Технология энергосбережения

ТЕХНОЛОГИЯ

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 

Ю.Д. СИБИКИН
М.Ю. СИБИКИН

Москва

ИНФРА-М

202УЧЕБНИК

4-е издание, переработанное и дополненное

Рекомендовано в качестве учебного пособия 

для учебных заведений, реализующих программу 

среднего профессионального образования по специальностям 
13.02.02 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»,

13.02.07 «Электроснабжение (по отраслям)»,

13.02.03 «Электрические станции, сети и системы»

УДК 658.26(075.32)
ББК 31.19я723
 
С34

Сибикин Ю.Д.

Технология энергосбережения : учебник / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Си-

бикин. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 
336 с.  — (Среднее профессиональное образование). — DOI 10.12737/
textbook_59512a06453748.90320744.

ISBN 978-5-16-012666-1 (print)
ISBN 978-5-16-105972-2 (online)
В учебнике рассмотрены вопросы энергосбережения в электро- и теплоэнергетике, 
использования нетрадиционных и возобновляемых источников 
энергии, ее учета и реализации. Приведены законодательные и нормативные 
основы энергосбережения, описаны практические способы реализации энергосберегающей 
политики на промышленных предприятиях, объектах ЖКХ, 
транспорта, сельского хозяйства и бюджетных организаций, раскрыты эконо-
мические и экологические преимущества внедрения рациональных методов 
использования ТЭР, даны рекомендации по дальнейшему улучшению их ис-
пользования.

Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных 

стандартов среднего профессионального образования последнего поколения.

Для учащихся средних профессиональных учебных заведений энергетиче-

ских и экологических профилей, специалистов бюджетных организаций, ЖКХ, 
занимающихся вопросами энергосбережения, а также энергетиков промыш-
ленных предприятий, транспорта, сельского хозяйства, преподавателей и слу-
шателей курсов переподготовки кадров.

УДК 658.26(075.32)

ББК 31.19я723

Р е ц е н з е н т ы:

Атаров Н.З., доктор экономических наук, профессор, академик Российской 

академии естественных наук;

Отдельнов Г.М., начальник технического отдела ОАО «Гипротяжмаш»

А в т о р ы:

Сибикин Ю.Д., кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ди-

ректор научной части «Гипронииэлектро»;

Сибикин М.Ю., инженер, главный технолог научно-технического центра 

«Оптим» электротехнической промышленности

ISBN 978-5-16-012666-1 (print)
ISBN 978-5-16-105972-2 (online)

© Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю., 

2006, 2010, 2012

© Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю., 

2018, с изменениями

С34

Предисловие

Стратегическая задача, поставленная Президентом и Правитель-
ством России перед обществом и государством, заключается в том, 
чтобы определить пути более эффективного использования при-
родных энергетических ресурсов как важнейшего национального 
достояния страны для существенного (к 2030 г. — в 2 раза) повы-
шения производимого социально ориентированного внутреннего 
валового продукта (ВВП) и качества жизни населения при снижении 
удельных энергетических и, как следствие, материальных затрат об-
щества на свое развитие.
Энергоемкость ВВП России в 3,1 раза больше, чем в Евросоюзе, 
в 2,3 раза — чем в мире в целом. Россия тратит в 6 раз больше 
энергии на 1 м2 жилья, чем развитые страны.
Структурная реорганизация экономики России требует от энер-
гетиков решения ряда новых специфических задач, а именно:
 
• создания правовой базы для эффективного управления энерге-
тикой;
 
• поиска эффективных моделей и алгоритмов, обеспечивающих 
разработку оптимального баланса мощностей в энергосистемах 
применительно к новым экономическим условиям, высокую на-
дежность тепло- и электроснабжения, снижение потерь тепловой 
энергии и электроэнергии в целях создания для их производи-
телей и потребителей одинаково выгодных условий производства, 
передачи, распределения и потребления;
 
• совершенствования финансовой и инвестиционной политики 
производителей тепловой и электрической энергии;
 
• организации управления в условиях новых форм собственности, 
системы договоров и контрактов между производителем и потре-
бителем электрической и тепловой энергии;
 
• разработки политики ценообразования на потребительском 
рынке электро- и теплоэнергии.
Целью учебника является ознакомление будущих специалистов 
с путями решения вышеперечисленных и других актуальных задач 
повышения эффективности использования топливно-энергети-
ческих ресурсов (ТЭР).
В программе СД.ДС.03 учебной дисциплины «Технология энер-
госбережения» заложены государственные требования к минимуму 
содержания и уровню подготовки выпускников-энергетиков, единые 
для всех форм обучения.

