. Выполнение этого закона невозможно без разработки методов расчета нормативов потребления электрической энергии как на уровне ОУ, так и на уровнях района, города, региона, федерального округа и министерства образования и науки. Норматив потребления электроэнергии для ОУ - это научно и технически обоснованная величина расхода электроэнергии, обеспечивающая осуществление нормальной работы ОУ и санитарно-гигиенические требования.

Годовой норматив потребления электроэнергии отдельным ОУ предлагается определять по выражению:

а)

где УУГБ . годовое (базовое) нормативное потребление электроэнергии; годовая экономия электрической энергии в расчетном году за счет внедрения мероприятий по энергосбережению.

Базовый годовой расход рекомендуется определять одним из следующих методов: 1) на основании удельных норм аналогичных типовых объектов; 2) проведения энергетического обследования; 3) энергетических паспортов ОУ; 4) расчетно-аналитическим методом на основании инвентаризации помещений и электрооборудования.

Во многих странах (Норвегия, Дания, Германия и др.) имеются нормы удельного расхода электроэнергии для типовых зданий различных лет постройки. Они даются в кВт-ч/м2-год общей площади по различным статьям расхода: 1) системы вентиляции (И'уд. „); 2) освещение (И'уд. осв); 3) различное электрооборудование (УУуД.э.о.); 4) системы кондиционирования (И'уд.к).

Зная эти нормы и общую площадь ОУ, определяется годовой базовый расход электроэнергии ОУ:

= + + н>уд } 0 + )• F , (2)

где Е - общая площадь ОУ, м2.

В России таких норм по потреблению электрической энергии пока нет, но в программе энергосбережения и повышения энергоэффективности в России до 2020 года планируется разработка типовых зданий для различных климатических поясов с подобными нормами.

Для ОУ, имеющих энергетические паспорта, базовые расходы указаны в этих паспортах. Для ОУ, не имеющих энергетических паспортов, до их

энергетического обследования, в качестве базового расхода можно брать расход за предыдущий год по показаниям электросчетчиков.

Базовый расход электроэнергии можно также определить расчетно-аналитическим методом на основании инвентаризации помещений и электрооборудования ОУ.

Математическая модель электропотребления ОУ имеет вид:

=2>г.а +у?гоы)+\угно, (3)

(=1

где ^г а - расход электроэнергии силовой нагрузкой ¡-го здания; ^г.Осв1 -

расход электроэнергии системой внутреннего освещения ¡-го здания; ^г.но -

расход электроэнергии наружным освещением; А . потери электроэнергии в электрических сетях и трансформаторах; N - число зданий ОУ.

Годовой расход электроэнергии силовой нагрузкой определяется по выражению:

(4)

1

где п - количество типов электроприемников; Руст - установленная мощность электроприемников ¡-го типа; - число электроприемников ¡-го типа;

- коэффициент использования электроприемников ¡-го типа; Тп _ число часов работы в год электроприемников ¡-го типа.

В работе приведены значения и Тп ддЯ различных типов электроприемников ОУ, полученные на основании энергоаудитов.

Годовой расход электроэнергии системой внутреннего освещения определяется по выражению:

т Е»

(5)

где т - число помещений ОУ; Рун - удельная мощность системы освещения

¡-го помещения; Е т - нормативная освещенность ¡-го помещения; -

площадь ¡-го помещения; Тп . годовое время работы системы освещения в ¡-м помещении.

В работе приведены значения Руц и Тп для различных типов

светильников и помещений ОУ.

Годовой расход электроэнергии системой наружного освещения ОУ определяется по выражению:

^г.но=Тг-^РустГп^ (6)

1

где Pj.cn.,- - установленная мощность ламп в одном светильнике; и,- -суммарное количество светильников ¡-го типа; к - количество типов светильников; Тг- годовое число часов работы наружного освещения.

Нормирование расходов электроэнергии по расчетно-аналитическому методу трудоемко, поэтому в диссертации разработан программный продукт для расчетов норм на ЭВМ (рисунок 13).

Расчет нормативов потребления электроэнергии на II-V уровнях иерархии (уровни района, города, региона, федерального округа и министерства) производится суммированием нормативных расходов всех ОУ данного уровня. Поэтому основная задача нормирования на II-V уровнях - это автоматизация методов расчета и проведение их в системе электронного документооборота с учетом источников финансирования ОУ. Финансирование государственных ОУ производится из бюджетов трех уровней: 1) федерального (ВПО, СПО); 2) регионального (СПО, СНО); 3) местного (ООУ, ДОУ). В диссертации разработаны электронные таблицы для расчета нормативов потребления электроэнергии на всех уровнях иерархии и база данных ВПО, СПО и СНО по Приволжскому федеральному округу.

Рисунок 13 - Структура программного продукта

Разработке методов повышения эффективности использования электроэнергии в ОУ посвящена четвертая глава. В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 31.12.2009 г. №1225 основным целевым показателем в области повышения энергетической эффективности в государственном секторе по электроэнергии должен быть удельный расход на 1 человека. Этот показатель является весьма удобным инструментом для планирования экономии электроэнергии, но он является необъективным. Проведенные энергетические обследования показывают, что расходы электроэнергии в основном зависят от площади зданий, режимов работы ОУ и географической широты местности. Очевидно поэтому, во всех ведущих странах используются нормативные расходы ТЭР на 1 м2 общей площади зданий в кВт-ч/м2-год. В данной работе исследуются оба показателя: 1) кВт-ч/1 человека-год; 2) кВт-ч/м2-год.

В работе предложено провести ранжирование всех ОУ по эффективности использования электроэнергии. Ввиду отсутствия в РФ нормативных удельных расходов электроэнергии в ОУ, которые можно сравнивать с фактическими удельными расходами и определять потенциал энергосбережения, в диссертации предложено провести ранжирование по результатам экспресс-аудитов ОУ.

