Тепловые потери в зданиях и сооружениях.

Этапы энергетического обследования предприятия и структура отчета.

 

Энергоаудит, или энергетическое обследование - сбор и обработка информации об использовании энергетических ресурсов в целях получения достоверной информации об объеме используемых энергетических ресурсов, о показателях энергетической эффективности, выявления возможностей энергосбережения и повышения энергетической эффективности с отражением полученных результатов в энергетический паспорт.

Основная цель мероприятий энергетического аудита состоит в том, чтобы найти способ наиболее эффективно использовать топливно-энергетический ресурс и сделать всё возможное для того, чтобы затраты на электроэнергию были минимальными.

Существует несколько видов энергоаудита:

●Первичный (с помощью него определяется эффективность работы того или иного оборудования и вычисляются затраты на тепло- и энергоресурсы);

●Очередной (осуществляется с целью проверки эффективности работы энергосистем);

●Внеочередной (проводится в том случае, если руководство территориального органа, следящее за правильностью работы энергопотребления региона, заметило какие-либо нарушения);

●Предэксплуатационный аудит (исследуются и проверяются все подготовленные, но ещё не задействованные в производстве энергоустановки и электрические сети);

●Локальный (идёт оценка эффективности использования одного из конкретно взятой группы агрегатов либо тепло- и энергоресурсов);

●Экспресс-аудит (используется в ежедневных бытовых нуждах, а также применяется для определения мест с большой затратой энергии в тех или иных технологиях).

Порядок проведения энергетического обследования подразумевает 6 основных этапов:

Первый – подготовительный этап. Происходит ознакомление со структурой энергоресурсов и затрат, стоящими перед компанией проблемами и задачами. Составляется техническое задание, план, программа энергоаудита, заключается договор.

Второй – документальный. Включает сбор исходных данных (анализ договоров на энергоснабжение, анализ тарифов и цен, технические характеристики оборудования, существующая схема энергосбережения и учета энергоресурсов, проектные показатели эффективности).

Третий – приборный. Подразумевает систематизацию полученных данных, анализ, инструментальное обследование. На данном тапе составляется и анализируется топливно-энергетический баланс.

Четвертый – заключительный. В ходе данного этапа производится документирование результатов энергетического обследования (проводятся расчеты, обобщаются выводы на основе полученных данных, составляется энергопаспорт и отчет по энергетическому обследованию).

Пятый этап — разрабатывается программа энергосбережения (с указанием последовательности реализации мероприятий, срока их окупаемости и пр.).

Шестой – экспертиза энергетического паспорта и отчет по энергетическому обследованию.

 

Отчет по энергетическому обследованию должен содержать следующую информацию:

· оценка эффективности использования топливно-энергетических ресурсов

· причины выявленных нарушений и недостатков использования топливно-энергетических ресурсов

· определение имеющихся резервов экономии энергетических ресурсов

· предложения по организационно-техническим иэнергосберегающим мероприятиям

· предложения по реализации выявленного потенциала энергосбережения

· предложения по реализации инвестиций в энергосберегающие мероприятия с оценкой предполагаемого объема финансирования и ожидаемого результата в физическом и стоимостном исчислении

 

Отчет должен быть кратким и конкретным, все расчеты и материалы обследования следует выносить в приложения. Основные числовые данные — состав энергоносителей, структуру энергопотребления, структуру затрат на энергоносители и ряд других — надо представлять в виде таблиц и круговых диаграмм.

Используемые источники:

1. https://www.energo-pasport.com/

2. Андрижиевский, А. А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учеб. пособие / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. -2-е изд., испр. - Мн.: Выш. шк., 2005.

 

 

Вопрос №2

Тепловые потери в зданиях и сооружениях.

Причиной относительно высокого энергопотребления в зданиях и сооружениях нашей страны по сравнению с зарубежными странами является то, что все существующие здания были построены в соответствии с имевшимися на момент строительства строительными нормами и стандартами. Потребление энергии в коммунально-бытовой сфере составляет 38 % общего годового расхода ТЭР Беларуси.