Материал, изложенный в книге, соответствует требованиям программы 
и содержит все необходимые инженерам-теплотехникам, 
теплоэнергетикам и энергетикам сведения для творческого решения 
сложных задач рационального использования и энергосбережения 
ТЭР.

Введение

Проблема энергоресурсосбережения является в настоящее время 
одной из наиболее актуальных для всего народного хозяйства 
России. Ее необходимо решать в кратчайшие сроки, так как только 
это позволит повысить эффективность использования топливно-
энергетических и материальных ресурсов при производстве широкого 
спектра промышленной и сельскохозяйственной продукции 
и снизить энергопотребление создаваемых в Российской Федерации 
машин, промышленных и энергетических объектов.
Одними из основных потребителей топливных ресурсов в России 
являются тепло- и электрогенерирующие станции (ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС 
и РТС), ежегодно расходующие 351 млн т условного топлива (у.т.). 
Состояние парка этих станций не удовлетворяет современным требованиям 
как по расходу топлива, так и по экологическим показателям — 
количеству выбрасываемых в окружающую среду вредных 
оксидов серы, азота и углерода. Необходимость максимально воз-
можного приближения ТЭЦ к городским потребителям тепловой 
энергии и их размещение в зонах массовой застройки привели 
к тому, что наряду с автомобильным транспортом они являются ос-
новными источниками экологического загрязнения.
С большими расходами топливных ресурсов связаны промыш-
ленные технологические процессы, и в первую очередь — выплавка 
металлов.
В связи с решением задачи удвоения ВВП к 2030 г. прогнозируемый 
рост промышленного производства потребует увеличения внутрен -
него рынка энергоресурсов: электроэнергии до 1365 млрд кВт ∙ ч;  
тепловой энергии до 1810 млн Гкал. Это еще более повышает зна-
чение энергосбережения, так как существуют высокая инерцион-
ность и капиталоемкость отраслей топливно-энергетического ком-
плекса (ТЭК) и необходимость сохранения объемов экспорта его 
продукции. Поэтому одним из приоритетов в деятельности ТЭК 
является принятие мер по эффективному использованию ТЭР и со-
здание условий для перевода экономики страны на энергосберега-
ющий путь развития.
По данным ученых, потенциал энергосбережения составляет 
30–35% современного энергопотребления в стране или 350–
400 млн т у.т. Использование большей части этого потенциала де-
шевле в несколько раз по сравнению с затратами, необходимыми на 
добычу и производство конечных энергоносителей.

Энергосбережение становится одним из эффективных средств 
решения проблем устойчивого энергоснабжения районов Крайнего 
Севера, Сибири и Дальнего Востока. Первоочередным комплексом 
мер по частичному снижению затрат федерального бюджета на под-
держание северного завоза топлива, наряду с модернизацией энер-
гетического оборудования, является использование бросовой теп-
ловой энергии дизельных электростанций для дополнительной вы-
работки тепловой энергии. Результаты исследований Минэнерго РФ 
подтверждают возможность замещения в 961 населенном пункте Се-
вера около 2 млн т завозного топлива местными энергоресурсами 
путем строительства в этих населенных пунктах: ветровых электри-
ческих станций (ВЭС) суммарной мощностью 102 МВт, малых гид-
роэлектрических станций (ГЭС) мощностью 134 МВт, ТЭЦ на дре-
весных отходах и торфе мощностью 190 МВт, геотермальных ТЭС 
мощностью 200 МВт, установок по переработке углеводородного 
сырья локальных месторождений мощностью 350 тыс. т в год и ряда 
других энергоустановок (тепловых насосов, солнечных коллекторов, 
фотоэлектрических станций).
В современных условиях энергосбережение в России служит 
одним из эффективных инструментов решения глобальных эколо-
гических проблем. Активная энергосберегающая политика является 
ключевым звеном, связывающим проблемы экологии и энергетики. 
Привлечение целевых инвестиций, направленных на реализацию 
энергоэффективных проектов, может явиться одним из важнейших 
элементов выполнения обязательств по снижению эмиссии парни-
ковых газов в соответствии с Киотским протоколом, ратифициро-
ванным Государственной думой России и подписанным Прези-
дентом в ноябре 2004 г. Возможности Киотского протокола по-
зволяют сформировать новые взаимоотношения между 
производителем энергии и инвестором. Предполагается, что такие 
гибкие механизмы, как торговля квотами на эмиссию и совместная 
реализация энергосберегающих проектов, приведут не только к сни-
жению общих расходов на проведение мероприятий по сокращению 
выбросов, но и к созданию новых экономических инициатив для 
замены экологически грязного топлива и внедрения энергосберега-
ющих технологий, изменяющих структуру производства.
До 80% всей потребляемой в стране тепловой энергии приходится 
на долю систем централизованного теплоснабжения. При этом по 
комбинированному циклу вырабатывается примерно 30% всей по-
требляемой тепловой энергии. Высокий уровень теплофикации 
в России позволяет экономить на ТЭЦ ежегодно 20 млн т у.т. Однако 
из-за неудовлетворительного состояния тепловых сетей имеют место 