Учитывая, что для ранжирования необходима представительная выборка (не менее 96 ОУ), рекомендуется ранжирование ВПО проводить на уровне федеральных округов и министерства, а СПО, НПО, ООУ и ДОУ на уровне регионов.

Основная цель подобного ранжирования - определить очередность проведения энергетических обследований ОУ и их сертификации, так как для их проведения необходимы большие затраты.

При нормальном законе распределения удельный расход и вероятность его превышения могут быть определены по выражению:

■<*("*), (7)

где ™ уд.ср. - математическое ожидание (среднее значение) удельного расхода

электроэнергии в выборке из N ОУ; уд) - среднее квадратическое отклонение удельных расходов электрической энергии в выборке ОУ; t -статистический коэффициент достоверности.

Значения ™ Уд.ср. и уд) определяются по выражениям:

где У? уд.& - фактический удельный расход электроэнергии 1-го ОУ в выборке;

N - число ОУ в выборке.

Для ранжирования ОУ по очередности проведения энергетических обследований предложено использовать следующее неравенство:

При Ь = 2 и более ОУ должны проходить энергетические обследования и сертификацию в первую очередь; при £ равном от 1 до 2 - во вторую; и в третью очередь должны проходить энергетические обследования все остальные ОУ. В диссертации приведены пределы рангов удельных расходов электроэнергии для всех ОУ Приволжского федерального округа и Нижегородской области.

Результаты энергетических обследования большой группы ОУ позволили определить основные направления экономии электроэнергии в ОУ: 1) составление руководств по эксплуатации электрооборудования; 2) снижение потерь электроэнергии в системах электроснабжения; 3) экономия в системах

освещения; 4) экономия в силовых электроприемниках; 5) экономия электроэнергии в котельных; 6) оснащение ОУ системами АСКУЭ; 7) оснащение ОУ системами энергетического мониторинга.

В работе дан подробный анализ вышеуказанных направлений и определен потенциал экономии электроэнергии. Установлено, что наибольшую экономию (до 60-70%) можно получить в системах освещения ОУ. В таблице 3 приведен сводный перечень энергосберегающих мероприятий и ожидаемый потенциал энергосбережения.

В целом потенциал энергосбережения в ОУ составляет 20-30% за счет внедрения энергосберегающих проектов со сроком окупаемости до 2 лет и дополнительно 30-40% за счет внедрения мероприятий со сроком окупаемости 5 лет и более.

Таблица 3 - Сводный перечень энергосберегающих мероприятий в ОУ

№ п.п. Наименование мероприятия Потенциал годовой экономии, % Срок окупаемости, лет

1 Составление руководств по эксплуатации и управлению электроприемников и периодический контроль со стороны руководства ОУ за их выполнением 10-15 от потребления электроэнергии

2 Замена ламп накаливания на компактные люминесцентные 70-80 от потребления электроэнергии освещением 0,1-0,5

3 Замена люминесцентных ламп стандарта Т12 мощностью 20, 40, 65 Вт на лампы стандарта Т8 (TLD Eco) мощностью 16, 32, 51 Вт 20 от потребления электроэнергии этими лампами 1,6

4 Замена люминесцентных ламп стандарта Т12 мощностью 20, 40, 65 Вт на лампы стандарта Т8 (TLD PSS) мощностью 12, 23, 37 Вт и электромагнитных ПРА на электронные 40 от потребления электроэнергии этими лампами 1,7

5 Замена люминесцентных светильников с лампами стандарта Т8 на светильники с лампами стандарта Т5 с зеркальными растрами 50-55 от потребления электроэнергии этими лампами 5-6

6 Замена светильников с люминесцентными лампами стандарта Т5 на светильники со светодиодами 40-55 от потребления электроэнергии этими лампами Более 15 лет

7 Окраска стен и потолков в светлые тона 5-15 от потребления электроэнергии освещением 0,5

8 Применение частотного регулирования скорости вращения насосов 30-40 от потребления электроэнергии приводом насосов 2-3

9 Упорядочение применения электронагревательных приборов бытового назначения (электрочайники, калориферы, кофеварки и др.) 10-15 от потребления ими электроэнергии

10 Внедрение систем энергетического мониторинга 10-20 от потребления электроэнергии 4-5

11 Перевод энергоемких лабораторных установок на микропроцессорную технику и ЭВМ 20-50 от потребления ими электроэнергии 4-5

12 Внедрение систем автоматического управления освещением и электроприемниками 10-30 от потребления электроэнергии 3-5

Разработан программный продукт для оценки потенциала энергосбережения и даны рекомендации по структуре и содержанию программы энергосбережения ОУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании приведенных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты:

1. Проведено исследование электроприемников и их режимов работы различных образовательных учреждений и получены характеристики (коэффициенты использования и годовое время работы), необходимые для определения нормативов потребления электрической энергии.

2. При участии автора разработана «Методика проведения энергоаудита образовательных учреждений», позволяющая проводить энергоаудит и определять резервы экономии электроэнергии.

3. Проведен энергоаудит большой группы (около 500) образовательных учреждений различного профиля, что позволило изучить динамику затрат и потребления абсолютных и удельных расходов электроэнергии и определить основные направления работ по энергосбережению.

4. Впервые проведено исследование законов изменения случайных величин удельных расходов электроэнергии различных типов образовательных учреждений. Это позволяет ранжировать образовательные учреждения по эффективности использования электроэнергии и определять очередность их энергетических обследований.

5. Разработаны методы нормирования расходов электрической энергии на уровне образовательных учреждений и на уровнях района, города, региона и Министерства образования и науки в системе электронного документооборота.

6. Разработаны методы оценки потенциала экономии электрической энергии в образовательных учреждениях, определен потенциал энергосбережения и разработаны рекомендации по составлению программ энергосбережения в соответствии с Федеральным законом №261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...»