Теплопотери через отдельные наружные элементы зданий и сооружений различены и во многом зависят от теплоизоляционных качеств отдельных конструкций, а также их размеров. Наибольшая площадь наружных ограждений приходится на наружные стены. Поэтому их теплозащитные качества во многом определяют условия внутреннего микроклимата помещения. Чем выше сопротивление стены теплопередаче, тем меньший поток тепла через нее проходит и тем меньше теплопотери. В зависимости от конструкции стен через них теряется до 35—45%. Передача тепла через стены осуществляется главным образом вследствие теплопроводности. Количество тепла, проходящего через стену, зависит от коэффициента теплопередачи материала к. Чем он выше, тем больше теплоты проходит через материал и тем хуже его теплозащита. Различные строительные материалы имеют разные коэффициенты теплопередачи. На них влияют различные факторы, в частности, плотность и влажность материала.

Влажность способствует повышению теплопроводности: сырой материал имеет больший коэффициент теплопередачи и обладает худшими теплозащитными характеристиками по сравнению ссухим. Это вызвано тем, что при увлажнении материала его поры заполняются водой, имеющей высокий коэффициент теплопередачи (приблизительно в 20 раз больший, чем воздух). Например, при повышении влажности кирпичной стены толщиной 0,5 м из обыкновенного глиняного кирпича от нормальной, равной 2%, до 8%, ее теплозащита худшается более чем на 30%. И если при температуре внутреннего воздуха +20 °С и наружного —20 °С на поверхности сухой стены температура составляет 14,4 °С, то на сырой стене на 2,7 ^оС ниже и равняется 11,7 °С.Поэтому для теплозащиты домов очень важно, чтобы строительный материал, и в первую очередь утеплитель, был обязательно сухим, а конструкции наружных ограждений были сделаны с таким расчетом, чтобы в них не образовывался конденсат, не скапливалась влага, приводящая к ухудшению теплоизоляционной способности стен, окон, чердачных перекрытий, полов первого этажа

Таким образом, теплозащитная способность стены, ее сопротивление теплопередаче зависят от интенсивности передачи тепла на трех участках (у внутренней поверхности, в толще ограждения, у наружной поверхности), каждый из которых имеет свое сопротивление.

Оконные проемы в общей площади наружных ограждений составляют значительно меньший процент по сравнению со стенами. Однако они имеют худшую теплозащиту: сопротивление теплопередаче оконного блока с двойным остеклением в 2-3 раза меньше, чем у наружных стен. Поэтому через окна теряется значительное количество теплоты: 20—30% всех теплопотерь дома.

На потери тепла через стены (и особенно через окна и стыки оконных коробок со стенами) сильное влияние оказывает ветер. Поскольку строительные материалы и конструкции являются в большей или меньшей степени воздухопроницаемыми, то через них воздух может проникать с улицы в помещение и из помещения на улицу.

Потери тепла через перекрытия первого этажа в большинстве случаев составляют 3—10% общих теплопотерь. При строительстве дома необходима качественно выполнить теплоизоляцию цокольного перекрытия и обеспечить на поверхности пола температуру не более чем на 2 "С ниже температуры внутреннего воздуха.

В холодное время года часть тепла теряется через крышу, причем в одноэтажных, двухэтажных домах потери больше, чем в многоэтажных. Они составляют соответственно 30—35 и 5-10%. Поэтому при проектировании и строительстве индивидуальных малоэтажных домов особое внимание должно быть уделено теплоизоляции перекрытия верхнего этажа или чердачного перекрытия.

Каждая квартира оборудована системой естественной вытяжной вентиляции. Вентиляционные отверстия расположены в ванной комнате, в туалете и на кухне на внутренних стенах, в верхней их части, и прикрыты металлическими или пластмассовыми решетками. Это — вытяжные отверстия. Через них вытяжной воздух из помещений удаляется на улицу. Причем в холодную пору года действительный объем вентиляции зачастую намного превышает требуемую норму, приводя к увеличению затрат на отопление, так как через систему вентиляции теплопотери составляют до 15%.

Таким образом, типовая структура расхода тепловой энергии зданием выглядит следующим образом:

- наружные стены 35—45%;

- окна 20-30%;

- вентиляция 15%;

- горячая вода 10%;

- крыша, пол 5-10%;

- трубопровод, арматура 2%.

 

Используемые источники:

1. Самойлов М.В. Основы энергосбережения. Учебное пособие. – Минск: БГЭУ, 2002.

2. Свидерская О.В. Основы энергосбережения. – Минск: ТетраСистемс, 2008.

