Лабораторная работа №3
В последнее время, в связи с ростом цен на энергоносители, актуальной становится их экономия. Первым этапом процесса экономии энергии является проведение комплексного энергетического обследования объекта (энергоаудит) и разработка на его основе экономически целесообразных мероприятий по экономии энергии. Данные мероприятия разрабатываются для каждого отдельного типа потребителя энергии: отопление, технология, освещение, вентиляция и т.п. Сначала приводится анализ состояния систем энергопотребления, а затем - расчет экономии энергии по определенным методикам.
Система освещения является весомым потребителем электроэнергии, особенно в административных зданиях (до 80%). Поэтому применение предлагаемой методики приобретает большое значение при энергоаудите.
Для анализа состояния системы освещения обследуемого объекта необходимо собрать следующую информацию:
- тип и количество существующих светильников;
- тип, количество и мощность используемых ламп;
- режим работы системы искусственного освещения;
- характеристики поверхностей помещений (коэффициенты отражения);
- год установки светильников;
- периодичность чистки светильников;
- фактический и нормированный уровень освещенности;
- значения напряжения электросети освещения в начале и в конце измерений освещенности;
- размеры помещения;
- средний фактический срок службы ламп;
- фактическое и нормированное значение коэффициента естественной освещенности.
Затем, производится расчет показателей энергопотребления на основании вышеперечисленных данных полученных в результате инструментального обследования объекта.
Установленная мощность:
[Вт] (1)
где Pi - мощность осветительной установки i -го помещения в обследуемом объекте; Kпра - коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре осветительных приборов; Pл - мощность лампы; N - количество однотипных ламп в осветительной установке i -го помещения.
Годовое и удельное энергопотребление:
[кВт ч] (2)
где WГ - суммарное годовое потребление электроэнергии; WГi - годовое потребление ОУ i -го помещения; TГi - годовое число часов работы системы i -го помещения; kИi - коэффициент использования установленной электрической мощности в ОУ i -го помещения (kИi =1).
[кВт ч/м2] (3)
где WГуд - годовое удельное потребление электроэнергии; Si - площадь i -го помещения в исследуемом объекте.
Удельные показатели энергопотребления или установленной мощности (Вт/м2) позволяют на основе норм приближенно (±20%) оценить общий потенциал экономии энергии.
Для более точной оценки по каждому мероприятию необходимо выполнить расчет экономии электроэнергии по нижеприведенной методике.
Сначала необходимо определить фактическое среднее значение освещенности с учетом отклонения напряжения в сети от номинального по формуле:
[лк] (4)
где E'ф - измеренная фактическая освещенность, лк; k - коэффициент учитывающий изменения светового потока лампы при отклонении напряжения питающей сети (k =4 для ламп накаливания, k =2> для газоразрядных ламп); Uн - номинальное напряжение сети, В; Uср - среднее фактическое значение напряжения Uср =(U1-U2)/ 2 [В] (U1 и U2 - значения напряжения сети в начале и конце измерения).
Для учета отклонения фактической освещенности от нормативных значений определяем коэффициент приведения:
kni=Eфi/Eнi (5)
где kni - коэффициент приведения освещенности i -го помещения; Eфi - нормируемое значение освещенности в i -ом помещении; Eнi - фактическое значение освещенности в в i -ом помещении.
Потенциал годовой экономии электроэнергии в ОУ обследуемого помещения рассчитывается по формуле:
[кВт ч/год] (6)
где D Wik - потенциал экономии электроэнергии в кВт ч/год для i -го помещения и k -го мероприятия.
К основным мероприятиям относятся:
1. Переход на другой тип источника света с более высокой светоотдачей (лм/вт). Экономия электроэнергии в результате данного мероприятия определяется по формуле:
D Wi = WГi (1 - kисi kзпi) [кВт ч/год] (7)
где kисi - коэффициент эффективности замены типа источника света; kзпi - коэффициент запаса учитывающий снижение светового потока лампы в течение срока службы [1] (при замене ламп с близким по значению kзп но с разной эффективностью kзп исключается или корректируется, кроме случая когда обследование проводилось после групповой замены источников света).
kисi = h / h N (8)
где h - светоотдача существующего источника света [лм/вт]; h N - светоотдача предлагаемого к установке источника света [лм/вт].
2. Повышение КПД существующих осветительных приборов вследствие их чистки. Экономия электроэнергии в результате данного мероприятия определяется по формуле:
D Wi = WГi kчi [кВт ч/год] (9)
где kчi - коэффициент эффективности чистки светильников.
kЧi = 1 - (gс + bс e-(t/tc)) (10)
где g с, b с, tс - постоянные для заданных условий эксплуатации светильников [1]; t - продолжительность эксплуатации светильников между двумя ближайшими чистками.
3. Повышение эффективности использования отражённого света. Увеличение коэффициентов отражения поверхностей помещений на 20% и более (покраска в более светлые тона, побелка, мойка) позволяет экономить 5-15% электроэнергии, вследствие увеличения уровня освещенности от естественного и искусственного освещения. Эффективность данного мероприятия зависит от большого числа факторов: размеры помещения, коэффициенты отражения поверхностей помещения, расположение светопроемов, коэффициент естественной освещенности (КЕО), режим работы людей в помещении, светораспределение и расположение светильников. Поэтому более точное значение экономии электроэнергии можно получить на основании светотехнического расчета методом коэффициента использования [1].