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации по перечню ВАК;

1. Вагин, Г.Я. Нормирование расходов электроэнергии бюджетных учреждений / Г.Я. Вагин, Е.Б. Солнцев, E.H. Соснина, А.Н. Фитасов, С.А. Бугров// Вестник Самарского Государственного Технического Университета. Серия «Технические науки» №2(24) -2009 / СамГТУ. - Самара, 2009. - С. 128135.

2. Вагин, Г.Я. Исследование законов случайных изменений энергопотребления образовательных учреждений / Г.Я. Вагин, Е.Б. Солнцев, E.H. Соснина, О.Ю. Малафеев, С.А. Бугров// Вестник Белгородского ГТУ им. В.Г. Шухова. №1,2010. С.96-100.

Остальные публикации:

3. Бугров, СЛ. Оценка потенциала энергосбережения в бюджетных организациях / С.А. Бугров, A.M. Мамонов, А.Н. Фитасов// Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности. Сборник докл. IV Всероссийской научно-технической конференции. - г. Ульяновск: УлГТУ, 2003.

4. Бугров, С.А. Опыт реализации энергоэффективных программ по энергосбережению для образовательных учреждений / С.А. Бугров, A.M. Мамонов, А.Н. Фитасов // Энергоэффективность. Науч.- техн. журнал. Вып. 3., Н. Новгород: НИЦЭ, 2004 . - С. 72-75.

5. Пат. РФ №44400, G 06 F 17/40, G 05 В 17/00. Устройство для автоматизации рабочего места энергоаудитора / Е.А.Зенютич, А.Б.Лоскутов, Г.Я.Вагин, А.М.Мамонов, С.А. Бугров и др. - Зарегистрировано 10.03.2005.

6. Бугров, С.А. Оценка потенциала энергосбережения образовательных учреждений. Раздел 1 в справочно-методическом пособии «Теория и практика энергосбережения в образовательных учреждениях» - Н.Новгород, НГТУ, 2006.

7. Бугров, С.А. Определение нормативных расходов энергоносителей образовательных учреждений. Глава 5 в книге «Методика проведения энергетических обследований образовательных учреждений». - Н. Новгород, НГТУ, 2009. С. 43-56.

8. Вагин, Г.Я. Расчёт нормативов потребления электрической энергии образовательных учреждений / Г.Я. Вагин, Е.Б. Солнцев, С.А. Бугров// Электрика. - 2009. - № 12.- С. 21-26.

9. Вагин, Г.Я. Применение регрессионного анализа для нормирования расходов электроэнергии образовательных учреждений / Г.Я. Вагин, Е.Б. Солнцев, С.А. Бугров// Наука - образованию, производству, экономике: материалы седьмой международной научно-технической конференции. В 3-х т. Т. 1 / Белорусский НТУ. - Минск, 2009. - С. 24.

10. Вагин, Г.Я. Подходы к нормированию расходов электроэнергии образовательных учреждений / Г.Я. Вагин, С.А. Бугров, О.Ю. Малафеев// Будущее технической науки. Тезисы докладов IX Международной молодежной научно-технической конференции. - Н. Новгород: НГТУ, 2010. - С. 69.

Личный вклад соискателя. Все основные положения диссертации разработаны лично автором. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: разработка методов нормирования расходов электроэнергии [1, 7, 8, 10]; анализ и разработка методов экономии электроэнергии [3, 4, 5]; разработка методов оценки эффективности энергосберегающих мероприятий [4]; исследовательская часть и обработка результатов исследования [1,2, 7, 8,9, 10]; разработка программного продукта для ПЭВМ [5].

С.24-25.

С. 5-47.

Подписано в печать 26.05.2011. Формат 60x84 '/]6. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 406.

Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева.

Типография НГТУ. Адрес университета и полиграфического предприятия: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

Введение.

Глава 1. Классификация образовательных учреждений, их систем электроснабжения и электроприемников. Постановка задачи исследования.

1.1 Классификация образовательных учреждений и их электроприемников.

1.2 Обзор работ по теме диссертации и постановка задач исследования.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Исследование электропотребления образовательных учреждений.

2.1 Разработка методики энергоаудита образовательных учреждений.

2.2 Исследование электропотребления высших учебных заведений.

2.3 Исследование электропотребления средних специальных учебных учреждений.

2.4 Исследование электропотребления общеобразовательных учреждений.

2.5 Исследование электропотребления дошкольных образовательных учреждений.

2.6 Исследование законов случайных изменений удельных расходов электрической энергии.

2.6.1 Основные предпосылки.

2.6.2 Дошкольные образовательные учреждения.

2.6.3 Общеобразовательные учреждения.

2.6.4 Средние и начальные специальные учебные учреждения.

2.6.5 Учреждения высшего образования.

2.6.6 Сравнение гистограмм изменения удельных расходов электроэнергии с графиком нормальной плотности вероятности.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка методов расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Расчет нормативов потребления на уровне образовательного учреждения.

3.3 Разработка программного продукта для нормирования базового расхода электрической энергии ОУ на ЭВМ.

3.4 Разработка методов расчета нормативов потребления электрической энергии ОУ на уровне района (города), региона, федерального округа и министерства образования.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка методов оценки и повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях.

4.1 Критерии оценки эффективности использования энергоносителей.

4.2 Разработка методов ранжирования образовательных учреждений по их энергетической эффективности.

4.3 Основные направления экономии электрической энергии.

4.4 Повышение энергетической эффективности систем освещения.

4.5 Определение потенциала энергосбережения и очередности внедрения энергосберегающих проектов и мероприятий.

4.6 Разработка программного продукта для оценки потенциала энергосбережения.

4.7 Разработка структуры и содержания программы энергосбережения в образовательных учреждениях.

Выводы по главе 4.

Актуальность темы. . Образовательные учреждения (ОУ) России входят в группу государственных учреждений. По данным проекта федеральной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в РФ на 2010 — 2020 годы» в 2009 году государственные учреждения России потребили 41 млрд. кВт-ч электроэнергии. По оценкам разработчиков программы потенциал энергосбережения в этих учреждениях составляет 38% от существующего уровня потребления.