Вопрос №3

3.Биоэнергетика. Перспектива развития. Фотосинтез.

Биоэнергетика — это энергетика, основанная на использо­вании биотоплива. Она включает использование раститель­ных отходов, искусственное выращивание биомассы (водорос­лей, быстрорастущих деревьев) и получение биогаза. Био - газ — смесь горючих газов (примерный состав: метан — 55—65 %, углекислый газ — 35—45 %, примеси азота, водо­рода, кислорода и сероводорода), образующаяся в процессе би­ологического разложения биомассы или органических быто­вых расходов. В мире эксплуатиру­ется более 8 млн установок для получения биогаза.

Биомасса — наиболее дешевая и крупномасштабная фор­ма аккумулирования возобновляемой энергии. Под терми­ном "биомасса" подразумеваются любые материалы биологи­ческого происхождения, продукты жизнедеятельности и от­ходы органического происхождения. Биомасса будет на Земле, пока на ней существует жизнь. Ежегодный прирост орга­нического вещества на Земле эквивалентен производству та­кого количества энергии, которое в десять раз больше годово­го потребления энергии всем человечеством на современном этапе.

Источники биомассы, характерные для нашей республики, могут быть разделены на несколько основных групп.

1. Продукты естественной вегетации (древесина, древес­ные отходы, торф, листья и т. п.).

2. Отходы жизнедеятельности людей, включая производ­ственную деятельность (твердые бытовые отходы, отходы про­мышленного производства и др.).

3. Отходы сельскохозяйственного производства (навоз, ку­риный помет, стебли, ботва и т. д.).

4. Специально выращиваемые высокоурожайные агро­культуры и растения.

Однако наличие биомассы даже в большом количестве еще не означает решения проблемы получения из нее различ­ных продуктов и веществ, в том числе топлива. Неперерабо - танная же биомасса приносит непоправимый вред окружаю­щей среде.

В настоящее время древесные отходы уже находят приме­нение: созданы установки, осваивается технология производ­ства генераторного газа и его сжигание. Специалисты счита­ют, что при правильном использовании древесины, древесных отходов и быстрорастущих лесных насаждений может быть покрыто 15 % потребностей в топливе. При современном объе­ме потребления это составит около б млн т у. т.

В настоящее время использование биомассы дает в Китае более 6 % всей потребляемой тепловой энергии, в США — 6 %, в странах ЕС — 5,7 %, в Бразилии — 32,9 %, в Беларуси — 1,6 %.

В условиях Беларуси развитие биоэнергетики наиболее экономически целесообразно и технически осуществимо, так как биомасса — вид топлива, которого у нас с избытком и не использовать который было бы непростительной ошибкой.

Под биомассой ученые и специалисты нашей страны пони­мают, в первую очередь, древесную кору, стружку, опилки, мусор, деревья на зараженных радиацией территориях. Спе­циалисты БелТЭИ указывают, что при нынешнем использова­нии древесных отходов как топлива экономически оправдано увеличение объема использования древесных отходов в каче­стве топлива до 2 млн т условного топлива. В Институте проб­лем энергетики Национальной Академии наук Республики Беларусь завершается серия исследований по возможности ис­пользования радиоактивной древесины в качестве топлива.

Фотосинтез - это превращение зелеными растениями и фотосин- тезирующими микроорганизмами лучистой энергии в энергию химиче- ских связей органических веществ. Источник лучистой энергии – Солнце. Фактически фотосинтез – биотехнологический способ преобразования энергии. Он происходит с участием хлорофилла и других, поглощающих лучистую энергию пигментов. Одно из важнейших уравнений фотосинтеза:

6СО₂+6Н₂О ^Свет С₆Н₁₂О₆+6О₂

На Земле ежегодно за счет фотосинтеза образуется около 1,5∙10¹¹ т органического вещества, усваивается около 3∙10¹¹ т углекислого газа и выделяется около 2∙10¹¹ т свободного кислорода.

В процессе переработки фитомассы можно получать горючие газы, масла, древесный уголь. Здесь можно использовать пиролиз, который реализуется путем нагревания фитомассы без доступа воздуха либо за счет сгорания некоторой ее части при ограниченном доступе кислорода. Продукты пиролиза, как энергоносители, более универсальны и экологичны, чем исходный материал.