большие потери при передаче тепловой энергии. Только в тепловых 
сетях, подключенных к ТЭЦ, сверхнормативные потери оценива-
ются в 15–17 млн т у.т. Предполагается, что экономия природного 
газа за счет реализации энергосберегающих мероприятий при пере-
даче тепловой энергии составит 7–8 млрд м3 в 2030 г., что равноценно 
предотвращенному выбросу 14–16 млн т СО2 в 2030 г.
Большой вклад в решение задач рационального использования 
ТЭР в России внесли сотрудники многих министерств и ведомств. 
Благодаря их настойчивости и трудам выдающихся отечественных 
ученых и инженеров: Н.К. Байбакова, А.С. Басина, П.П. Безруких, 
В.В. Бушуева, С.Н. Ятрова, А.Ф. Дьякова, Б.П. Варнавского, 
Л.П. Гужновского, Л.В. Жилиной, А.Г. Завалко, Д.Г. Закирова, 
В.М. Зыкова, Ю.Д. Кузнецова, Р.В. Орлова, Е.В. Пашкова, С.И. По-
мазанова, В.И. Потапова, Н.К. Праведникова, М.М. Пчелина, 
М.Б. Плущевского, А.Ф. Лютенко, С.П. Сушона, Ю.А. Церерина 
и других проблема энергосбережения сдвинулась с мертвой точки и, 
очевидно, будет позитивно решаться в нашей стране поэтапно до 
2030 г.
Принятый Государственной думой РФ Федеральный закон от 
15 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» при 
реализации оказал позитивное влияние на решение проблемы энер-
госбережения. Законом предусматривалось:
 
• применение единых правил установления требований к про-
дукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, пере-
возки, реализации и утилизации, выполнению работ или ока-
занию услуг;
 
• соответствие технического регулирования уровням развития на-
циональной экономики, материально-технической и научной 
базы;
 
• единство правил и методов исследований (испытаний) и изме-
рений при проведении процедур обязательной оценки соответ-
ствия;
 
• недопустимость ограничения конкуренции при осуществлении 
аккредитации и сертификации, а также внебюджетного финан-
сирования государственного контроля (надзора) за соблюдением 
требований технических регламентов.

Глава 1 
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ

1.1. ТЕРмИНы И ОПРЕдЕлЕНИЯ

В учебных научно-технических и справочных изданиях, а также 
в нормативных документах, относящихся к энергетике, часто ис-
пользуются общетехнические и специальные термины. Рассмотрим 
некоторые из терминов, смысловое содержание которых необходимо 
четко знать читателям настоящей книги.
Энергетика — область хозяйства, охватывающая энергетические 
ресурсы: выработку, преобразование и использование различных 
видов энергии.
Теплоэнергетика — отрасль теплотехники, занимающаяся преоб-
разованием тепловой энергии в другие виды энергии (механическую, 
электрическую).
Электрическая станция — промышленное предприятие, выраба-
тывающее электроэнергию и обеспечивающее ее передачу потреби-
телям по электрической сети. На электростанции происходит пре-
образование энергии какого-либо природного источника в механи-
ческую энергию вращения турбины и далее с помощью 
электрических генераторов — в электроэнергию. В зависимости от 
того, какой природный источник энергии используется, выбирается 
тип электростанции.
Электростанции подразделяют на гидроэлектрические, тепловые 
и атомные. На гидроэлектростанциях в электрическую энергию пре-
образуется механическая энергия водного потока реки — гидравли-
ческая энергия. На тепловых электростанциях (ТЭС) в электро-
энергию преобразуется теплота, выделяющаяся при сжигании топ-
лива. На атомных электростанциях (АЭС) в электрическую 
преобразуется тепловая энергия, выделяющаяся при делении ядер 
атомов урана, тория и других тяжелых элементов. В настоящее время 
исследуются возможности более широкого использования тепловой 
энергии вулканов и гейзеров на геотермических станциях, солнечной 
энергии — на гелиоэлектростанциях, энергии ветра — на ветроэлек-
тростанциях, энергии приливов и отливов — на приливных электро-
станциях. Имеются опытные и промышленные установки, исполь-
зующие энергию этих видов.