Среди государственных учреждений России крупнейшими потребителями энергоресурсов являются образовательные учреждения (ВУЗы, техникумы, ПТУ, школы, лицеи, гимназии, дошкольные учреждения и т.д.).

Исследования энергопотребления образовательных учреждений показывают, что разбросы удельных расходов электроэнергии даже для аналогичных образовательных учреждений существенны.

Затраты энергоносителей в наших ОУ в 2-3 раза выше, чем в Норвегии, Дании и других странах.

Новый Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности.» №261 ФЗ от 23.11.09г. обязывает все бюджетные учреждения начиная с 2010г. снижать потребление энергоносителей, в том числе электрической энергии, не менее чем на 3% в год. До 31 декабря 2012г. они должны провести энергетические обследования и разработать программы энергосбережения и повышения энергоэффективности.

Решению проблемы повышения энергоэффективности в государственных учреждениях посвящен ряд публикаций, как в нашей стране, так и за рубежом. Среди них можно отметить работы Аметистова Е.В., Асланяна Г.С., Башмакова И.А., Балыхина Г.А., Бобрякова A.B., Вагина Г.Я., Вакулко А.Г., Данилова О.Л., Директора Л.Б., Доброхотова В.И., Зенютича Е.А., Злобина A.A., Клименко A.B., Кудрина Б.И., Кузнецова A.B., Ливинского А.П., Лоскутова А.Б., Мастепанова A.M., Михайлова С.А., Солнцева Е.Б., Шпербер X. и других.

Однако, несмотря на большую актуальность проблемы повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях, она решается очень медленно, в виду отсутствия исследований закономерностей их электропотребления, методов нормирования расходов электроэнергии на различных уровнях иерархии и определения резервов энергосбережения. Решению этих вопросов и посвящена настоящая диссертация.

Связь с научными программами. Диссертационная работа выполнялась в рамках следующих Государственных контрактов по приоритетному направлению «Экономия энергоресурсов»:

1) «Разработка методологии формирования нормативов потребления энергоносителей объектами бюджетной сферы с учетом специфики их функционирования» №25.516.11.6080 от 25.07.07 г. с Федеральным агентством по науке и инновациям.

2) Проект Рособразования № 2.2.1.2/5597 «Разработка и исследование научно-методических основ формирования комплексной программы повышения энергоэффективности образовательных учреждений».

3) «Разработка отраслевой методики проведения энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений» № П1519 от 04.09. 2009 г. с Федеральным агентством по образованию.

4) «Разработка научных и технологических основ диагностики энергобезопасности и энергоэффективности использования энергоресурсов в бюджетной сфере» № 09/04110816900012/02/235 от 17.08.2009 г. с Минэнерго России.

Объект исследования - системы электроснабжения и электроприемники образовательных учреждений.

Предмет исследования - электропотребление, методы нормирования и повышения эффективности использования электроэнергии.

Цель работы — исследование закономерностей электропотребления, разработка методов расчета нормативов потребления и повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие научные и практические задачи:

1. Классификация образовательных учреждений, их систем электроснабжения и электроприемников.

2. Энергоаудит большой группы различных образовательных учреждений и исследование законов изменений удельных расходов электроэнергии.

3. Разработка методов расчета нормативов потребления электроэнергии образовательных учреждений на различных уровнях иерархии.

4. Разработка методов оценки потенциала электросбережения и повышения эффективности использования электроэнергии.

Методы научных исследований. Для решения поставленных задач использовались методы инструментального исследования (энергоаудита) большой группы различных образовательных учреждений, аппарат теории вероятности и математической статистики, методы технико-экономического анализа.

Научная новизна работы.

1. Определены законы изменений удельных расходов электроэнергии различных типов образовательных учреждений, что позволяет их ранжировать по энергоэффективности, определять очередность проведения энергетических обследований и их сертификации.

2. Разработаны методы расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями с учетом результатов их инвентаризации, что позволяет повысить точность расчета нормативов и проводить нормирование в системе электронного документооборота.

3. Разработаны методы оценки потенциала экономии электроэнергии в образовательных учреждениях, позволяющие составлять программы энергосбережения и выполнять требование федерального законодательства по снижению потребления электроэнергии не менее чем на 3% в год.

Практическая ценность результатов работы.

1. Проведенные энергетические обследования энергопотребления большой группы (около 500) образовательных учреждений различного профиля в 10 регионах России позволили получить закономерности изменения их электропотребления и определить основные направления энергосбережения.

2. Разработанные методы расчета нормативов потребления электроэнергии доведены до практического применения и уже используются в образовательных учреждениях Приволжского федерального округа.

3. Разработанные методы повышения эффективности использования электроэнергии позволяют снизить электропотребление образовательных учреждений на 20-30% за счет внедрения энергосберегающих проектов со сроком окупаемости до двух лет и дополнительно на 30-40% за счет внедрения мероприятий со сроком окупаемости 5 лет и более.

Достоверность полученных результатов подтверждается результатами инструментальных исследований большой группы ОУ различного профиля, хорошим совпадением результатов расчета нормативов потребления по предлагаемой методике с данными фактических замеров и результатами внедрения энергосберегающих мероприятий в большом количестве ОУ.

Реализация результатов работы.

1. Разработанные в диссертационной работе рекомендации по экономии электроэнергии были использованы ООО «Нижегородский Инвестиционный Центр Энергоэффективности-НН» при энергетических обследованиях около 200 образовательных учреждений. Расчетный экономический эффект от внедрения энергосберегающих мероприятий составил 20 млн. руб.

2. Материалы диссертации были использованы при разработке региональной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности Нижегородской области на 2010-2014 годы и на перспективу до 2020 года» с расчетным экономическим эффектом 27 млн. руб.

3. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе НГТУ при чтении курса лекций «Экономия энергоресурсов» и дипломном проектировании.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений различного профиля.

2. Закономерности изменения удельных расходов электрической энергии.