Используемые источники:

1. https://msd.com.ua/

2. Богданович П.Ф., Григорьев Д.А., Пестис В.К. Основы энергосбережения: Учеб. пособие. – Гродно: ГГАУ, 2007. – 174 с.

Задачи для контрольной работы

Задача № 1

Составить тепловой баланс, определить к. п. д. и расход топлива для котельного агрегата по следующим исходным данным:

 

Паропроизводительность...................................................... Dч=260 т/ч

Давление пара в барабане..................................................... рк=100гс/см²

Температура перегретого пара.............................................. tn = 510° С

Температура питательной воды............................................. tn.в=215° С

Топливо - уголь с теплотой сгорания.................................. Q_Н^Р=15600 кДж/кг

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания

1 кг топлива............................................................................. Vт=4,15м ³/кг

Коэффициент избытка воздуха............................................. аух =1,39

Объем уходящих газов ………………………………………..Vyx=6,06 м³/кг

Температура уходящих газов............................................... tyx= 160° С

Средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания при tyx… сг=1,415 кДж/(м³ К)

Температура воздуха в котельной........................................ tв = 30°C

Объемная теплоемкость воздуха........................................... св = 1,297 кДж/(м³ К)

Потери тепла от химической неполноты сгорания.............. q₃=0,4 %

Потери тепла от механического недожога........................... q₄=2,7%

Потери тепла в окружающую среду..................................... q₅=0,3%

 

Решение.

Составим тепловой баланс котельного агрегата:

100 = q₁ +q₂ + q₃ + q₄ +q₅.

Потери тепла с уходящими газами (с учетом q₄):

 

Полезное использованное тепло топливо (к.п.д. котла):

Найдем составляющие уравнения теплового баланса:

Проверяем правильность составления теплового баланса:

q₁ +q₂ + q₃ + q₄ +q₅=96,526+0,074+0,4+2,7+0,3=100 %.

К.п.д. котельного агрегата равно:

Часовой расход топлива равен:

Задача № 2.

Определить годовое потребление электроэнергии и удельный расход энергии для насоса, перекачивающего бензин, имеющий плотность r = 880 кг/м³. Произво­дительность насоса Q =90 м³/ч, напор Н =26 м, КПД насоса η_н = 0,78, КПД передачи η_п = 0,98, КПД электродвигателя η_эл = 0,88. Число часов работы насоса в году Т =4000 ч.

Решение.

1.Количество потребляемой за год электроэнергии определяем по формуле:

2.Удельный расход электроэнергии:

 

Задача № 3.

Определить на сколько снизься расход электроэнергии за рабочую сме­ну продолжительностью Т = 8 ч при замене насоса подачи воды, имеющего КПД η_н1 = 0,6, на более экономичный насос, у которого КПД η_н2 = 0,8.

Производительность насоса Q =90 м³/ ч, напор Н =26 м насос приводится в действие электродвигателем КПД которого η_эл = 0,9.

 

Решение.

Величина снижения расхода электроэнергии рассчитывается по формуле:

Расход электроэнергии снизится на 23 кВт ч.

 

 

Список используемой литературы:

 

1. Андрижиевский, А. А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учеб. пособие / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. -2-е изд., испр. - Мн.: Выш. шк., 2005.

2. Самойлов М.В. Основы энергосбережения. Учебное пособие. – Минск: БГЭУ, 2002.

3. Свидерская О.В. Основы энергосбережения. – Минск: ТетраСистемс, 2008.

4. Богданович П.Ф., Григорьев Д.А., Пестис В.К. Основы энергосбережения: Учеб. пособие. – Гродно: ГГАУ, 2007. – 174 с.

5. Поспелова, Т. Г. Основы энергосбережения / Т. Г. Поспелова. - Мн., 2002.

6. Паневчик, В. В. Основы энергосбережения. Практикум / В. В. Паневчик, А Н. Кова­лев, М. В. Самойлов. - Мн.: БГЭУ, 2007.

7. Врублевский, Б. И. Основы энергосбережения: учеб, пособие / Б. И. Врублевский и др. - Гомель: ЧУП «ЦИТУ «Развитие», 2002.

8. Панкратов, Г. П. Сборник задач по теплотехнике: учебное пособие / Г. П. Панкратов. - М. Вьгсш. шк., 1995. - 238 с.

9. https://msd.com.ua/

10. https://www.energo-pasport.com/