Гидроэлектрическая станция представляет собой совокупность 
сооружений, создающих напор воды, подводящих воду к турбинам 
и отводящих отработавшую воду из здания станции. Различные 
схемы преобразования энергии воды на ГЭС руслового, приплотин-
ного и деривационного типа приведены в других курсах и здесь не 
рассматриваются. Принципиальная технологическая схема работы 
ГЭС представлена на рис. 1.1, а. Она выгодно отличается от схем 
работы всех других электростанций простотой процессов и надеж-
ностью элементов.
На ТЭС энергия, выделяемая при сгорании каменного угля, 
торфа, сланцев, газа, нефти и топлива других видов, преобразуется 
в электроэнергию по принципиальной технологической схеме, изоб-
раженной на рис. 1.1, б. Добыча, доставка и подготовка топлива 
к сжиганию в котлоагрегатах — сложные и дорогие процессы. Теп-
ловая энергия, получаемая при сгорании топлива, передается воде 
для получения в котлоагрегате перегретого пара высоких давления 
(до 30 МПа) и температуры (до 650°С).
Получение, передача к турбине и использование в турбине пара 
с такими параметрами — сложные процессы. Но все технические 
вопросы работы ТЭС решены, и тепловые электростанции являются 
основой современной энергетики. Не устранен главный недостаток 
ТЭС — низкий коэффициент полезного действия (КПД). Лишь 30–
40% теплоты, полученной при сгорании топлива, используется по-
лезно. А остальная часть теплоты (70–60%) отдается охлаждающей 
воде при конденсации пара и дымовым газам. Эта энергия безвоз-
вратно теряется.
На рис. 1.1, в приведена принципиальная технологическая схема 
атомной теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), не потребляющей органи-
ческого топлива и не загрязняющей атмосферу. Для защиты от ради-
ации АТЭЦ построена по трехконтурной схеме, согласно которой 
передача теплоты из термоядерного реактора в паровую турбину, вы-
рабатывающую электроэнергию, осуществляется посредством цир-
кулирующего во втором контуре промежуточного теплоносителя. 
Давление в третьем контуре с паровой турбиной выше, чем во 
втором, что предотвращает попадание теплоносителя из второго кон-
тура в третий.
Для централизованного теплоснабжения крупных объектов ис-
пользуют водогрейные котлы типа КВ-ТС и КВ-ТК для слоевого 
сжигания твердого топлива (рис. 1.2), типа КВ-ГМ — для сжигания 
газа и мазута и др.
Температурой называют физическую величину, характеризующую 
степень нагретости тела. С молекулярно-кинетической точки зрения, 

температура есть мера интенсивности теплового движения молекул. 
Численное значение связано с величиной средней кинетической 
энергии молекул.
В международной системе единиц (СИ) (табл. 1.1) единицей из-
мерения абсолютной температуры является кельвин (К); на практике 
широкое распространение получило измерение температуры в гра-
дусах Цельсия (°С). Значения абсолютной температуры tК и темпера-
туры tС по шкале Цельсия связаны соотношением tК = tС + 273,15.
Совокупность значений температуры во всех точках рассматри-
ваемого тела в данный момент времени называют температурным 
полем.
Поверхность внутри тела или на его границах, имеющую одина-
ковую температуру, называют изотермической.

Рис. 1.1. Принципиальные технологические схемы электростанций:
а — ГЭС; б — ТЭС; в — АТЭС; 1 — реактор; 2, 4 — теплообменники; 3 — турбина; 5 — 
насос; ЛЭП — линия электропередачи; ПН — питающий насос; Т — трансформатор; 
СН — собственные нужды; G — нагрузка