3. Методы расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями на различных уровнях планирования.

4. Методы расчета экономии электрической энергии и оценки потенциала электросбережения в образовательных учреждениях.

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийских научно-технических конференциях «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (г. Ульяновск, 2003 г.) и «Российский энергоэффективный город», (г. Казань, 2010 г.), на международных конференциях «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород, 2003 и 2010 гг.), «Повышение эффективности электрического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений» (г. Москва, 2009), на совещании-семинаре «Энергоэффективная школа», (г. Москва, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ [1418, 58, 70], 2 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ [16,18].

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 158 наименований, 7 приложений и содержит 192 страниц основного текста.

Выводы по главе 4

1. Проведен анализ критериев оценки энергоэффективности и установлено, что для образовательных учреждений основными критериями оценки эффективности использования электроэнергии являются удельные

Г) расходы на 1 м" общей площади зданий и на 1 студента (учащегося, ребенка).

2. Разработан метод ранжирования ОУ по их энергетической эффективности, позволяющий осуществлять сравнительный анализ эффективности использования электроэнергии в ОУ, определять очередность проведения энергетических обследований и их сертификации.

3. Определены основные направления экономии электрической энергии в образовательных учреждениях. По каждому направлению даны конкретные рекомендации для определения потенциала энергосбережения, что позволяет каждому образовательному учреждению ежегодно составлять планы внедрения энергосберегающих мероприятий.

4. Разработана методика оценки потенциала энергосбережения и технико-экономического обоснования внедрения энергосберегающих мероприятий и проектов в образовательных учреждениях. Это позволяет правильно выбирать экономически целесообразные мероприятия и определять порядок их внедрения.

5. Разработан программный комплекс для оценки потенциала энергосбережения, позволяющий автоматизировать трудоемкие расчеты.

6. Разработаны рекомендации по составлению программ энергосбережения образовательных учреждений, необходимых в соответствии с федеральным законом №261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности.».

7. Определен потенциал экономии электроэнергии в ОУ. Он составляет 20 - 30% за счет внедрения энергосберегающих проектов со сроком окупаемости до двух лет и дополнительно 30 — 40% за счет внедрения высокозатратных мероприятий со сроком окупаемости более 5 лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании приведенных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты:

1. Проведено исследование электроприемников и их режимов работы различных образовательных учреждений и получены характеристики (коэффициенты использования и годовое время работы), необходимые для определения нормативов потребления электрической энергии.

2. При участии автора разработана «Методика проведения энергоаудита образовательных учреждений», позволяющая проводить энергоаудит и определять резервы экономии электроэнергии.

3. Проведен энергоаудит большой группы (около 500) образовательных учреждений различного профиля, что позволило изучить динамику затрат и потребления абсолютных и удельных расходов электроэнергии и определить основные направления работ по энергосбережению.

4. Впервые проведено исследование законов изменения величин удельных расходов электроэнергии различных типов образовательных учреждений. Это позволяет ранжировать образовательные учреждения по эффективности использования электроэнергии и определять очередность их энергетических обследований.

5. Разработаны методы нормирования расходов электрической энергии на уровне образовательных учреждений и на уровнях района, города, региона и Министерства образования и науки в системе электронного документооборота.

6. Разработаны методы оценки потенциала экономии электрической энергии в образовательных учреждениях, определен потенциал энергосбережения и разработаны рекомендации по составлению программ энергосбережения в соответствии с Федеральным законом №261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности.»

1. Аметистов, Е.В. Информационно-аналитические системы по энергоэффективности: опыт разработки и внедрения/ Е.В. Аметистов, О.Л. Данилов, A.B. Бобряков, А.И. Гаврилов // Энергетическая политика. 2003. -№4. -С. 9-16.

2. Апполонов Ю.С. Разработка автоматизированного рабочего места энергоаудитора-энергоменеджера и электронной формы энергетического паспорта предприятия/ Ю.С. Апполонов, Л.Б. Директор, В.М. Зайченко, И.Л. Майков// Энергосбережение. 2003. - №3. - С. 64-66.

3. Асланян, Г.С. Управление спросом на энергию./ Г.С. Асланян, В.В. Бушуев, С.Д. Молодцов// Теплоэнергетика. 1999. - №8.

4. Афанасьева, Е.И. Снижение расхода электроэнергии в электроустановках зданий/ Е.И. Афанасьева, И.К. Тульчин // М.: Энергоатомиздат, 1987. 224 с.

5. Башмаков, И.А. Повышение эффективности использования энергии в бюджетной сфере.// Энергоэффективность. Опыт. Проблемы. Решения, 2005, B.1-2.-C. 12-13.

6. Беляев В.М. Современные светодиоды. Насколько светлое у них будущее?// Электротехника: Наука, Технология, Бизнес. 2009, №2. - С. 17-21.

7. Бобряков A.B. Стратегии административно-технологического управления процессами энергопотребления и энергосбережения в бюджетных отраслях экономики // Энергосбережение и водоподготовка. — 2007. — №3. — С. 26-29.

8. Бобряков A.B. Энергетическая и бюджетная эффективность энергообеспечения бюджетных отраслей экономики // Вестник МЭИ. 2007. -№2.-С. 148-153.

9. Бугров, С.А. Нормирование потребления энергоресурсов.// Гл. 3 в книге «Теория и практика энергосбережения в образовательных учреждениях». Программа развития ООН. Н. Новвгород, НГТУ, 2006. С. 67-93.

10. Вагин, Г.Я. Подходы к нормированию расходов электроэнергии образовательных учреждений / Г.Я. Вагин, С.А. Бугров, О.Ю. Малафеев//

11. Будущее технической науки. Тезисы докладов IX Международной молодежной научно-технической конференции. Н. Новгород: НГТУ, 2010. - С. 69.

12. Вагин, Г.Я. Расчёт нормативов потребления электрической энергии образовательных учреждений / Г.Я. Вагин, Е.Б. Солнцев, С.А. Бугров// Электрика. 2009. - № 12.- С. 21-26.

13. Вагин, Г.Я. Исследование законов случайных изменений энергопотребления образовательных учреждений / Г.Я. Вагин, Е.Б. Солнцев, E.H. Соснина, О.Ю. Малафеев, С.А. Бугров// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. №1,2010. С.96-100.

14. Вагин, Г.Я. О методах определения расчётных электрических нагрузок // Информационный сборник " Промышленная электроэнергетика и Электротехника, 2007, №3 (Украина).

15. Вагин, Г.Я. Экономия энергоресурсов в промышленности, бюджетных организаций, жилищно-комунальном хозяйстве/ Г.Я. Вагин, С.Ф. Сергеев// Справочно-методическое пособие.- Н.Новгород. НГТУ,2007.-280 с.

16. Вагин, Г.Я. Основные направления экономии энергии/ Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов, С.А. Шалаев// Промышленная энергетика. 1995. - №9. с. 12-15.

17. Вакулко, А.Г. Разработка информационно-аналитической системы энергетической сертификации учебных заведений/ А.Г. Вакулко, A.B.

18. Бобряков, A.C. Воробьев, O.JI. Данилов, М.А. Покровская // Энерго и ресурсосбережение 21 век : Материалы межд. науч. конф. — Орел: ОрелГТУ, -2004.-С. 17-19.

19. Варнавский Б.П., Колесников А.И., Фёдоров М.Н. Энергоаудит объектов коммунального хозяйства и промышленных предприятий. Учебное пособие. М.: МИКХ и С, 1998. 98с.

20. ВСН 59-88. Электрооборудование жилых и общественных зданий. Нормы проектирования. -М.; 1990. 71 с.

21. Гнатюк, В.И. Закон оптимального построения техноценозов.// Ценологические исследования. №29 М.: Изд-во ТГУ — Центр системных исследований, 2005. - 384 с.

22. Проект государственной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в РФ на 2010-2020 гг.». М.: Министерство энергетики РФ, 2009.

23. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введен с 01.01.1999. ИПК. Изд-во стандартов, 1998. 31 с.

24. ГОСТ Р 51541-2000. Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. М.: Изд-во стандартов, 2000. — 8 с.

25. ГОСТ Р 51749-2001. Энергосбережение. Энергопотребляющее оборудование общепромышленного применения. Виды. Группы. Показатели энергетической эффективности. Индетификация. М.: ИПК. Изд-во стандартов, 2000. 23 с.

26. ГОСТ 11.002-83. Прикладная статистика. М.: Изд-во стандартов, 1982. -24 с.

27. Гуляев, В.А. Обзор рынка LED// Полупроводниковая светотехника, 2010. №5. -С. 11-14.

28. Директор, Л.Б. Энергетическое обследование научно-исследовательских учреждений/ Л.Б. Директор, Э.Э. Шпильрийн // Проблемы энергосбережения, 2002, №1(9-10). С. 2-6.

29. Директор, Л.Б. Задачи, методология и опыт энергообследования объектов бюджетной сферы и промышленных предприятий.// Материалы научно-практического семинара «Энергосбережение Ямала». Салехард, 2002. -С. 14.

30. Директор, Л.Б. Научные основы современных технологий энергосбережения и методы их реализации.// Диссертация на соискание ученой степени докт. техн. наук. М.: ОИВТ РАН, 2008 . 285с.

31. Директор, Л.Б. Энергосбережение и особенности энергоаудита на российских промышленных предприятиях./ Л.Б. Директор, В.М. Зайченко, Б.Ф. Реутов, Э.Э. Шпильрайн// Энергоэффективные технологии: СПБ.: 2001, №2. -С. 11-18.

32. Доброхов В.И. Энергоснабжение: проблемы и решения. Теплоэнергетика, 2000, №1.с.4.

33. Дудникова, Л.В. Статистическая и нормативная модели формирования лимитов на энергоресурсы для ВУЗов /Л.В. Дудникова, О.В. Скуднова, H.A. Дудникова. Энергоэффективность, 2007, в.1-2. - С. 14-16.

34. Дудникова, Л.В. Опыт формирования лимитов на энергоресурсы для образовательных учреждений./ Л.В. Дудникова, О.В. Скуднова Энегроэффективность. Опыт. Проблемы. Решения, 2004,в. 1-2. С. 21-24.

35. Дудникова Л.В. Опыт формирования лимитов на энергоресурсы для образовательных учреждений ПФО./ Л.В. Дудникова, О.В. Скуднова, H.A. Дудникова//Энергоэффективность.2005, в.4. С. 21-23.

36. Каллан Р. Основные концепции нейронных сетей / Р. Каллан. — М. : ИД «Вильяме», 2001. 288 с.

37. Кокрен, У. Методы выборочного исследования.// Пер. с англ. М.: Статистика, 1976.-440с.

38. Кудрин, Б.И. Введение в технетику.// 2-е изд.: пер. и доп. Томск: Изд-во Томск, гос. ун-та, 1993. - 221 с.

39. Кузнецов, A.B. Об экономических рычагах управления процессом компенсации реактивной мощности/ A.B. Кузнецов, И.В. Евстафьев// Промышленная энергетика. 2008. -№2. С. 2-5.

40. Кузнецов, A.B. Повышение эффективности управления режимами потребления электрической энергии/ A.B. Кузнецов, JI.T. Магазинник// М.: Энергоатомиздат, 2006. — 103 с.

41. Кузнецов, A.B. Об организационно-правовых аспектах управления режима электропотребления// Электрические станции. 2003. — №12. С. 52-56.

42. Ливинский, А.П. Итоги и перспективы реализации федеральной целевой программы «Энергоснабжение России».// Энергоснабжение, 1999. -№4. С. 20-27.

43. Лисиенко, В.Г. Хрестоматия энергосбережения./ В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. Ладычиев // Справочное издание: В 2-х книгах. М.: Теплотехник, 2005. 688 с.

44. Методические рекомендации по формированию нормативов потребления услуг жилищно-коммунального хозяйства (Утверждены приказом Минэкономики России от 06.05.99 №240). М.: 1999. 41 с.

45. Методические указания по расчету нормативов норм расхода электрической энергии в образовательных учреждениях. Отчет по НИР. Руководитель Г.Я. Вагин, Н.Новгород; НГТУ, 2004. — 191 с.

46. Методика по расчету нормативов и лимитов электроэнергии для профессиональных образовательных учреждений с учетом специфики учебного процесса и внебюджетной деятельности. Отчет по НИР. Руководитель Г.Я. Вагин, Н.Новгород; НГТУ, 2005. 211 с.

47. Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения. ЗАО Роскоммунэнерго, М.: 2003. — 120 с.

48. Методические указания по нормированию потребления тепловой и электрической энергии в учреждениях и организациях социальной сферы. — Минск: УВИЦ при УП «Белэнергосбережение», 2003. 82 с.

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

50. Методика формирования лимитов потребления энергии организациями, финансируемыми из бюджета. Письмо Минтопэнерго России от 11.06.98. №АК-4670. 11 с.

51. Методические материалы для энергоаудита/ Под ред. А.Г. Вакулко, О.Л. Данилова. М.: МЭИ, 1999. 144с.

52. Метод ключевых чисел разработанный ЕЫ81. Осло, Норвегия, 1997.51 с.

53. Михайлов С.А. Повышение энергоэффективности как ключевой фактор достижения энергетической безопасности в России/ С.А. Михайлов,

54. B.М. Васильев, В.Д. Помогиев // Энергосбережение, 2006, №5. с.52-54

55. Основные положения по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве. М.: Атомиздат. — 1980. 15 с.

56. О целевом видении стратегии развития электроэнергетики России на период до 2030г. /Под редакцией академика РАН А.Е. Шейдлина. М.: ОВИТ РАН, 2007. 98 с.

57. Патент на полезную модель RU №4440.U1.Устройство для автоматизации рабочего места энергоаудитора /Е.А. Зенютич, А.Б. Лоскутов,

58. C.А. Бугров и др. от 11.03.05 г.

59. Перечень показателей для оценки эффективности деятельности органов исполнительной власти субъектов РФ .//Указ Президента РФ от 13.06.10 №579, 2010 .

60. Повышение эффективности использования электрической энергии в жилом секторе Дании. М.: Мантопэнерго РФ, 1999.-161с.

61. Позиция Госстроя России в области энергосбережения зданий в современных условиях. Бюллетень строительной техники, 2001, №10. - С. 1116.

62. План мероприятий, направленных на реализацию федерального закона об энергосбережении N 261-ФЗ // распоряжение Правительства РФ от 01.12.09 №1830, 2009.

63. Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности. Приказ Минпромэнерго РФ от 22.02.2007, №49.

64. Постановление Правительства РФ от 15.05.10 №340 «О порядке установления требований к программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности».

65. Постановление Правительства РФ от 31.12.09 №1221 «Об утверждении Правил установления требований энергетической эффективности товаров, работ, услуг, размещение заказов на которые осуществляется для государственных или муниципальных нужд».

66. Постановление Правительства РФ от 31.12.09 №1225 «О требованиях к региональным и муниципальным программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

67. Правила установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг. Постановление правительства РФ от 23.05.2006, №306.

68. Примерный перечень мероприятий в области энергосбережения ., который может быть использован в целях разработки региональных, муниципальных программ . // Приказ Минэкономразвития РФ от 17.02.10 №61,2010.

69. Программа "Энергосбережение Минобразования России": Сборник материалов/ Под ред Балыхина Г.А. М.:АМИПРЕСС, 2002. - 60 с.

70. Радомский, Н.А. Сравнительный анализ продукции ведущих производителей белых светодиодов// Полупроводниковая светотехника. — 2010. №4.-С. 21-24.

71. Разработка программно-технической базы для построения региональной сети сбора первичной статистической информации ИАС». Отчет по НИР. Руководитель В.Д. Игнатов. Смоленск: СФ МЭИ, 2001. Юс.

72. Расчёт формирование и снижение потерь электрической энергии при её передаче по электрическим сетям. Учебно-методическое пособие./ В.Э. Воротницкий, C.B. Заслонов, М.А.Калинкина. М.: ОАО ВНИИЭ, 2006. 71 с.

73. РД. 34.01-00. Методика проведения энергетических обследований (энергоаудита) бюджетных учреждений / Г.Я. Вагин, JI.B. Дудникова, Е.А. Зенютич и др. НГТУ, НИЦЭ. Н.Новгород, 2003 г.-196 с.

74. Региональная программа энергоснабжения (в примерах)/ Под ред. А.Г. Вакулко, В.М. Васильева, O.JI. Данилова, А.П. Ливинского. М.: МЭИ, 1999. -120с.

75. Д 2696. Инструкция по расчету электрических нагрузок жилых зданий. Введена с 12.07.99. - 61 с.

76. Романова, И.В. Развитие светодиодной промышленности в России// Электроника: Наука, технология, бизнес. -2009. №2. С.20-25.

77. Романенко А.Ф. Вопросы прикладного анализа случайных процессов./ А.Ф. Романенко, Г.А. Сергеев // М.: Советское радио, 1968. 256 с.

78. Руководство по энергетической статистике. МЭА (OECD/IEA).-Евростат, L-2920, Люксембург, 2007. 21 с.

79. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий. СП-23-101-2004. М.: ГОССТРОЙ России. 2004. 91 с.

80. Себер, Дж. Линейный регрессионный анализ /Дж. Себер// М.: Мир, 1980.-456 с.

81. Себестиан, Г.С. Процессы принятия решений при распознавании образов / Г.С. Себестиан //Киев: Техника, 1965. 149 с.

82. Смирнов, Н.В. Курс теории вероятностей и математической статистики / Н.В.Смирнов, Дунин-Барковский // М.: Наука, 1969. 461 с.

83. СНИП 23-01-99*. Строительная климатология. Постановление №45 Госстрой России от 11.06.1999. ГП ЦПП 2003.

84. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Постановление №18-78 Минстрой России от 02.08.1995. ГП ЦПП 1995.

85. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Постановление №114 Госстрой России от 26.06.2003. ГУП ЦПП 2004.

86. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Постановление №115 Госстрой России от 26.06.2003. ГУП ЦПП 2004. - 58 с.

87. СНиП 31-06-2009. Общественные здания и сооружения. Приказ №390 Министерство регионального развития РФ от 01.09.2009. ОАО "ЦПП" 2009.

88. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. Постановление №113 Госстрой России от 26.06.2003. ОАО "ЦПП" 2008.

89. СНиП 41-02-2003 Тепловые сети. Постановление №110 Госстрой России от 24.06.2003. ФГУП ЦПП 2004.

90. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий. Постановление №189 Госстрой СССР от 04.10.1985. ФГУП ЦПП 2006.

91. Суровцев И.С. Нейронные сети. Введение в современную информационную технологию / И.С. Суровцев, В.И. Клюкин, Р.П. Пивоварова// Воронеж : ВГУ, 1994. - 224 с.

92. Суслов И.П. Итоги статистики/ И.П. Суслов.// М.: Статистика, 2009.-376 с.

93. Табунщиков Ю.А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий./ Ю.А. Табунщиков, М.М. Бродач //- М.: НП "АВОК", 2003.-225 с.

94. Теория и практика энергосбережения в образовательных учреждениях. Справочно-методическое пособие /Г.Я. Вагин, С.А. Бугров, Е.А. Зенютич и др., НГТУ, НИЦЭ, 2006-188с.

95. Титов В.Л., Тихоненко Ю.Ф. Анализ энергопотребления учреждениями здравоохранения// Энергонадзор и энергосбережение сегодня, 2000, №3. с.7-10.

96. Требования к энергетическому паспорту, ./ Приказ Минэнерго РФ от 19.04.10 №182, 2010.

97. Требования энергетической эффективности зданий, строений и сооружений / Приказ Минрегионразвития РФ от 28.05.10 №262, 2010. -10с.

98. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» №261-ФЗ от 23.11.2009.

99. Фомин А.Г. Системы автоматизированного управления освещением общественных зданий. Новости светотехники. М.: Дом света, 1998.

100. Ш.Хан Г. Статистические модели в инженерных задачах. Пер. с англ. /Г.Хан, С.Шапиро. Изд-во «Мир». М.1969. 324с.

101. Четыркин, Е.М. Статистические методы прогнозирования / Е.М. Четыркин// М.: Статистика, 1977. 311 с.

102. Шалаев, С.А. Концепция тарифной потлитики на энергоресурсы./ С.А. Шалаев, Ф.Г. Верховодов// Тезисы докладов III Всероссийской конференции «Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения». Н.Новгород, НГТУ. 1999. С. 7-9.

103. Шалаев, С.А. Экономия электрической энергии (состояние, закономерности, стратегии на перспективу)// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Н.Новгород, НГТУ. 1996. 304 с.

104. Шпербер, X. Постановление о тепловой защите зданий. Новый подход к вопросу о техническом оборудовании зданий. Бонн, 1996. Издательство Союза немецких инженеров. 21 с.

105. Шторм, Р. Теория вероятностей. Математическая статистика. Статистический контроль качества / Р. Шторм// М.: Мир, 1970. 368 с.

106. Экономия энергии в образовательных учреждениях /Е.А. Зенютич, В.Н. Котомкин, Е.Б. Солнцев, Э.М. Сульман. М.: Министерство образования и науки РФ. 2006. 198с.

107. Щиголев Б.М. Математическая обработка наблюдений. М.: Наука, 1969.-344с.

108. Энергоаудит и нормирование расходов энергоресурсов. Сборник методических материалов. / Г.Я. Вагин, Е.А. Зенютич, А.Б. Лоскутов и др. НГТУ, Н. Новгород, 1998 260 с.

109. Энергосбережение. Энергетический паспорт гражданского здания. Основные положения. РД. Минтопэнерго. М.:,1999. 12 с.

110. Энергосбережение в системе образования: Сборник научно-технических и методических материалов./Под общ ред Балыхина Г.А. -М.:АМИПРЕСС, 2000. 143 с.

111. Южанников А.Ю. Нормы электропотребления в бюджетной сфере / А.Ю. Южанников, Е.Ю. Сизганова, В.П. Филиппов // Фундаментальные исследования. 2007. - № 8 - С. 41-42

112. Rak МК. Свод строительных предписаний Финляндии. Хельсинки, 1996. Издательство АО Ракеннустисто.

113. Danish Electricicity Utilites and the Demand Side Management Activites. Danish Power Consult A-5, August 1991.

114. Energy 2000 follow up - responsible and forward - looking energy policy. Danish Ministry of Energy, 1993.

115. Energy 2000. A Plain of Action for Sustainable Development. Danish Ministry of Energy, 1990

116. Energy 21. The Danish Goverment's Action Plan for Energy. Danish Ministry of Environment and Energy, 1996.

117. Electricity Supply in Denmark. Statistics, 1995. Associations of Danish Electric Utilites, 1996.

118. Energy in Denmark. Status Report on Energy Planning/ Danish Ministry of Energy, 1988.

119. Model Energy Auditing. Report Danish Power Consult, 1995.

120. Ruane M.F. Моделирование нагрузки с учетом многих реальных факторов / M.F. Ruane, Y. Manichaikul, F.S. Schueppe, J. Woodard/ Physically based load modeling. IEEE Power Eng. Soc. Text "A" Pap. Summer Meet., Los. Angeles. Calif, 1978, New York, N.Y, 19